Ca è un metallo alcalino. Metalli alcalini: elementi chimici e biogenici

Speciale (correttivo)

collegio comprensivo per ciechi

e bambini non vedenti a Perm

Estratto completato

Studenti del 10° grado

Ponomarev Oleg,

Korshunov Artem

Supervisore:

L.Yu. Zacharova,

insegnante di chimica

Perm

introduzione

Caratteristiche generali degli elementi del gruppo I del gruppo A

4 – 10

1.1. Storia della scoperta e distribuzione dei metalli alcalini in natura

4 – 5

5 - 6

6 – 8

8 – 9

9 – 10

Ruolo biologico degli elementi del gruppo I del gruppo A. Il loro uso in medicina

11 – 17

Vie di ingresso dei metalli alcalini nel corpo umano

18 – 21

Lavoro pratico

22 – 23

conclusioni

24 – 25

Libri usati

introduzione

È ormai giunto il momento in cui tutti dovrebbero pensare alla propria salute e non solo alla propria. Non molto spesso utilizziamo le conoscenze acquisite a scuola, ad esempio in chimica, nella vita di tutti i giorni. Tuttavia, questo particolare argomento può diventare una fonte di conoscenza sulla nostra salute. Grazie alla chimica apprendiamo come le sostanze del nostro pianeta influenzano i processi vitali del corpo, e in generale la stessa vita umana, cosa ci è utile e in quali quantità e, infine, cosa è dannoso e in che misura.

Il corpo umano è un sistema chimico complesso che non può funzionare in modo indipendente, senza connessione con l'ambiente. È stato dimostrato che quasi tutti gli elementi chimici sono presenti in un organismo vivente: alcuni sono macroelementi, mentre altri hanno un contenuto trascurabile, questi sono microelementi. I modi in cui gli elementi entrano nel corpo sono diversi e la loro influenza sul corpo è varia, ma ognuno svolge il proprio ruolo biologico.

È impossibile studiare il significato di ciascun elemento all'interno di un'opera. Abbiamo scelto il primo gruppo di elementi chimici della tavola periodica di D.I.

Bersaglio di questo studio – studiare il ruolo biologico dei metalli alcalini per il corpo umano.

A questo proposito, abbiamo deciso di chiarire le seguenti domande per ciascun metallo del gruppo IA:

caratteristiche generali e caratteristiche strutturali degli atomi di ciascun elemento, nonché le proprietà delle sostanze che formano;

posizione dell'elemento nel corpo;

i bisogni del corpo;

l'effetto dell'eccesso e della carenza dell'elemento sulla salute umana;

fonti naturali;

metodi per rilevare un elemento.

1. Caratteristiche generali degli elementi del gruppo I Gruppo A

Periodo

Gruppo

IN Il gruppo I A comprende gli elementi S: metalli alcalini, che sono estremamente importanti per la vita normale di animali e persone. I macroelementi sodio e potassio sono di massima importanza per gli organismi.

3Li

11 Na

19K

37 Rb

55 C

87 p

1.1. Storia della scoperta e della distribuzione in natura

metalli alcalini

Il nome "metalli alcalini" è dovuto al fatto che gli idrossidi dei due principali rappresentanti di questo gruppo - sodio e potassio - sono da tempo conosciuti come alcali. Da questi alcali, sottoponendoli ad elettrolisi allo stato fuso, G. Davy nel 1807 per la prima volta ricevette potassio e sodio liberi. J. Berzelius propose di chiamare l'elemento n. 11 sodio (dall'arabo natrun- soda), e l'elemento n. 19, su suggerimento di Gilbert, fu chiamato potassio (dall'arabo alcali– alcali).

I restanti metalli furono successivamente isolati dagli scienziati dai composti. Il litio fu scoperto dal chimico svedese I. Arfvedson nel 1817, e su suggerimento di J. Berzelius fu chiamato litio (dal greco litos- pietra), perché A differenza del potassio, che fino ad allora si trovava solo nelle ceneri delle piante, si trovava nella pietra.

Il rubidio fu isolato nel 1861, il cesio nel 1860. Il Francio fu ottenuto artificialmente nel 1939. Il ricercatore francese M. Pere durante il decadimento dell'attinio, trova un elemento radioattivo.

A causa della loro facilissima ossidazione, i metalli alcalini si trovano in natura esclusivamente sotto forma di composti. Alcuni dei loro composti naturali, in particolare i sali di sodio e di potassio, sono piuttosto diffusi e si trovano in molti minerali, piante e acque naturali;

Sodio e potassio sono elementi comuni: il contenuto di ciascuno di essi nella crosta terrestre è di circa il 2% in peso. Entrambi i metalli si trovano in vari minerali e rocce scavate di tipo silicato.

Il cloruro di sodio NaCl si trova nell'acqua di mare e forma anche spessi depositi di salgemma in molti luoghi del mondo. Gli strati superiori di questi depositi contengono talvolta quantità piuttosto significative di potassio, principalmente sotto forma di cloruro KCl o sali doppi con sodio e magnesio KCl ∙MgCl 2. Tuttavia, grandi accumuli di sali di potassio di importanza industriale sono rari. I più importanti sono i giacimenti di Solikamsk (silvinite) in Russia, i giacimenti di Strassfurt in Germania e i giacimenti alsaziani in Francia.

Depositi di nitrato di sodio NaNO 3 si trovano in Cile. L'acqua di molti laghi contiene soda Na 2 CO 3. Infine, enormi quantità di solfato di sodio Na 2 SO 4 si trovano nella baia di Kara-Bogaz-Gol del Mar Caspio, dove questo sale si deposita in uno spesso strato sul fondo durante i mesi invernali.

Litio, rubidio e cesio sono molto meno comuni di sodio e potassio. Il litio è il più comune, ma i minerali che lo contengono raramente formano grandi accumuli. Rubidio e cesio si trovano in piccole quantità in alcuni minerali di litio.

Il Francio si trova in natura in quantità insignificanti (su tutto il globo ne esistono appena 500 g);

1.2. Struttura e proprietà degli atomi di metalli alcalini

La formula elettronica del guscio di valenza degli atomi di metalli alcalini è ns 1, cioè gli atomi di questi elementi hanno ciascuno un elettrone di valenza nel sottolivello s del livello energetico esterno. Di conseguenza, lo stato di ossidazione stabile dei metalli alcalini è +1.

Tutti gli elementi del gruppo IA hanno proprietà molto simili, il che è spiegato dalla struttura simile non solo del guscio elettronico di valenza, ma anche di quello esterno (ad eccezione del litio).

All’aumentare del raggio di un atomo del gruppo Li – Na – K – Rb – Cs – Fr, il legame tra l’elettrone di valenza e il nucleo si indebolisce. Di conseguenza, in questa serie diminuisce l'energia di ionizzazione degli atomi di metalli alcalini.

Avendo un elettrone nel loro guscio di valenza, situato a grande distanza dal nucleo, gli atomi di metalli alcalini cedono facilmente un elettrone. Ciò causa una bassa energia di ionizzazione. Come risultato della ionizzazione, si formano cationi E +, che hanno una configurazione elettronica stabile di atomi di gas nobili.

La tabella mostra alcune proprietà degli atomi di metalli alcalini.

Caratteristica

3 Li

11 N / a

1 9K

37 Rb

55 C

87 p

elettroni di valenza

2 secondi 1

3 secondi 1

4s 1

5 secondi 1

6s 1

7s 1

Massa molare, g/mol

23,0

39,1

85,5

132,9

Raggio metallico di un atomo, pm

Raggio cristallino di un atomo, pm

Energia ionizzata,

kJ/mol

I metalli alcalini sono i rappresentanti più tipici dei metalli: le loro proprietà metalliche sono particolarmente pronunciate.

1.3. I metalli alcalini sono sostanze semplici

Sostanze morbide di colore bianco-argenteo (tagliate al coltello), con caratteristica lucentezza sulla superficie appena tagliata. Se esposta all'aria, la superficie lucida del metallo diventa immediatamente opaca a causa dell'ossidazione.

Sono tutti leggeri e fusibili e, di regola, la loro densità aumenta da Li a Cs e il punto di fusione, al contrario, diminuisce.

Caratteristica

Li

N / a

K

Rb

Cs

Fr

Densità, g/cm3

0,53

0,97

0,86

1,53

Durezza (diamante = 10)

Conduttività elettrica (Hg = 1)

11,2

13,6

Punto di fusione, C

Punto di ebollizione, C

1350

Potenziale dell'elettrodo standard, V

3,05

2,71

2,92

2,93

2,92

Numero di coordinazione

4, 6

4, 6

6, 8

Tutti i metalli alcalini hanno potenziali redox standard negativi, grandi in valore assoluto. Questo li caratterizza come agenti riducenti molto forti. Solo il litio è leggermente inferiore a molti metalli nell'attività chimica.

Nonostante le proprietà comuni, il sodio e soprattutto il litio differiscono dagli altri metalli alcalini. Quest'ultimo è dovuto principalmente alla differenza significativa nei raggi dei loro atomi e nella struttura dei gusci elettronici.

I metalli alcalini sono tra gli elementi chimicamente più attivi. L'attività chimica dei metalli alcalini aumenta naturalmente con l'aumentare del raggio atomico.

Li Na K Rb Cs Fr

L'attività chimica aumenta

Il raggio dell'atomo aumenta

I metalli alcalini interagiscono attivamente con quasi tutti i non metalli.

Quando si interagisce con ossigeno il litio forma l'ossido Li 2 O, mentre i restanti metalli alcalini formano perossidi Na 2 O 2 e superossidi KO 2, RbO 2, CsO 2. Per esempio:

4Li(t) + O2(g) = 2Li2O (t)

2Na(t) + O2(g) = Na2O2 (t)

K(t) + O2(g) = KO2(t)

I metalli alcalini reagiscono attivamente con alogeni, formando alogenuri di EG; con zolfo- con formazione di solfuri E 2 S. I metalli alcalini, ad eccezione del litio, non reagiscono direttamente con l'azoto.

2E(t)+ Cl2(g) = 2ECl(t)

2E(t)+ S(t) = E2S(t)

Tutti i metalli alcalini reagiscono direttamente con acqua, formando idrossidi EON - alcali e riducendo l'acqua a idrogeno:

2E (t) + 2H 2 O (l) = 2EON (r) + H 2 (g)

L'intensità dell'interazione con l'acqua aumenta significativamente nella serie Li-Cs.

Il potere riducente dei metalli alcalini è così grande che possono persino ridurre gli atomi di idrogeno, trasformandoli in ioni H caricati negativamente. Pertanto, quando si riscaldano i metalli alcalini in un getto idrogeno si ottengono i loro idruri, ad esempio:

2E(t) + N2(g) = 2EN

1.4. Applicazione di metalli alcalini

I metalli alcalini e i loro composti sono ampiamente utilizzati nella tecnologia.

Il litio è utilizzato nell'energia nucleare. In particolare, l'isotopo 6 Li serve come fonte industriale per la produzione di trizio, e l'isotopo 7 Li viene utilizzato come refrigerante nei reattori di uranio. Grazie alla capacità del litio di combinarsi facilmente con idrogeno, azoto, ossigeno e zolfo, viene utilizzato in metallurgia per rimuovere tracce di questi elementi da metalli e leghe.

Il litio e i suoi composti vengono utilizzati anche come carburante per i razzi. I lubrificanti contenenti composti di litio mantengono le loro proprietà in un ampio intervallo di temperature. Il litio è utilizzato nell'industria della ceramica, del vetro e in altre industrie chimiche. In generale, in termini di importanza nella tecnologia moderna, questo metallo è uno degli elementi rari più importanti.

Cesio e rubidio vengono utilizzati per produrre celle solari. Questi dispositivi, che convertono l'energia radiante in energia elettrica e si basano sul fenomeno dell'effetto fotoelettrico, sfruttano la capacità degli atomi di cesio e rubidio di scindere gli elettroni di valenza quando esposti all'energia radiante sul metallo.

Le aree di applicazione più importanti del sodio sono l'energia nucleare, la metallurgia e l'industria della sintesi organica.

Nell'energia nucleare, il sodio e la sua lega con il potassio vengono utilizzati come refrigeranti per metalli liquidi. La lega di sodio con potassio, contenente il 77,2% di potassio, è allo stato liquido in un ampio intervallo di temperature, ha un elevato coefficiente di trasferimento del calore e non interagisce con la maggior parte dei materiali strutturali.

Nella metallurgia, numerosi metalli refrattari vengono ottenuti mediante il metodo termico del sodio. Inoltre, il sodio viene utilizzato come additivo per rafforzare le leghe di piombo.

Nell'industria della sintesi organica, il sodio viene utilizzato nella produzione di molte sostanze. Serve anche come catalizzatore nella produzione di alcuni polimeri organici.

Il potassio è uno degli elementi richiesti in quantità significative per la nutrizione delle piante. Sebbene ci siano molti sali di potassio nel terreno, molti di essi vengono portati via anche da alcune piante coltivate. Il lino, la canapa e il tabacco assorbono soprattutto molto potassio. Per reintegrare la perdita di potassio dal terreno, è necessario aggiungere fertilizzanti potassici al terreno.

1.5. Composti di metalli alcalini

Ossidi E 2 DI- solidi. Hanno proprietà basiche pronunciate: interagiscono con acqua, acidi e ossidi acidi. Per esempio:

E2O(t) + H2O(l) = 2EON (p)

Perossidi e superossidi E 2 DI 2 ed EO 2 i metalli alcalini sono forti agenti ossidanti. Il perossido di sodio e il superossido di potassio vengono utilizzati negli oggetti chiusi (sottomarini, veicoli spaziali) per assorbire l'anidride carbonica e rigenerare l'ossigeno:

2Na 2 O 2 (t) + 2CO 2 (g) = 2Na 2 CO 3 (t) + O 2 (g)

4KO 2 (t) + 2CO 2 (g) = 2K 2 CO 3 (t) + 3O 2 (g)

Il perossido di sodio viene utilizzato anche per sbiancare tessuti, lana, seta, ecc.

Alcali– sostanze cristalline solide, bianche, molto igroscopiche, relativamente fusibili e altamente solubili in acqua (ad eccezione del LiOH). Gli alcali solidi e le loro soluzioni concentrate hanno un effetto corrosivo su tessuti, carta e tessuti viventi a causa della disidratazione e dell'idrolisi alcalina delle proteine. Pertanto, lavorare con loro richiede precauzioni protettive. A causa del loro forte effetto corrosivo, questi alcali sono chiamati caustici (NaOH - soda caustica, caustica, KOH - potassio caustico).

Gli alcali si dissolvono bene in acqua con il rilascio di una grande quantità di calore, mostrano proprietà pronunciate di basi solubili forti: interagiscono con acidi, ossidi di acido, sali, ossidi anfoteri e idrossidi.

La soda caustica viene utilizzata in grandi quantità per purificare i prodotti petroliferi. nelle industrie cartaria e tessile, per la produzione di sapone e fibre.

Il potassio caustico è più costoso e viene utilizzato meno frequentemente. Il suo principale campo di applicazione è la produzione di sapone liquido.

Sali di metalli alcalini– sostanze solide cristalline di struttura ionica. I più importanti sono carbonati, solfati e cloruri.

La maggior parte dei sali di metalli alcalini sono altamente solubili in acqua (ad eccezione dei sali di litio: Li 2 CO 3, LiF, Li 3 PO 4).

Con gli acidi polibasici, i metalli alcalini formano sia medi (E 2 SO 4, E 3 PO 4, E 2 CO 3, E 2 SO 3, ecc.) Che acidi (ENSO 4, EN 2 PO 4, E 2 NPO 4, ENSO 3, ecc.) sali.

Na 2 CO 3 - carbonato di sodio, forma idrato cristallino Na 2 CO 3 ∙10H 2 CO 3, noto come soda cristallina, che viene utilizzato nella produzione di vetro, carta e sapone. Questo è sale medio.

Nella vita di tutti i giorni il sale acido più comunemente conosciuto è il bicarbonato di sodio NaHCO 3, viene utilizzato nell'industria alimentare (bicarbonato di sodio) e in medicina (bicarbonato di sodio);

K 2 CO 3 - carbonato di potassio, nome tecnico - potassa, utilizzata nella produzione di sapone liquido e per la preparazione del vetro refrattario, nonché come fertilizzante.

Na 2 SO 4 ∙10H 2 O – solfato di sodio cristallino idrato, nome tecnico sale di Glauber, viene utilizzato per la produzione di soda e vetro, e anche come lassativo.

NaCl - cloruro di sodio, o sale da cucina, è la materia prima più importante nell'industria chimica ed è ampiamente utilizzato nella vita di tutti i giorni.

2. Ruolo biologico degli elementi s del gruppo IA. Il loro uso in medicina

Elemento chimico, E

10 -4 %

0,08%

0,23%

10 -5 %

10 -4 %

I metalli alcalini sotto forma di vari composti fanno parte dei tessuti umani e animali.

Il sodio e il potassio sono elementi vitali che sono costantemente presenti nel corpo e partecipano al metabolismo. Anche il litio, il rubidio e il cesio sono costantemente contenuti nel corpo, ma il loro ruolo fisiologico e biochimico è poco compreso. Possono essere classificati come oligoelementi.

Nel corpo umano i metalli alcalini si trovano sotto forma di catione E+.

La somiglianza della struttura elettronica degli ioni di metalli alcalini e, di conseguenza, le proprietà fisico-chimiche dei composti determinano anche la somiglianza del loro effetto sui processi biologici. Le differenze nella struttura elettronica determinano i loro diversi ruoli biologici. Su questa base è possibile prevedere il comportamento dei metalli alcalini negli organismi viventi.

Pertanto, il sodio e il litio si accumulano nel fluido extracellulare, mentre il potassio, il rubidio e il cesio si accumulano nel fluido intracellulare. Il litio e il sodio sono particolarmente vicini nell'azione biologica. Ad esempio, sono molto simili nelle loro proprietà di attivazione degli enzimi.

La somiglianza delle proprietà del sodio e del litio determina la loro intercambiabilità nel corpo. A questo proposito, con un'introduzione eccessiva di ioni sodio o litio nel corpo, sono in grado di sostituirsi a vicenda in modo equivalente. Questa è la base per la somministrazione di cloruro di sodio in caso di avvelenamento da sale di litio. Secondo il principio di Le Chatelier, l'equilibrio tra ioni sodio e litio nel corpo si sposta verso l'eliminazione degli ioni Li+, il che porta ad una diminuzione della sua concentrazione e al raggiungimento dell'effetto terapeutico.

Il rubidio e il cesio sono vicini nelle proprietà fisiche e chimiche agli ioni di potassio, quindi si comportano in modo simile negli organismi viventi. Nei sistemi studiati potassio, rubidio e cesio sono sinergici e con il litio sono antagonisti. La somiglianza tra rubidio e potassio è la base per l'introduzione di sali di potassio nel corpo in caso di avvelenamento con sali di rubidio.

Sodio e potassio sono solitamente antagonisti, ma in alcuni casi la somiglianza di molte proprietà fisico-chimiche determina il loro scambio negli organismi viventi. Ad esempio, con un aumento della quantità di sodio nel corpo, aumenta l'escrezione di potassio da parte dei reni, cioè si verifica ipokaliemia.

Litio. Il contenuto di litio nel corpo umano è di circa 70 mg (10 mmol). Il litio è uno dei microelementi più preziosi o, come lo chiamano anche, mini-metalli. Una volta il litio veniva usato per curare la gotta e l’eczema. E nel 1971 Un messaggio interessante è apparso sulla rivista "Medical News": in quelle zone dove l'acqua potabile contiene grandi quantità di litio, le persone sono più gentili e tranquille, ci sono meno persone maleducate e attaccabrighe e ci sono significativamente meno malattie mentali. Sono state rivelate le proprietà psicotrope di questo metallo. Il litio iniziò ad essere utilizzato per la depressione, l'ipocondria, l'aggressività e persino la dipendenza dalla droga.

Tuttavia, il litio può essere sia “buono” che “cattivo”. Ci sono stati casi in cui durante il trattamento inietivo con litio si è verificato un potente disturbo metabolico e le conseguenze gravi di ciò sono inevitabili.

I composti del litio negli animali superiori sono concentrati nel fegato, nei reni, nella milza, nei polmoni, nel sangue e nel latte. La quantità massima di litio si trova nei muscoli umani. Il ruolo biologico del litio come oligoelemento non è stato ancora completamente chiarito.

È stato dimostrato che a livello delle membrane cellulari gli ioni di litio competono con gli ioni di sodio quando entrano nelle cellule. Ovviamente, la sostituzione degli ioni sodio nelle cellule con ioni litio è associata ad una maggiore covalenza dei composti del litio, per cui sono meglio solubili nei fosfolipidi.

È stato stabilito che alcuni composti del litio hanno un effetto positivo sui pazienti con depressione maniacale. Assorbiti dal tratto gastrointestinale, gli ioni di litio si accumulano nel sangue. Quando la concentrazione di ioni di litio raggiunge 0,6 mmol/le oltre, si verifica una diminuzione della tensione emotiva e un indebolimento dell'eccitazione maniacale. Tuttavia, il contenuto di ioni di litio nel plasma sanguigno deve essere rigorosamente controllato. Nei casi in cui la concentrazione degli ioni di litio supera 1,6 mmol/l sono possibili fenomeni negativi.

È ormai noto che oltre agli effetti psicotropi, il litio ha proprietà di prevenire la sclerosi, le malattie cardiache e, in una certa misura, il diabete e l’ipertensione. “Aiuta” il magnesio nella sua protezione antisclerotica.

Alla fine del 1977 Sono stati pubblicati i risultati degli studi condotti presso la Clinica Ematologica di Cracovia. Gli studi erano dedicati all'influenza del litio sul sistema emopoietico. Si è scoperto che questo microelemento attiva l'azione delle cellule del midollo osseo che non sono ancora morte. La scoperta potrebbe svolgere un ruolo importante nella lotta contro il cancro del sangue. La ricerca è ancora in corso. Mi piacerebbe credere che i loro risultati porteranno un aiuto inestimabile alle persone.

Sodio. Il contenuto di sodio nel corpo umano di 70 kg è di circa 60 g (2610 mmol). Di questa quantità, il 44% del sodio si trova nel liquido extracellulare e il 9% nel liquido intracellulare.

La quantità rimanente di sodio si trova nel tessuto osseo, che è il sito di deposizione dello ione Na+ nel corpo. Circa il 40% del sodio contenuto nel tessuto osseo è coinvolto nei processi metabolici e per questo motivo lo scheletro è un donatore o un accettore di ioni sodio, il che aiuta a mantenere una concentrazione costante di ioni sodio nel fluido extracellulare.

Il sodio è il principale ione extracellulare. Il corpo umano contiene sodio sotto forma di sali solubili, principalmente cloruro di NaCl, fosfato di Na 3 PO 4 e bicarbonato di NaHCO 3.

Il sodio è distribuito in tutto il corpo: nel siero del sangue, nel liquido cerebrospinale, nel liquido oculare, nei succhi digestivi, nella bile, nei reni, nella pelle, nel tessuto osseo, nei polmoni, nel cervello.

Gli ioni di sodio svolgono un ruolo importante nel garantire la costanza dell'ambiente interno del corpo umano, partecipano al mantenimento di una pressione osmotica costante del biofluido e garantiscono l'equilibrio acido-base del corpo. Gli ioni sodio sono coinvolti nella regolazione dello scambio ionico e influenzano il funzionamento degli enzimi. Insieme agli ioni di potassio, magnesio, calcio e cloro, lo ione sodio partecipa alla trasmissione degli impulsi nervosi attraverso le membrane delle cellule nervose e mantiene la normale eccitabilità delle cellule muscolari.

Quando il contenuto di sodio nel corpo cambia, si verificano disfunzioni del sistema nervoso, cardiovascolare e di altro tipo, dei muscoli lisci e scheletrici. Il cloruro di sodio NaCl funge da principale fonte di acido cloridrico per il succo gastrico.

Il sodio entra nel corpo umano principalmente sotto forma di sale da cucina NaCl. Il vero fabbisogno giornaliero di sodio dell'organismo è di 1 g, anche se il consumo medio di questo elemento raggiunge i 4 - 7 g.

Il consumo eccessivo e continuo di NaCI contribuisce alla comparsa dell'ipertensione. Nel corpo di una persona sana, viene mantenuto un equilibrio tra la quantità di sodio consumata ed escreta. Circa il 90% del sodio consumato viene escreto nelle urine e il resto nel sudore e nelle feci.

Quindi, per riassumere: gli ioni sodio svolgono un ruolo importante:

per garantire l’omeostasi osmotica

per garantire l’equilibrio acido-base dell’organismo

nella regolazione del metabolismo dell’acqua

nel lavoro degli enzimi

nella trasmissione degli impulsi nervosi

nel lavoro delle cellule muscolari

Soluzione isotonicaNaCI (0,9%) per iniezione, viene somministrato per via sottocutanea, endovenosa e in clisteri durante la disidratazione e l'intossicazione, e viene utilizzato anche per lavare ferite, occhi, mucosa nasale, nonché per sciogliere vari farmaci.

Soluzioni ipertonicheNaCI (3-5-10%) utilizzato esternamente sotto forma di impacchi e lozioni nel trattamento delle ferite purulente. L'uso di tali impacchi favorisce, per la legge dell'osmosi, la separazione del pus dalle ferite e la plasmolisi dei batteri (effetto antimicrobico). Per la lavanda gastrica in caso di avvelenamento da AgNO 3 viene prescritta per via orale una soluzione di NaCI al 2-5%, che viene convertita in cloruro d'argento leggermente solubile e non tossico:

Ag + + CI - = AgCI (t)

Bere soda(bicarbonato di sodio, bicarbonato di sodio) NaHCO 3 viene utilizzato per varie malattie accompagnate da elevata acidità - acidosi (diabete, ecc.). Il meccanismo per ridurre l'acidità è l'interazione di NaHCO 3 con prodotti acidi. In questo caso si formano sali di sodio di acidi organici, che vengono in gran parte escreti nelle urine, e anidride carbonica, che lascia il corpo con l'aria espirata:

NaHCO3 (p) + RCOOH (p) → RCOONa(p) + H 2O(l) + CO2(g)

NaHCO 3 viene utilizzato anche per aumentare l'acidità del succo gastrico e delle ulcere gastriche e duodenali. Quando si assume NaHCO 3, si verifica una reazione di neutralizzazione dell'acido cloridrico in eccesso:

NaHCO 3 (s) + HCl (s) = NaCl (s) + H 2 O (l) + CO 2 (g)

Va tenuto presente che l'uso del bicarbonato di sodio deve essere prudente, perché... può causare una serie di effetti collaterali.

Le soluzioni di bicarbonato di sodio vengono utilizzate come risciacqui e lavaggi per malattie infiammatorie degli occhi e delle mucose del tratto respiratorio superiore. L'azione di NaHCO 3 come antisettico si basa sul fatto che, a seguito dell'idrolisi, una soluzione acquosa di soda presenta proprietà leggermente alcaline:

NaHCO3 + H2O ↔ NaOH + H2CO3

Quando le cellule microbiche sono esposte agli alcali, si verifica la precipitazione delle proteine ​​cellulari e, di conseguenza, la morte dei microrganismi.

Sale di Glauber(solfato di sodio) Na 2 SO 4 ∙10H 2 O è usato come lassativo. Questo sale viene assorbito lentamente dall'intestino, il che porta al mantenimento di una maggiore pressione osmotica nella cavità intestinale per lungo tempo. Come risultato dell'osmosi, l'acqua si accumula nell'intestino, il suo contenuto si liquefa, le contrazioni intestinali si intensificano e le feci vengono eliminate più velocemente.

Borace(tetraborato di sodio) Na 2 B 4 O 7 ∙10H 2 O è usato esternamente come antisettico per il risciacquo, la pulizia e la lubrificazione. l'effetto antisettico del borace è simile all'effetto del bicarbonato di sodio ed è associato alla reazione alcalina della soluzione acquosa di questo sale, nonché alla formazione di acido borico:

Na2B4O7 + 7H2O ↔ 4H3BO3 + 2NaOH

Idrossido di sodio sotto forma di una soluzione di NaOH al 10%, è incluso nella composizione del silano, utilizzato nella pratica ortopedica per la fusione di modelli resistenti al fuoco nella produzione di protesi solide in lega di cobalto-cromo.

Isotopo radioattivo Il 24 Na viene utilizzato come tracciante per determinare la velocità del flusso sanguigno ed è anche usato per trattare alcune forme di leucemia.

Potassio. Il contenuto di potassio nel corpo umano di 70 kg è di circa 160 g (4090 mmol). Il potassio è il principale catione intracellulare e rappresenta i 2/3 del totale dei cationi cellulari attivi. Nella maggior parte dei casi, il potassio è un antagonista del sodio.

Della quantità totale di potassio contenuta nel corpo, il 98% si trova all'interno delle cellule e solo il 2% circa nel liquido extracellulare. Il potassio è distribuito in tutto il corpo. La sua topografia: fegato, reni, cuore, tessuto osseo, muscoli, sangue, cervello, ecc.

Gli ioni potassio K+ svolgono un ruolo importante nei processi fisiologici:

contrazione muscolare

nel normale funzionamento del cuore

partecipa alla trasmissione degli impulsi nervosi

nelle reazioni di scambio

attiva il lavoro di un numero di enzimi situati all'interno della cellula

regola l’equilibrio acido-base

Ha proprietà protettive contro gli effetti indesiderati dell'eccesso di sodio e normalizza la pressione sanguigna. Nel corpo delle persone che mangiano molte verdure ricche di potassio - i vegetariani - la quantità di potassio e sodio è in equilibrio. Queste persone molto spesso hanno una pressione sanguigna più bassa rispetto ai loro concittadini amanti della carne.

Ha un effetto antisclerotico

Il potassio ha la capacità di migliorare la formazione dell'urina

Un adulto consuma solitamente 2-3 g di potassio al giorno con il cibo. La concentrazione di ioni potassio nel fluido extracellulare, compreso il plasma, è normalmente pari a 3,5 - 5,5 mmol/l, mentre la concentrazione di potassio intracellulare è pari a 115 - 125 mmol/l.

Rubidio e cesio. In base al loro contenuto nel corpo umano, il rubidio e il cesio sono classificati come microelementi. Sono costantemente contenuti nell'organismo, ma il loro ruolo biologico non è stato ancora chiarito.

Rubidio e cesio si trovano in tutti gli organi studiati dei mammiferi e dell'uomo. Entrando nel corpo con il cibo, vengono rapidamente assorbiti dal tratto gastrointestinale nel sangue. Il livello medio di rubidio nel sangue è di 2,3-2,7 mg/l e la sua concentrazione negli eritrociti è quasi tre volte superiore a quella nel plasma. Rubidio e cesio sono distribuiti in modo molto uniforme negli organi e nei tessuti, il rubidio si accumula principalmente nei muscoli, mentre il cesio entra nell'intestino e viene riassorbito nelle sue sezioni discendenti.

È noto il ruolo del rubidio e del cesio in alcuni processi fisiologici. Attualmente è stato accertato l'effetto stimolante di questi elementi sulle funzioni circolatorie e l'efficacia dell'uso dei loro sali per l'ipotensione di varia origine. Nel laboratorio di I.P. Pavlov, S.S. Botkin ha scoperto che i cloruri di cesio e rubidio causano un aumento della pressione sanguigna per lungo tempo e che questo effetto è associato principalmente all'aumento dell'attività cardiovascolare e alla costrizione dei vasi periferici.

Essendo un analogo completo del potassio, il rubidio si accumula anche nel fluido intracellulare e può sostituire una quantità equivalente di potassio in vari processi. Il sinergismo (chimico) è l'effetto combinato simultaneo di due (o più) fattori, caratterizzato dal fatto che tale effetto combinato supera significativamente l'effetto di ciascun singolo componente. Un sinergizzante del potassio, il rubidio attiva molti degli stessi enzimi del potassio.

Gli isotopi radioattivi 137 Cs e 87 Rb sono utilizzati nella radioterapia dei tumori maligni, nonché nello studio del metabolismo del potassio. A causa della loro rapida degradazione, possono anche essere introdotti nel corpo senza timore di effetti dannosi a lungo termine.

Franco.È un elemento chimico radioattivo ottenuto artificialmente. Esistono prove che il francio è in grado di accumularsi selettivamente nei tumori nelle prime fasi del loro sviluppo. Queste osservazioni possono essere utili nella diagnosi del cancro.

Così, Degli elementi del gruppo IA, Li, Rb, Cs sono fisiologicamente attivi e Na e K sono vitali. La somiglianza delle proprietà fisico-chimiche di Li e Na, dovuta alla somiglianza della struttura elettronica dei loro atomi, si manifesta anche nell'azione biologica dei cationi (accumulo nel fluido extracellulare, intercambiabilità). La natura simile dell'azione biologica dei cationi degli elementi di lunghi periodi - K +, Rb +, Cs + (accumulo nel fluido intracellulare, intercambiabilità) è dovuta anche alla somiglianza della loro struttura elettronica e delle proprietà fisico-chimiche. Questa è la base per l'uso di preparati di sodio e potassio per l'avvelenamento con sali di litio e rubidio.

3. Vie di ingresso dei metalli alcalini

nel corpo umano

I modi in cui gli elementi chimici entrano nel corpo umano sono vari; sono presentati nel diagramma:

Umano

Nel processo di evoluzione dalle sostanze inorganiche a quelle bioorganiche, la base per l'utilizzo di alcuni elementi chimici nella creazione di sistemi biologici è la selezione naturale.

La tabella mostra i dati sul contenuto degli elementi del gruppo I A - metalli alcalini - nella crosta terrestre, nell'acqua di mare, negli organismi vegetali e animali e nel corpo umano (frazione di massa in %).

La tabella mostra che maggiore è l'abbondanza di un elemento nella crosta terrestre, maggiore è la sua presenza nel corpo umano.

Li

N / a

K

Rb

Cs

la crosta terrestre

6,5∙10 -3

0,03

dati accurati

NO

Il suolo

3∙10 -3

0,63

1,36

5∙10 -3

Acqua di mare

1,5∙10 -5

1,06

0,038

2∙10 -5

Impianti

1∙10 -5

0,02

5∙10 -4

Animali

10 -4

0,27

10 -5

Umano

10 -4

0,08

0,23

10 -5

10 -4

I metalli alcalini più necessari per il corpo umano sono sodio e potassio. Quasi tutti gli elementi entrano nel corpo umano principalmente attraverso il cibo.

Fonti di litio.

Il litio si trova in alcune acque minerali, così come nel salgemma e nel salgemma. Si trova anche nelle piante, ma la sua concentrazione, come qualsiasi microelemento, dipende non solo dal tipo e dalla parte della pianta, ma anche dal periodo dell'anno e persino dal giorno, dalle condizioni di raccolta e dal tempo, nonché dall'area dove cresce questa pianta.

Nel nostro paese, il litio è stato studiato dai dipendenti dell'Istituto di geochimica intitolato ad Acad. V.I. Vernadsky a Mosca. Si è scoperto che le parti fuori terra delle piante sono più ricche di litio rispetto alle radici. La maggior parte del litio si trova nelle piante della famiglia delle rose, nei chiodi di garofano e nelle solanacee, che includono pomodori e patate. Sebbene all'interno di una famiglia la differenza nel suo contenuto possa essere enorme, diverse dozzine di volte. Ciò dipende dalla posizione geografica e dal contenuto di litio nel terreno.

Fonti di sodio.

Il sodio è presente in vari integratori alimentari sotto forma di glutammato monosodico (aroma), saccarina sodica (dolcificante), nitrato di sodio (conservante), ascorbato di sodio (antiossidante) e bicarbonato di sodio (bicarbonato di sodio), nonché in alcuni farmaci (antiacidi ). Tuttavia, la maggior parte del sodio nella dieta proviene dal sale.
I livelli di NaCl sono relativamente bassi in tutti gli alimenti che non sono stati appositamente trasformati. Tuttavia, il sale è stato utilizzato come conservante e aromatizzante per diversi secoli. Viene anche utilizzato come colorante, riempitivo e per controllare il processo di fermentazione (ad esempio durante la cottura del pane). Per questo motivo viene aggiunto ad alimenti come prosciutto, salsicce, pancetta e altri prodotti a base di carne, pesce e carne affumicati, verdure in scatola, gran parte del burro, margarina, formaggio, cibi non zuccherati, snack e cereali che mangiamo a casa. colazione.

L'apporto di sodio raccomandato è 1,5 grammi in un giorno. L'eccesso di sale nella dieta è associato ad una maggiore probabilità di cancro allo stomaco ed è dannoso per i reni, soprattutto se hanno problemi al sistema urinario. L’eccesso di sale è uno dei principali fattori dello stile di vita che porta all’ipertensione. Se l’ipertensione è asintomatica, aumenta il rischio di malattie cardiovascolari e ictus. Le attuali linee guida per la prevenzione dell’ipertensione hanno dimostrato che la dieta più efficace per la prevenzione e il trattamento della pressione alta dovrebbe essere povera di sodio e grassi e includere grandi quantità di latticini a basso contenuto di grassi (una fonte di calcio) e frutta e verdura. (una fonte di potassio). Pertanto, è importante modificare la dieta nel suo insieme, piuttosto che concentrarsi su un singolo componente della dieta. Altri importanti fattori positivi includono l’attività fisica e il peso corporeo normale.
Le persone con malattie renali e i bambini molto piccoli non possono tollerare grandi quantità di sodio perché i loro reni non riescono a eliminarlo. Per questo motivo non bisogna aggiungere sale al cibo dei bambini piccoli.

Per legge, le etichette alimentari devono indicare il contenuto di sodio, ma alcuni produttori ignorano questa regola ed elencano la quantità di sale.

Noi ricordiamo: " Il sale da cucina può essere fastidioso nostra salute!»

Fonti di potassio.

La migliore fonte di potassio sono gli alimenti vegetali. Si tratta di angurie, meloni, arance, mandarini, banane, frutta secca (fichi, albicocche, rosa canina). Le bacche ricche di potassio includono mirtilli rossi, fragole, ribes nero e rosso. C'è molto potassio nelle verdure (soprattutto patate), nei legumi, nei prodotti integrali e nel riso.

La reazione del corpo alla carenza di potassio.

Con una mancanza di potassio nel corpo, si osservano debolezza muscolare, letargia intestinale e disfunzione cardiaca.

"Non mi sono ancora alzato, sono già stanco" - è così che il medico caratterizza in modo figurato e chiaro la carenza di potassio nel corpo. Un basso contenuto di potassio nel corpo di solito porta ad astenia (esaurimento mentale e fisico, affaticamento), compromissione della funzionalità renale e esaurimento della corteccia surrenale. Esiste il rischio di interruzione dei processi metabolici e della conduttività nel miocardio.

La carenza di potassio riduce le prestazioni, rallenta la guarigione delle ferite e porta a una compromissione della conduzione neuromuscolare. Si notano pelle secca, opacità e debolezza dei capelli (questo è motivo di seria preoccupazione, soprattutto per le donne e le ragazze).

La morte improvvisa può verificarsi con l’aumento dello stress. C'è una scarsa trasmissione degli impulsi nervosi. I diuretici (diuretici) riducono l'assorbimento di potassio. Quando si prepara il cibo, è necessario prestare attenzione al fatto che i composti del potassio sono solubili in acqua. Questa circostanza impone di lavare i prodotti che lo contengono prima di tritarli e cuocerli in poca acqua.

A proposito, la medicina tradizionale ritiene che il desiderio appassionato di bere alcolici sia associato a una mancanza di potassio nel corpo.

Per l'uso in caso di deplezione di potassio cloruro di potassio KCl 4 - 5 volte al giorno, 1 g.

La reazione del corpo all'eccesso di potassio.

Con un eccesso di potassio nel corpo, le principali funzioni del cuore vengono inibite: diminuzione dell'eccitabilità del muscolo cardiaco, rallentamento della frequenza cardiaca, deterioramento della conduttività e indebolimento della forza delle contrazioni cardiache. In alte concentrazioni, gli ioni potassio provocano l'arresto cardiaco in diastole (la fase di contrazione dei ventricoli del cuore). La dose tossica di potassio è di 6 g. La dose letale è di 14 g. I sali di potassio possono essere tossici per l'organismo a causa dell'anione associato allo ione potassio, ad esempio KCN (cianuro di potassio).

Per regolare il contenuto di questi nutrienti, puoi tenere conto dei dati presentati nella tabella seguente.

4. Parte pratica

Esperienza 1.Colorazione a fiamma con composti.

Uno dei metodi per il rilevamento qualitativo dei composti dei metalli alcalini si basa sulla loro capacità di colorare la fiamma del bruciatore.

Le soluzioni di sali di metalli alcalini devono essere versate nelle provette. Lavare il filo di ferro in acido cloridrico e poi accenderlo sulla fiamma di un bruciatore.

Successivamente è necessario inumidire il filo con una soluzione del sale in prova e aggiungerlo alla fiamma.

Sali contenenti cationi litio, nonché litio colora le fiamme rosso colore, cationi di sodio e metallo sodio- V giallo, cationi di potassio e metallo potassio colora le fiamme Viola colore. Per una migliore osservazione, puoi vedere il colore attraverso il vetro blu.

Pertanto, gli ioni Li +, Na + e K + sono stati scoperti in soluzioni di sali LiCl, NaCl, Na 2 CO 3, Na 2 SO 4, NaNO 3, KCl, KNO 3, K 2 CO 3.

Esperienza 2.Interazione dei metalli alcalini con l'acqua.

Aggiungere un pezzo di metallo, accuratamente pulito dalla pellicola di ossido, in un bicchiere d'acqua. Dopo aver sciolto il metallo, il mezzo della soluzione è stato esaminato utilizzando la fenolftaleina.

Esegui questo esperimento con pezzi di litio, sodio e potassio. La reazione con il potassio è stata molto attiva; è stata accompagnata dalla combustione del potassio, sono state osservate scintille viola e sviluppo di gas. Il sodio ha reagito con l'acqua, producendo scintille gialle, mentre il litio ha reagito con maggiore calma.

Le soluzioni risultanti con fenolftaleina diventavano cremisi, indicando la presenza di alcali nella soluzione.

2Li + 2H2O = 2LiOH + H2

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

2K + 2H2O = 2KOH + H2

Esperienza 3. Idrolisi dei sali di sodio e potassio.

La natura dell'ambiente della soluzione salina viene studiata utilizzando indicatori acido-base.

Carte indicatrici universali immerse in soluzioni di sali di metalli alcalini formati da acidi deboli Na 2 CO 3 e K 2 CO 3 diventate blu, il che indica una reazione alcalina delle soluzioni. l'idrolisi si è verificata nelle soluzioni - l'interazione dei sali con le molecole d'acqua:

Na2CO3 ↔ 2Na++ + CO32-

CO32- + H2O ↔ HCO3 - + OH -

Na2CO3 + H2O ↔ NaHCO3 + NaOH

Soluzioni di sali di acidi forti NaNO 3, KNO 3, NaCl, KCl, LiCl hanno mostrato un ambiente neutro (il colore della carta indicatrice non è cambiato), il che significa che l'idrolisi di questi sali non si verifica

conclusioni

Perché è così importante conoscere il contenuto degli elementi chimici nel corpo?

Gli elementi chimici non vengono sintetizzati, a differenza di molte sostanze organiche, nell'organismo, ma provengono dall'esterno con il cibo, l'aria, attraverso la pelle e le mucose. Pertanto, la determinazione degli elementi chimici consente di scoprire:

quanto il tuo corpo corrisponde all'ideale (a proposito, circa il 20% delle persone non presenta deviazioni e, quindi, vive in armonia con la natura);

Stai mangiando bene, la tua dieta fornisce l'insieme necessario di nutrienti;

Le cattive abitudini danneggiano il corpo?

quanto è sicuro l'ambiente in cui vivi; il cibo che mangi; Il tuo posto di lavoro;

far funzionare bene lo stomaco, l'intestino, il fegato, i reni e la pelle, regolando i processi di assorbimento ed escrezione dei nutrienti;

Hai qualche malattia cronica o predisposizione ad esse?

Sei trattato correttamente?

Quali malattie sono più strettamente legate allo squilibrio elementare?

Innanzitutto questo è:

diminuzione dell'immunità;

malattie della pelle, dei capelli, delle unghie;

scoliosi, osteoporosi, osteocondrosi;

ipertensione;

allergie, inclusa l'asma bronchiale;

diabete, obesità;

malattie del sistema cardiovascolare;

malattie del sangue (anemia);

disbiosi intestinale, gastrite cronica, colite;

infertilità, diminuzione della potenza negli uomini;

disturbi della crescita e dello sviluppo nei bambini.

L'esperienza pluriennale dei medici dimostra che oltre l'80% della popolazione presenta uno squilibrio più o meno pronunciato di microelementi. Pertanto, se ne hai , dovresti prestare attenzione a questo!

Molti scienziati ritengono che non solo tutti gli elementi chimici siano presenti in un organismo vivente, ma che ciascuno di essi svolga una funzione biologica specifica.

Abbiamo chiarito il ruolo biologico di un solo gruppo di elementi chimici. I metalli alcalini sono estremamente importanti per la salute umana, come la maggior parte degli altri. È molto importante per la salute umana mantenere la concentrazione ottimale di ciascun elemento: sia la carenza di un elemento che il suo eccesso sono dannosi.

La stabilità della composizione chimica del corpo è una delle condizioni più importanti e obbligatorie per il suo normale funzionamento. .

Esiste un'opinione errata, anche se diffusa, sulla possibilità di correggere uno squilibrio nella composizione elementare del corpo umano arricchendo la dieta con determinati prodotti contenenti gli elementi minerali necessari. Tuttavia, va tenuto presente che la presenza dei macro e microelementi necessari nel cibo e nell'acqua (cosa particolarmente evidente per i residenti delle zone rurali) dipende in larga misura dal cosiddetto "ciclo biogeochimico locale" degli elementi, che determina il contenuto di macro e microelementi nelle piante e negli animali alimentari.

Una carenza o un eccesso di alcuni elementi nel corpo umano, di regola, è una conseguenza della carenza o dell'eccesso di questi elementi che passano attraverso la catena alimentare: dal suolo alle piante e dagli animali all'uomo. Quando si sviluppa una carenza di qualsiasi elemento, la correzione nutrizionale non è sufficiente, anche se a questo scopo vengono utilizzati prodotti provenienti da altre regioni, i cui terreni sono arricchiti con il microelemento necessario.

Solo una selezione individuale di minerali speciali e altri preparati volti a normalizzare l'equilibrio dei microelementi del corpo fornirà un aiuto reale ed efficace nello sviluppo di una condizione patologica.

In conclusione, presentiamo i comandamenti della medicina tradizionale e scientifica che tutti dovrebbero conoscere:

Tutto è connesso a tutto.

Tutto deve andare da qualche parte.

La natura lo sa meglio.

Niente viene gratis.

Libri usati

1. Gabrielyan O.S. Chimica, 9a elementare, Libro di testo per istituzioni educative. - M. “Otarda”, 2001

2. Glinka N.L. Chimica generale, Libro di testo per le università. – L. “Chimica”, 1983

3. Chimica generale. Chimica degli elementi biogenici. Libro di testo per il miele. specialista. chiamata. Yu.A Ershov e altri - M. “Scuola superiore”, 1993

4. Sychev A.P., Fadeev G.N. Chimica dei metalli. Esercitazione. – M. “Illuminismo”, 1984

5.HTML. Fare c umento. lezione integrata “Metalli alcalini”. Festival "Lezione Aperta", 2003

6.

7.

Chimica. elementi (elementi alcalini) che compongono il cap. sottogruppo 1 del gruppo periodico. sistemi di elementi, nonché le corrispondenti sostanze semplici, i metalli. I metalli dell'alluminio includono litio Li (numero at. 3), sodio Na (11), potassio K (19), rubidio Rb (37), ce... Enciclopedia fisica

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metalli alcalini- Gruppo, incl. Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Argomenti: metallurgia in generale EN metalli alcalini... Guida del traduttore tecnico

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Metalli alcalini- Metalli alcalini Metalli alcalini. Metalli del primo gruppo della tavola periodica, vale a dire: litio, sodio, potassio, rubidio, cesio e francio. Formano idrossidi strettamente alcalini, da qui il loro nome. (Fonte: “Metalli e leghe. Directory”. Sotto... ... Dizionario dei termini metallurgici

Metalli alcalini Dizionario Enciclopedico di Metallurgia

METALLI ALCALINI- elementi chimici Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Sono chiamati così perché i loro idrossidi sono gli alcali più forti. Chimicamente i metalli alcalini sono i metalli più attivi. La loro attività aumenta da Li a Fr... Dizionario metallurgico

Libri

• Set di tavoli. Chimica. Metalli (12 tavole) , . Album didattico di 12 fogli. Arte. 5-8683-012 Metalli alcalini. Chimica dei metalli alcalini. Elementi II A - gruppi. Durezza dell'acqua. Alluminio. Applicazione dell'alluminio. Ferro. Tipi di corrosione. Metodi…

Di tutta la tavola periodica, la maggior parte degli elementi rappresentano il gruppo dei metalli. anfotero, transitorio, radioattivo: ce ne sono molti. Tutti i metalli svolgono un ruolo enorme non solo nella natura e nella vita biologica umana, ma anche in vari settori. Non per niente il XX secolo veniva chiamato “ferro”.

Metalli: caratteristiche generali

Tutti i metalli condividono proprietà chimiche e fisiche comuni, grazie alle quali sono facilmente distinguibili dalle sostanze non metalliche. Ad esempio, la struttura del reticolo cristallino permette loro di essere:

• conduttori di corrente elettrica;
• buoni conduttori termici;
• malleabile e duttile;
• resistente e brillante.

Naturalmente, ci sono differenze tra loro. Alcuni metalli brillano di un colore argentato, altri di un bianco più opaco, ed altri ancora di un colore generalmente rosso e giallo. Ci sono anche differenze nella conduttività termica ed elettrica. Tuttavia, questi parametri sono ancora comuni a tutti i metalli, mentre i non metalli presentano più differenze che somiglianze.

Per natura chimica, tutti i metalli sono agenti riducenti. A seconda delle condizioni di reazione e delle sostanze specifiche, possono agire anche come agenti ossidanti, ma raramente. Capace di formare numerose sostanze. I composti chimici dei metalli si trovano in natura in grandi quantità nei minerali o nei minerali, nei minerali e in altre rocce. Il grado è sempre positivo e può essere costante (alluminio, sodio, calcio) o variabile (cromo, ferro, rame, manganese).

Molti di essi sono ampiamente utilizzati come materiali da costruzione e vengono utilizzati in un'ampia varietà di rami della scienza e della tecnologia.

Composti chimici dei metalli

Tra queste vanno citate alcune classi principali di sostanze, che sono il prodotto dell'interazione dei metalli con altri elementi e sostanze.

1. Ossidi, idruri, nitruri, siliciuri, fosfuri, ozonidi, carburi, solfuri e altri - composti binari con non metalli, molto spesso appartengono alla classe dei sali (eccetto gli ossidi).
2. Idrossidi - formula generale Me + x (OH) x.
3. Sale. Composti metallici con residui acidi. Potrebbe essere diverso:

• media;
• acido;
• Doppio;
• di base;
• complesso.

4. Composti di metalli con sostanze organiche - strutture organometalliche.

5. Composti di metalli tra loro - leghe, ottenute in modi diversi.

Opzioni di giunzione dei metalli

Le sostanze che possono contenere due o più metalli diversi contemporaneamente si dividono in:

• leghe;
• doppi sali;
• composti complessi;
• composti intermetallici.

Anche i metodi per unire i metalli variano. Ad esempio, per produrre leghe, viene utilizzato il metodo di fusione, miscelazione e solidificazione del prodotto risultante.

I composti intermetallici si formano a seguito di reazioni chimiche dirette tra metalli, spesso esplosive (ad esempio zinco e nichel). Tali processi richiedono condizioni speciali: temperatura molto elevata, pressione, vuoto, mancanza di ossigeno e altri.

Soda, sale, soda caustica: tutti questi sono composti di metalli alcalini in natura. Esistono in forma pura, formando depositi o fanno parte dei prodotti della combustione di alcune sostanze. A volte sono ottenuti con un metodo di laboratorio. Ma queste sostanze sono sempre importanti e preziose, poiché circondano una persona e modellano la sua vita.

I composti dei metalli alcalini e i loro usi non si limitano al sodio. Sali come:

• cloruro di potassio;
• (nitrato di potassio);
• carbonato di potassio;
• solfato.

Sono tutti preziosi fertilizzanti minerali utilizzati in agricoltura.

Metalli alcalino terrosi - composti e loro applicazioni

Questa categoria comprende elementi del secondo gruppo del sottogruppo principale del sistema di elementi chimici. Il loro stato di ossidazione costante è +2. Si tratta di agenti riducenti attivi che entrano facilmente in reazioni chimiche con la maggior parte dei composti e delle sostanze semplici. Presentano tutte le proprietà tipiche dei metalli: lucentezza, malleabilità, conducibilità termica e elettrica.

I più importanti e comuni di questi sono il magnesio e il calcio. Il berillio è anfotero, il bario e il radio sono elementi rari. Tutti sono in grado di formare i seguenti tipi di connessioni:

• intermetallico;
• ossidi;
• idruri;
• sali binari (composti con non metalli);
• idrossidi;
• sali (doppi, complessi, acidi, basici, medi).

Vediamo i composti più importanti dal punto di vista pratico e i loro ambiti di applicazione.

Sali di magnesio e calcio

I composti dei metalli alcalino terrosi come i sali sono importanti per gli organismi viventi. Dopotutto, i sali di calcio sono la fonte di questo elemento nel corpo. E senza di esso, la normale formazione dello scheletro, dei denti, delle corna degli animali, degli zoccoli, dei capelli e del pelo e così via è impossibile.

Pertanto, il sale più comune del calcio del metallo alcalino terroso è il carbonato. I suoi altri nomi:

• marmo;
• calcare;
• dolomite.

Viene utilizzato non solo come fornitore di ioni calcio a un organismo vivente, ma anche come materiale da costruzione, materia prima per la produzione chimica, nell'industria dei cosmetici, nell'industria del vetro e così via.

Anche i composti dei metalli alcalino terrosi come i solfati sono importanti. Ad esempio, il solfato di bario (noto dal punto di vista medico come porridge di barite) viene utilizzato nella diagnostica a raggi X. Il solfato di calcio sotto forma di idrato cristallino è il gesso, che si trova in natura. È utilizzato in medicina, edilizia e calchi per stampaggio.

Fosforo di metallo alcalino terroso

Queste sostanze sono conosciute fin dal Medioevo. In precedenza, erano chiamati fosfori. Questo nome appare ancora oggi. Per loro natura, questi composti sono solfuri di magnesio, stronzio, bario e calcio.

Con una certa lavorazione sono in grado di mostrare proprietà fosforescenti e la luce è molto bella, dal rosso al viola brillante. Questo viene utilizzato nella produzione di segnali stradali, indumenti da lavoro e altre cose.

Connessioni complesse

Le sostanze che includono due o più elementi diversi di natura metallica sono composti metallici complessi. Molto spesso sono liquidi dai colori belli e colorati. Utilizzato in chimica analitica per la determinazione qualitativa degli ioni.

Tali sostanze sono in grado di formare non solo metalli alcalini e alcalino terrosi, ma anche tutti gli altri. Esistono complessi idroxo, complessi aqua e altri.

Cosa sono i metalli alcalini? Questi sono gli elementi del primo gruppo, il sottogruppo principale del sistema periodico di elementi di D.I. Questi includono i seguenti metalli: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Hanno una serie di proprietà inerenti a questo gruppo.

Peculiarità

Questi metalli hanno densità basse (litio, sodio, potassio sono più leggeri dell'acqua) e punti di fusione bassi (il massimo per il litio è 180,6 °C). Sono morbidi, facili da tagliare con un coltello e si ossidano rapidamente, quindi vengono conservati in contenitori pieni di gas o liquidi chimicamente a bassa attività (solitamente cherosene).

Tutti i metalli di questo sottogruppo hanno un colore bianco-argenteo. Nella tavola periodica degli elementi di D.I. Mendeleev, i metalli alcalini seguono sempre i gas inerti. I gas inerti o nobili entrano molto male in qualsiasi reazione chimica; sono gas chimicamente inattivi e ciò è spiegato dal fatto che i loro gusci elettronici sono completamente pieni.

A differenza dei gas, i metalli alcalini hanno un elettrone spaiato a livello energetico esterno. Pertanto, nelle reazioni chimiche questi metalli agiscono come donatori di elettroni. Hanno sempre uno stato di ossidazione +1, sono chimicamente molto attivi: reagiscono attivamente con gli acidi (con un'esplosione), reagiscono violentemente con l'acqua, rilasciando idrogeno e formando alcali MeOH (qui Me è un metallo). L'attività di questi metalli aumenta da Li a Fr.

Il litio è il primo elemento del gruppo dei metalli alcalini. Massa atomica - 6.941, è composta da due isotopi naturali 6Li (7,5%) e 7Li (92,5%), è anche noto che altri due isotopi possono essere ottenuti artificialmente, ma la loro aspettativa di vita è molto breve.

Un fatto interessante riguardo al metallo alcalino è che il costo del 7Li è molte volte superiore a quello del 6Li, sebbene il primo sia più comune. La storia della scoperta di questo elemento è associata al nome del chimico svedese I. A. Arfvedson.

Il potassio, insieme al sodio, svolge un ruolo fondamentale nel funzionamento delle cellule degli organismi viventi, mantenendone il potenziale di membrana. Il corpo umano contiene circa 175 grammi di questo metallo e per mantenere questa scorta è necessario reintegrarlo di circa 4 grammi al giorno.

Si trova spesso in natura, ma solo come parte dei composti; in termini di contenuto di acqua è al terzo posto. Se c'è carenza nel terreno, questo metallo viene introdotto sotto forma di fertilizzanti: cloruro di potassio KCl, solfato di potassio K2SO4 e ceneri vegetali.

Molte persone conoscono una sostanza come il cianuro di potassio; ma non molte persone sanno dove viene utilizzato. Ed è utilizzato per l'argentatura galvanica e la doratura dei metalli vili, estraendo metalli costosi, vale a dire argento e oro, dai minerali.

Il cesio fu scoperto nel 1860 nelle sorgenti minerali curative della Foresta Nera. Massa atomica – 132.905.

Questo metallo viene utilizzato nei seguenti settori: automazione ed elettronica, radar e cinema, nonché nei reattori nucleari e nei veicoli spaziali. È stato il primo elemento ad essere scoperto utilizzando l'analisi spettrale.

Francia

Il francio è l'elemento più instabile e pesante tra i metalli alcalini, con una massa atomica di 223 e un tempo di dimezzamento di 22 minuti. Queste caratteristiche hanno reso molto difficile individuarlo.

Questo è un metallo molto raro di cui, secondo gli scienziati, ci sono solo circa 500 grammi nella crosta terrestre, quindi il francio è stato studiato su campioni creati artificialmente.

Sodio

Il sodio è uno dei metalli alcalini più comuni. Per questo motivo viene utilizzato in diversi settori. Ad esempio, i minerali di metalli preziosi vengono trattati con una soluzione di cianuro di sodio. In questo modo si ottengono composti di coordinazione dai quali si isola oro o argento puro con l'aiuto dello zinco.

Il sodio viene utilizzato anche nei sottomarini nucleari come refrigerante a causa delle sue determinate proprietà fisiche (grande differenza tra i punti di fusione e di ebollizione). In natura il sodio non si trova nella sua forma pura - è quindi troppo attivo - solo nei minerali.

Un fatto interessante è che uno strato di sodio atomico è stato scoperto nell'atmosfera ad un'altitudine di circa 80 km. Ciò è spiegato dal fatto che a tali altitudini non esistono elementi con cui il sodio possa interagire.

Rubidio

Il rubidio è un metallo alcalino interessante a modo suo. Avendo una massa atomica di 85.467, il metallo è radioattivo. Quando il rubidio entra in contatto con l'aria, si accende e brucia con una fiamma rosa-viola, con acqua, F, Cl, Br, I, S, avviene un'esplosione;

Una caratteristica interessante del rubidio è la sua capacità di generare corrente elettrica quando esposto alla radiazione solare.

Sebbene i metalli alcalini abbiano una serie di caratteristiche comuni a tutti, ciascuno di essi ha anche proprietà uniche. Alcuni elementi sono ancora poco studiati e, data la domanda di metalli di questo gruppo in vari settori, la necessità di riempire gli spazi vuoti nei libri di consultazione scientifica è attesa da tempo.

Si tratta di elementi del gruppo I della tavola periodica: litio (Li), sodio (Na), potassio (K), rubidio (Rb), cesio (Cs), francio (Fr); molto morbido, duttile, fusibile e leggero, solitamente di colore bianco-argenteo; chimicamente molto attivo; reagiscono violentemente con l'acqua, formando alcali(da qui il nome).

Tutti i metalli alcalini sono estremamente attivi, mostrano proprietà riducenti in tutte le reazioni chimiche, rinunciano al loro unico elettrone di valenza, trasformandosi in un catione carico positivamente e mostrano un unico stato di ossidazione +1.

La capacità riducente aumenta nella serie ––Li–Na–K–Rb–Cs.

Tutti i composti dei metalli alcalini sono di natura ionica.

Quasi tutti i sali sono solubili in acqua.

Basse temperature di fusione,

Basse densità,

Morbido, tagliato con un coltello

A causa della loro attività, i metalli alcalini vengono immagazzinati sotto uno strato di cherosene per bloccare l'accesso all'aria e all'umidità. Il litio è molto leggero e galleggia in superficie nel cherosene, quindi viene conservato sotto uno strato di vaselina.

Proprietà chimiche dei metalli alcalini

1. I metalli alcalini interagiscono attivamente con l'acqua:

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

2Li + 2H2O → 2LiOH + H2

2. Reazione dei metalli alcalini con l'ossigeno:

4Li + O 2 → 2Li 2 O (ossido di litio)

2Na + O 2 → Na 2 O 2 (perossido di sodio)

K + O 2 → KO 2 (superossido di potassio)

Nell'aria, i metalli alcalini si ossidano istantaneamente. Pertanto, vengono conservati sotto uno strato di solventi organici (cherosene, ecc.).

3. Nelle reazioni dei metalli alcalini con altri non metalli, si formano composti binari:

2Li + Cl 2 → 2LiCl (alogenuri)

2Na + S → Na 2 S (solfuri)

2Na + H2 → 2NaH (idruri)

6Li + N 2 → 2Li 3 N (nitruri)

2Li + 2C → Li 2 C 2 (carburi)

4. Reazione di metalli alcalini con acidi

(eseguito raramente, esiste una reazione competitiva con l'acqua):

2Na + 2HCl → 2NaCl + H2

5. Interazione dei metalli alcalini con l'ammoniaca

(si forma sodio ammide):

2Li + 2NH3 = 2LiNH2 + H2

6. Interazione di metalli alcalini con alcoli e fenoli, che in questo caso presentano proprietà acide:

2Na + 2C2H5OH = 2C2H5 ONa + H2;

2K + 2CH 6 H 5 OH = 2CH 6 H 5 OK + H 2 ;

7. Reazione qualitativa ai cationi di metalli alcalini - colorazione della fiamma nei seguenti colori:

Li+ – rosso carminio

Na+ – giallo

K+, Rb+ e Cs+ – viola

Preparazione dei metalli alcalini

Litio metallico, sodio e potassio Ottenere mediante elettrolisi di sali fusi (cloruri) e rubidio e cesio mediante riduzione del vuoto quando i loro cloruri vengono riscaldati con calcio: 2CsCl+Ca=2Cs+CaCl 2
Anche la produzione termica sottovuoto di sodio e potassio viene utilizzata su piccola scala:

2NaCl+CaC2 =2Na+CaCl2 +2C;
4KCl+4CaO+Si=4K+2CaCl2+Ca2SiO4.

I metalli alcalini attivi vengono rilasciati nei processi termici sottovuoto a causa della loro elevata volatilità (i loro vapori vengono rimossi dalla zona di reazione).

Caratteristiche delle proprietà chimiche degli elementi del gruppo I e loro effetti fisiologici

La configurazione elettronica dell'atomo di litio è 1s 2 2s 1. Ha il raggio atomico più grande nel 2° periodo, il che facilita la rimozione di un elettrone di valenza e la comparsa di uno ione Li+ con una configurazione stabile di un gas inerte (elio). Di conseguenza, i suoi composti si formano trasferendo un elettrone dal litio a un altro atomo e formando un legame ionico con una piccola quantità di covalenza. Il litio è un tipico elemento metallico. Sotto forma di sostanza è un metallo alcalino. Si differenzia dagli altri membri del gruppo I per le sue piccole dimensioni e per la minore attività rispetto a loro. Sotto questo aspetto, assomiglia al magnesio, elemento del gruppo II, situato diagonalmente rispetto al Li. Nelle soluzioni, lo ione Li+ è altamente solvatato; è circondato da diverse dozzine di molecole d'acqua. In termini di energia di solvatazione - l'aggiunta di molecole di solvente, il litio è più vicino a un protone che ai cationi di metalli alcalini.

Le piccole dimensioni dello ione Li +, l'elevata carica del nucleo e solo due elettroni creano le condizioni per la comparsa di un campo di carica positiva abbastanza significativo attorno a questa particella, quindi, nelle soluzioni, un numero significativo di molecole di solventi polari sono attratto da esso e il suo numero di coordinazione è elevato, il metallo è in grado di formare un numero significativo di composti organolitici.

Il sodio inizia il 3° periodo, quindi ha solo 1e a livello esterno - , occupa l'orbitale 3s. Il raggio dell'atomo di Na è massimo nel 3° periodo. Queste due caratteristiche determinano il carattere dell'elemento. La sua configurazione elettronica è 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 . L'unico stato di ossidazione del sodio è +1. La sua elettronegatività è molto bassa, quindi nei composti il ​​sodio è presente solo sotto forma di ione caricato positivamente e conferisce al legame chimico un carattere ionico. Lo ione Na+ è molto più grande dello ione Li+ e la sua solvatazione non è così grande. Tuttavia, non esiste in forma libera in soluzione.

Il significato fisiologico degli ioni K+ e Na+ è associato alla loro diversa adsorbibilità sulla superficie dei componenti che compongono la crosta terrestre. I composti di sodio sono solo leggermente suscettibili all'adsorbimento, mentre i composti di potassio sono saldamente trattenuti dall'argilla e da altre sostanze. Le membrane cellulari, essendo l'interfaccia tra la cellula e l'ambiente, sono permeabili agli ioni K +, per cui la concentrazione intracellulare di K + è significativamente superiore a quella degli ioni Na +. Allo stesso tempo, la concentrazione di Na + nel plasma sanguigno supera il contenuto di potassio in esso contenuto. Questa circostanza è associata alla comparsa del potenziale della membrana cellulare. Gli ioni K + e Na + sono uno dei componenti principali della fase liquida del corpo. La loro relazione con gli ioni Ca 2+ è rigorosamente definita e la sua violazione porta alla patologia. L'introduzione di ioni Na+ nel corpo non ha effetti dannosi evidenti. Un aumento del contenuto di ioni K+ è dannoso, ma in condizioni normali l'aumento della sua concentrazione non raggiunge mai valori pericolosi. L'influenza degli ioni Rb+, Cs+, Li+ non è stata ancora sufficientemente studiata.

Tra le varie lesioni associate all'uso di composti di metalli alcalini, le più comuni sono le ustioni con soluzioni di idrossido. L'effetto degli alcali è associato alla dissoluzione delle proteine ​​​​della pelle in essi contenute e alla formazione di albuminati alcalini. Gli alcali vengono nuovamente rilasciati in seguito alla loro idrolisi e agiscono sugli strati più profondi del corpo, provocando la comparsa di ulcere. Le unghie sotto l'influenza degli alcali diventano opache e fragili. I danni agli occhi, anche con soluzioni alcaline molto diluite, sono accompagnati non solo dalla distruzione superficiale, ma anche da danni alle parti più profonde dell'occhio (iride) e portano alla cecità. Durante l'idrolisi delle ammidi dei metalli alcalini, si formano contemporaneamente alcali e ammoniaca, causando tracheobronchite fibrinosa e polmonite.

Il potassio fu ottenuto da G. Davy quasi contemporaneamente al sodio nel 1807 attraverso l'elettrolisi dell'idrossido di potassio umido. L'elemento prende il nome dal nome di questo composto: "potassio caustico". Le proprietà del potassio differiscono notevolmente da quelle del sodio, a causa della differenza nei raggi dei loro atomi e ioni. Nei composti del potassio il legame è più ionico e sotto forma di ione K+ ha un effetto meno polarizzante rispetto al sodio a causa delle sue dimensioni maggiori. La miscela naturale è composta da tre isotopi 39 K, 40 K, 41 K. Uno di questi è 40 K ‑ è radioattivo e una certa percentuale della radioattività dei minerali e del suolo è associata alla presenza di questo isotopo. La sua emivita è lunga: 1,32 miliardi di anni. Determinare la presenza di potassio in un campione è abbastanza semplice: i vapori del metallo e dei suoi composti colorano la fiamma rosso-violetto. Lo spettro dell'elemento è abbastanza semplice e dimostra la presenza di 1e - nell'orbitale 4s. Il suo studio è servito come uno dei motivi per trovare modelli generali nella struttura degli spettri.

Nel 1861, mentre studiava il sale delle sorgenti minerali mediante analisi spettrale, Robert Bunsen scoprì un nuovo elemento. La sua presenza è stata dimostrata da linee rosso scuro nello spettro, che non sono state prodotte da altri elementi. In base al colore di queste linee, l'elemento fu chiamato rubidio (rubidus - rosso scuro). Nel 1863, R. Bunsen ottenne questo metallo nella sua forma pura riducendo il tartrato di rubidio (tartrato) con fuliggine. Una caratteristica dell'elemento è la facile eccitabilità dei suoi atomi. La sua emissione di elettroni appare sotto l'influenza dei raggi rossi dello spettro visibile. Ciò è dovuto alla leggera differenza nelle energie degli orbitali atomici 4d e 5s. Di tutti gli elementi alcalini che hanno isotopi stabili, il rubidio (come il cesio) ha uno dei raggi atomici più grandi e un piccolo potenziale di ionizzazione. Tali parametri determinano la natura dell'elemento: elevata elettropositività, attività chimica estrema, basso punto di fusione (39 0 C) e bassa resistenza alle influenze esterne.

La scoperta del cesio, come del rubidio, è associata all'analisi spettrale. Nel 1860, R. Bunsen scoprì nello spettro due linee blu brillanti che non appartenevano a nessun elemento allora conosciuto. Da qui deriva il nome “caesius”, che significa azzurro cielo. È l'ultimo elemento del sottogruppo dei metalli alcalini che è ancora presente in quantità misurabili. Il raggio atomico più grande e i potenziali di prima ionizzazione più piccoli determinano il carattere e il comportamento di questo elemento. Ha una pronunciata elettropositività e qualità metalliche pronunciate. Il desiderio di donare l'elettrone 6 esterno porta al fatto che tutte le sue reazioni procedono in modo estremamente violento. La piccola differenza nelle energie degli orbitali atomici 5d e 6s provoca la leggera eccitabilità degli atomi. L'emissione di elettroni dal cesio viene osservata sotto l'influenza di raggi infrarossi invisibili (calore). Questa caratteristica della struttura atomica determina una buona conduttività elettrica della corrente. Tutto ciò rende il cesio indispensabile nei dispositivi elettronici. Recentemente, sempre più attenzione è stata prestata al plasma di cesio come combustibile del futuro e in relazione alla risoluzione del problema della fusione termonucleare.

Nell'aria, il litio reagisce attivamente non solo con l'ossigeno, ma anche con l'azoto e si ricopre con una pellicola costituita da Li 3 N (fino al 75%) e Li 2 O. I restanti metalli alcalini formano perossidi (Na 2 O 2) e superossidi (K 2 O 4 o KO 2).

Le seguenti sostanze reagiscono con l'acqua:

Li3N + 3H2O = 3 LiOH + NH3;

Na2O2 + 2H2O = 2NaOH + H2O2;

K2O4 + 2H2O = 2KOH + H2O2 + O2.

Per rigenerare l'aria nei sottomarini e nelle astronavi, nell'isolare le maschere antigas e i respiratori dei nuotatori da combattimento (sabotatori subacquei), è stata utilizzata la miscela Oxon:

Na2O2 +CO2 =Na2CO3 +0,5O2;

K2O4 + CO2 = K2CO3 + 1,5 O2.

Questo è attualmente il riempimento standard per la rigenerazione delle cartucce delle maschere antigas per i vigili del fuoco.
I metalli alcalini reagiscono con l'idrogeno quando riscaldati, formando idruri:

L'idruro di litio è utilizzato come forte agente riducente.

Idrossidi i metalli alcalini corrodono piatti in vetro e porcellana; non possono essere riscaldati in piatti al quarzo:

SiO2+2NaOH=Na2SiO3 +H2O.

Gli idrossidi di sodio e di potassio non scindono l'acqua quando vengono riscaldati fino alla temperatura di ebollizione (più di 1300 0 C). Vengono chiamati alcuni composti del sodio bibita:

a) carbonato di sodio, soda anidra, soda da bucato o semplicemente soda - carbonato di sodio Na 2 CO 3;
b) soda cristallina - idrato cristallino di carbonato di sodio Na 2 CO 3. 10H2O;
c) bicarbonato o potabile - bicarbonato di sodio NaHCO 3;
d) L'idrossido di sodio NaOH è chiamato soda caustica o caustica.