Общая характеристика, краткие сведения об истории открытия элементов и их распространённости в природе
s-Элементы расположены в IIА подгруппе периодической системы Д.И.Менделеева (Это Берилий, Магний, Кальций, Стронций, Барий, Радий).
На внешнем электронном уровне у них имеется два электрона, которые легко отдают атомы s-элементов, превращаясь в двузарядные ионы. С увеличением числа валентных электронов на энергитическом уровне энергия ионизации атомов увеличивается (Энергия ионизации — это энергия, необходимая для отрыва наиболее слабо связанного электрона от атома), а следовательно, восстановительные свойства атомов уменьшаются.
Входящие в состав этой группы кальций, стронций и барий издавна получили название щелочно-земельных металлов. Такое название связано с тем, что гидроксиды этих элементов обладают щелочными свойствами, а их оксиды по тугоплавкости сходны с оксидами алюминия и тяжёлых металлов, носивших прежде общее название земель.
Элементы IIА группы — металлы серебристо-белого цвета, легкие и довольно твёрдые. Они непосредственно соединяются с кислородом, водородом, галогенами, серой, азотом, фосфором и углеродом. На воздухе покрываются защитной плёнкой, которая состоит из оксидов и частично нитридов и карбонатов.
В свободном виде эти металлы получают главным образом электролизом их расплавленных солей. Радий выделяют обработкой урановых руд. В воде катионы s-элементов гидратированы и образуют аквакомплексы ([Ca(H2O)6]2+) за счёт электростатического притяжения дипольных молекул воды. Поскольку электронная оболочка ионов s-элементов имеет устойчивую конфигурацию инетрного газа и лиганды (молекулы воды) мало влияют на состояние электронов, все они в водных растворах бесцветны. Ионы s-элементов в водных растворах могут образовывать комплексные соединения с органическими и неорганическими лигандами, но устойчивость этих комплексов мала, так как s-элементы образуют с лигандами связь, приближающуюся к ионной. Наименьшая устойчивость комплексных соединений наблюдается у ионов с большим радиусом и малым зарядом. У катионов IIА группы с повышением заряда и уменьшением радиуса устойчивость комплексов увеличивается.
Соли элементов IIА группы подвергаются гидролизу в том случае, когда соль образована сильным основанием и слабой кислотой. При растворении такой соли в воде она полностью диссоциирует. Образуется слабая кислота и гидроксид-ионы:
А- +НОН = НА + ОН-
Р-ры таких солей имеют елочную реакцию среды. Гидролиз идёт по аниону.
Энергия, работа, мощность, единицы измерения. Закон сохранения энергии
... Вт – это такая мощность, при которой работа в 1 Дж совершается за 1 с. Также есть другая формула расчета мощности: N=FVcosα 3. Кинетическая энергия тела. Движущееся тело представляет ... качестве единицы измерения энергии широко используется электроновольт (эВ): 1 эВ = 1,6×10 -19 Дж. 2. Мощность Часто имеет значение быстрота, с которой совершается работа. Скажем, на практике ...
Щелочноземельные металлы могут соединяться с водородом, образуя гидриды, аналогичные гидридам щелочных металлов. Замечательна склонность щелочноземельных металлов соединяться с азотом, возрастающая по мере увеличения их атомной массы. Уже при комнатной температуре щелочноземельные металлы медленно соединяются с азотом, образуя нитриды.
Говоря о том, сколь часто встречаются природе атомы того, или иного элемента, обычно указывают его распространенность в земной коре. Под земной корой понимают атмосферу, гидросферу и литосферу нашей планеты. Так, в земной коре наиболее распространены четыре из этих тринадцати элементов: Na (w =2,63 %), K (w = 2,41 %), Mg (w = 1,95 %) и Ca (w = 3,38 %).
Остальные встречаются значительно реже, а франций вообще не встречается.
Берилий открыт в 1798 г. французским химиком Луи Никола Вокленом. Большую работу по установлению состава соединений бериллия и его минералов провёл русский химик И. В. Авдеев. Именно он доказал, что оксид бериллия имеет состав BeO.
Магний. В 1695 году из минеральной воды Эпсомского источника в Англии выделили соль, обладавшую горьким вкусом и слабительным действием. Аптекари называли её горькой солью. Минерал эпсомит имеет состав MgSO4
— 7H2O. Латинское название элемента происходит от названия древнего города Магнезия в Малой Азии, в окрестностях которого имеются залежи минерала магнезита. Впервые магний был выделен в чистом виде сэром Хемфри Дэви в 1808 году. Большие количества магния находятся в морской воде. Магнезиальные соли встречаются в больших количествах в солевых отложениях самосадочных озёр. Месторождения ископаемых солей карналлита осадочного происхождения известны во многих странах.
Из-за высокой химической активности кальций в свободном виде в природе не встречается. На долю кальция приходится 3,38 % массы земной коры. Новый элемент обнаружили в минерале стронцианите, найденном в 1764 году в свинцовом руднике близ шотландской деревни Строншиан, давшей впоследствии название новому элементу. В свободном виде стронций не встречается. Он входит в состав около 40 минералов. Из них наиболее важный — целестин. Чаще всего стронций присутствует как примесь в различных кальциевых минералах.
Барий был открыт в виде оксида BaO в 1774 г. Карлом Шееле. Своё название получил от древнегреческого «тяжёлый», так как его оксид (BaO) был охарактеризован, как имеющий необычно высокую для таких веществ плотность. В Российской Федерации радий впервые был получен в экспериментах известного советского радиохимика В. Г. Хлопина. Название «радий» связано с излучением ядер атомов радия.
Изменения в группе величины радиусов атомов и ионов, потенциал ионизации
В группе восстановительные свойства s-элементов увеличивается сверху вниз, так как увеличивается атомный радиус и уменьшается в том же направлении энергия ионизации. Степень поляризации иона связана с его зарядом и радиусом. Чем больше заряд иона и меньше его радиус, тем больший поляризующий эффект оказывает ион и тем меньше он сам способен к поляризации. Под поляризацией понимают смещение электронных оболочек относительно ядра, что приводит к образованию новых диполей. По активности эти элементы уступают только щелочным металлам. Изменение радиуса иона оказывает большое влияние на его основные свойства. Гидроксиды катионов s-элементов обладают выраженными основными свойствами, что объясняется непрочностью ионной связи Э-ОН. Растворимость гидроксидов s-элементов связана также с изменением радиуса иона. С увеличением поляризующей способности иона увеличивается прочность связи катиона с гидроксид-ионом и уменьшается растворимость основания.
Реферат биологическая роль магния
... ~KCl~3H2O. На поверхности Земли магний легко образует водные силикаты (тальк, асбест и ... образуются двухвалентные положительно заряженные ионы магния. Поэтому химически магний очень активен, на воздухе ... имеют бело-серебристый цвет (исключение составляет барий – он светло-серый), все они мягкие ... атом магния значительно больше атома бериллия, это свидетельствует о значительной роли объемных соотношений ...
Сравнение свойств простых веществ IIA группы
Общим свойством всех щелочноземельных металлов является то, что на воздухе они быстро покрываются защитной плёнкой, состоящеё в основном из оксидов. Так же все они — довольно твёрдые и лёгкие.
На бериллий вода почти не действует, в кислотах же он легко растворяется с выделением водорода. Для бериллия характерно, что в водных растворах щелочей он тоже растворяется. Металлический бериллий обладает многими замечательными свойствами: тонкие пластинки бериллия хорошо пропускают рентгеновские лучи и служат незаменимым материалом для изготовления окошек рентгеновских трубок. Be(OH)2 — единственное в подгруппе основание, обладающее амфотерными свойствами.
Магний разлагает воду очень медленно, вследствие образования малорастворимого гидроксида магния. Легко растворяется в кислотах. Щелочи на магний не действуют. При нагревании на воздухе сгорает, образуя оксид магния MgO. Кальций представляет собой ковкий и твёрдый белый металл.
При нагревании он сгорает ярким красноватым пламенем. С холодной водой реагирует сравнительно медленно, но из горячей воды быстро вытесняет водород, образуя гидроксид
Кальций — очень активный металл, легко соединяющийся с галогенами, серой, азотом и восстанавливающий при нагревании оксиды многих металлов. При нагреваyии в струе водорода металлический кальций соединяетсz с водородом, образуя гидрид.
Металлические стронций и барий очень активны, быстро окисляются на воздухе, довольно энергично взаимодействуют с водой (особенно барий) и непосредственно соединяются со многими элементами.
Соли стронция окрашивают пламя в карминово-красный, а соли бария в желтовато-зелёный цвет.
Реакции комплексообразования соединений IIA группы
Be + 2NaOH +2H2O = Na2[Be(OH)4] + H2(газ) — тетрагидроксобериллат натрия.
BeF2 + 2KF = K2[BeF4] — тетрафторбериллат калия.
Be(OH)2 + 2NaOH = Na2[Be(OH)4]
Be2+ + 2CO32- → [Be(CO3)2]2-
Качественные реакции на ионы магния, кальция, стронция, бария
Катионы магния, кальция, бария и стронция относятся ко II аналитической группе, которая характеризуется наличием группового реагента (NH4)2CO3, осаждающего любой из приведённых катионов из его раствора.
Реакции обнаружения катиона магния Mg2+
Групповой реагент. Карбонат аммония с раствором соли магния образует белый амфотерный осадок основной соли (MgOH)2CO3, растворимый в избытке NH4Cl
2MgCl2 + 2(NH4)2CO3 + H2O = (MgOH)2CO3(осадок) + CO2(газ) + 4NH4Cl,
Mg2+ + 2CO32- + H2O = (MgOH)2CO3(осадок) + CO2(газ)
Реакции обнаружения катиона бария Ba2+
Групповой реагент. Карбонат аммония осаждает катион бария из растворов его солей в виде белого аморфного постепенно кристаллизирующегося осадка BaСО3
Магний и его сплавы. Резиновые материалы. Быстрорежущая сталь
... ионы магния. Поэтому химически магний очень активен, на воздухе окисляется, но образующаяся при этом на поверхности окисная пленка отчасти препятствует дальнейшему окислению. Магний наряду с бериллием, кальцием, стронцием, ... В растительных и животных организмах магний содержится в количествах порядка ... сплавов для авиационной и ракетной техники, как легирующий компонент в алюминиевых сплавах, ...
BaCl2 + (NH4)2CO3 = BaCO3(осадок) + 2NH4Cl,2+ + CO32- = BaCO3(осадок).
Осадок хорошо растворим в кислотах, в том числе и слабых.
Обнаружение.
Дихромат калия K2Cr2O7 образует с раствором соли бария жёлтый осадок BaCrO4, нерастворимый в уксусной кислоте, в отличие от хромата стронция:
2Ba2+ + Cr2O72- + H2O = 2BaCrO4(осадок) + 2H+.
Реакции обнаружения катиона кальция Ca2+
Групповой реагент.
Карбонат аммония осаждает из растворов солей кальция аморфный белый осадок CaCO3, который при нагревании переходит в кристаллический:
CaCl2 + (NH4)2CO3 = CaCO3(осадок) + 2NH4Cl,2+ + CO32- = CaCO3(осадок).
Осадок легко растворяется в минеральных и уксусной кислотах.
Обнаружение. Оксалат аммония образует с раствором соли кальция белый кристаллический осадок, растворимый в соляной, но не растворимый в уксусной кислоте.
CaCl2 + (NH4)2C2O4 = CaC2O4(осадок) + 2NH4Cl,2+ + C2O42- = CaC2O4.
Реакции обнаружения катиона стронция Sr2+
Групповой реагент. Карбонат аммония при взаимодействии с растворами солей стронция осаждает карбонат стронция белого цвета, растворимый в уксусной, соляной и азотной кислотах:
SrCl2 + (NH4)2CO3 = SrCO3(осадок) + 2NH4Cl.
Обнаружение. Насыщенный раствор гипса образует с ионами Sr2+ белый осадок сульфата стронция:
Sr2+ + SO42- = SrSO4(осадок).
Однако при действии гипсовой воды ион стронция даёт не обильный осадок, а только помутнение, появляющееся не сразу из-за образования пересыщенного раствора. Появление осадка ускоряется нагреванием.
6. Биологическая роль магния и кальция: содержание в организме, суточная потребность, локализация в органах и тканях, значение для организма
Биороль магния: Всего в организме человека содержится около 40г магния, из них более половины находится в костной ткани. Основная масса магния, находящегося вне костей, сосредоточена внутри клеток. Ионы магний 2+ являются вторыми по содержанию внутриклеточными катионами после ионов калия. Поэтому ионы магния играют важную роль в поддержании осмотического давления внутри клеток. В организме человека и животных ионы магния являются одними из основных активаторов ферментативных процессов. Ионы магния, введённые подкожно или в кровь, вызывают угнетение центральной нервной системы и приводят к наркотическому состоянию, понижению кровяного давления и т.д. Топография магния в организме человека следующая: дентин и эмаль зубов, кости скелета, поджелудочная железа, скелетные мышцы, почки, мозг, печень и сердце. Суточная потребность в магнии взрослого человека — около 10 мг на 1кг массы тела. Ионы магния тормозят выделение ацетилхолина, способствуют выделению холестерина из организма, стимулируют перистальтику кишок и желчеотделение, влияют на углеводно-фосфорный обмен и синтез белка. Ионы магния являются антагонистами ионов кальция.
Кальция: Это один из пяти (O, C, H, N, Ca) наиболее распространённых элементов в организме человека (1,5%).
Основная масса имеющегося в организме кальция находится в костях и зубах. В составе плотного матрикса кости входит термодинамически и кинетически устойчивая при pH 7,40 форма фосфата кальция — гидроксифосфат кальция Ca5(PO4)3OH. Фракция внекостного кальция, хотя она составляет всего 1% его общего содержания в организме, очень важна из-за её воздействия на свёртываемость крови, нервно-мышечную возбудимость и сердечную мышцу. Суточная потребность организма в кальции 0,8-0,9 г. Ионы кальция принимают участие в передаче нервных импульсов, сокращении мышц, регулировании работы сердца, свёртывании крови. Его уменьшение в организме сопровождается возбуждением нервной системы. Ионы кальция влияют на кислотно-основное равновесие, функцию эндокринных желёз. Находится в антагонизме с ионами калия, натрия и магния.
Реферат роль металлов в живых организмах
... имел в виду, что надо "подкармливать" здоровый организм теми соединениями железа, содержащиеся в пище. Еще одним металлом, который входит в состав катализаторов окислительных процессов в живом организме является ... кальций. магний, сера, железо, марганец. Эти элементы необходимы для обеспечения процесса образования соединений хлорофилла с белками растений. Магний и азот непосредственно используются в ...
Антагонизм магния и кальция
Избыточное поступление в организм магния может привести к дефициту кальция. Избыточное потребление кальция может препятствовать усвоению магния организмом.
Основные проявления дефицита магния:
- утомляемость, раздражительность;
- потеря аппетита, тошнота, рвота, диарея, запоры;
- заболевания сердечно-сосудистой системы (магнийзависимые аритмии, ангиоспазмы, стенокардия, гипертоническая болезнь, при рисках тромбозов и инфарктов);
- истощение функции надпочечников;
- начальные стадии развития сахарного диабета;
- мышечная слабость, судороги мышц;
- начальные стадии развития мочекаменной и желчнокаменной болезни;
- иммунодефициты (возможно, повышенный риск опухолевых заболеваний).
Основные проявления избытка магния:
- вялость, сонливость, снижение работоспособности;
- диарея.
Основные проявления дефицита кальция .
общая слабость, повышенная утомляемость;
- боли, судороги в мышцах;
- боли в костях, нарушения походки;
- нарушения процессов роста;
- гипокальциемия, гипокальциноз;
- декальцинация скелета, деформирующий остеоартроз, остеопороз, деформация позвонков, переломы костей;
- мочекаменная болезнь;
- болезнь Кашина-Бека (уровская болезнь);
- нарушения иммунитета;
- аллергозы;
- снижение свертываемости крови, кровоточивость.
Основные проявления избытка кальция:
- подавление возбудимости скелетных мышц и нервных волокон;
- уменьшение тонуса гладких мышц;
- гиперкальциемия, повышение содержания кальция в плазме крови;
- повышение кислотности желудочного сока, гиперацидный гастрит, язвы желудка;
- кальциноз, отложение кальция в органах и тканях (в коже и подкожной клетчатке;
- соединительной ткани по ходу фасций, сухожилий, апоневрозов;
- мышцах;
- стенках кровеносных сосудов;
- нервах);
- брадикардия, стенокардия;
- подагра, обызвествление туберкулезных очагов и т.д.;
- увеличение содержания солей кальция в моче;
- нефрокальциноз, почечно-каменная болезнь;
- увеличение свертываемости крови;
- увеличение риска развития дисфункции щитовидной и околощитовидных желез, аутоиммунного тиреоидита;
- вытеснение из организма фосфора, магния, цинка, железа.
магний кальций стронций лекарственный
8. Соединения магния, кальция и бария как лекарственные средства
Соединения бериллия в медицине не применяются.
Экологические проблемы бытовой химии
... запросов современного человек привели к резкому увеличению выпуска продукции бытовой химии. Что надо знать о товарах бытовой химии? Товар и препарат – это не одно и тоже. ... - расширить знания о применении бытовой химии в повседневной жизни. Задачи: 1. Рассмотреть классификацию препаратов бытовой химии. 2. Рассмотреть краткую характеристику предметов бытовой химии. 3. Изучить меры безопасности при ...
Соединения магния находят широкое применение в медицине.
Сульфат магния применяется при судорогах различного происхождения, гипертонической болезни, заболеваниях желчного пузыря и желчных путей, для обезболивания родов. При назначении внутрь даёт слабительный, желчегонный и мочегонный эффект.
Белая глина обладает обволакивающими, адсорбирующими свойствами. Применяется наружно в виде присыпок, мазей, паст в дерматологии, внутрь — при интоксикации. Тиосульфат магния MgC2O3 назначается внутрь при гипертонической болезни, атеросклерозе, хронической коронарной недостаточности, заболеваниях пищевого канала и желчных путей. Отличается от сульфата магния тем, что почти не даёт слабительного эффекта. Трисиликат магния Mg2Si3O8*H2O применяется при гиперацидных гастритах, язвенной болезни желудка и двенадцатипёрстной кишки. Не токсичен и хорошо переносится больными.Оксид магния назначается при язвенной болезни желудка и двенадцатипёрстной кишки, гиперацидном гастрите, отравлении кислотами. Обладает антацидными свойствами, оказывает легкое послабляющее действие, не вызывает явления алкалоза. Кальций. Хлорид кальция уменьшает проницаемость сосудов, оказывает противоаллергическое и противовоспалительное действие Его применяют при аллергических заболеваниях, лучевой болезни, ревматизме, кровотечениях, переломах костей, кожных заболеваниях, а также при отравлениях солями магния, щавелевой кислотой, солями фтористоводородной кислоты, свинцом, ртутью, фосгеном.
Карбонат кальция осаждённый обладает антацидным и адсорбирующим действием. Его назначают внутрь при заболеваниях пищевого канала, наружно применяют в виде присыпок и для приготовления зубных порошков.
Сульфат кальция применяется для гипсовых повязок, при переломах и в зубоврачебной практике, чтобы получить слепки полости рта. Кроме того, он входит в состав силура, который применяется для изготовления форм при отливке мелких золотых зубоврачебных изделий: вкладок, зубов, кламмеров, дуг и т.д.
Оксид кальция является составной частью силикатного цемента, также применяемого в стоматологии.
Растворимые в воде соединения кальция применяются в медицине для электрофореза.
Токсичность бериллия и бария
Водорастворимые соли бария очень ядовиты. При остром отравлении поражаются миокард, нервная система, сосуды. Обладает холинолитическим эффектом, вызывает гипокалиемию. При отравлении барийхлордва повышается проницаемость сосудов, приводя к кровоизлияниям и отёкам. Поражение нервной системы проявляется энцефалопатией, парезами, параличами. Барий вытесняет из костей кальций и фосфор, что ведёт к остеопорозу. Обладает слабым мутагенным действием.
Биологическая роль бериллия не выяснена. Все его соединения ядовиты. Особенно токсичны летучие соединения и пыль, содержащая бериллий и его соединения. Присутствие даже небольшого количества бериллия в окружающей среде приводит к заболеванию — бериллозу. Ионы бериллия вытесняют ионы кальция из костной ткани, вызывая её размягчение.
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/toksichnost-berilliya-i-bariya/
Мочекаменная болезнь
... ГЛАВА 1. МОЧЕКАМЕННАЯ БОЛЕЗНЬ - ЭТИОЛОГИЯ И ПАТОГЕНЕЗ .1 Определение и история заболевания Мочекаменная болезнь (МКБ) - это хроническое заболевание, характеризующееся ... камней являются неорганическими соединениями кальция - оксалаты, фосфаты, карбонаты. Камни, содержащие соли магния, встречаются в 5- ... иррадиация болей, что во многом помогает диагностике. Почечная колика возникает внезапно во время ...
1) Ахметов Н. С. Неорганическая химия, 2 изд., М.:1975.
)Барковский Е.В., Ткачёв С.В., Атрахимович Г.Э. Введение в химию биогенных элементов и химический анализ. М.:Высшая школа. 1997.
)Глинка Н.Л. Общая химия. Л.:Химия. 1979.
)Селезнёв К.А. Аналитическая химия. М.:Высшая школа. 1966.
)Скальный А.В., Рудаков И.А. Биоэлементы в медицине. М.: Мир, ОНИКС, АСТ. 2004.
)Хухрянский В.Г., Цыганенко А.Я., Павленко .В. Химия биогенных элементов, 2-е изд., К.: Высшая школа 1990.
)Под редакцией В.А.Филова. Неорганические соединения элементов I-IV групп. Справочник.
