ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.08.2019
Просмотров: 438
Скачиваний: 1
ГБОУ
ВО ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
МЕДИЦИНСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
МИНЗДРАВА
РФ
Кафедра
химии и фармацевтической химии
Реферат
по химии на тему:
«Химия и биологическая роль элементов IIA группы»
Оренбург 2018
Содержание
1.Введение…………………………………………………………………………3
2. Общая характеристика, краткие сведения об истории открытия элементов и их распространённости в природе……………………………………………..4
3. Сравнение свойств простых веществ IIA группы……………………………7
4. Реакции комплексообразования соединений IIA группы…………………...8
5.Отличие комплексообразующей способности магния и кальция от натрия и калия……………………………………………………………………………….9
6. Биологическая роль магния и кальция: содержание в организме, суточная потребность, локализация в органах и тканях, значение для организма………………………………………………………………………....10
7. Антагонизм магния и кальция………………………………………………..12
8. Соединения магния, кальция и бария как лекарственные средства……….14
9. Токсичность бериллия и бария………………………………………………16
10.Заключение……………………………………………………………………17
11.Список литературы…………………………………………………………...18
-
Введение
Актуальность выбора темы: в группу IIA входят элементы древних металлов, каждый из которых уникален по-своему и используется по сей день.
Цель: раскрыть все особенности данных элементов.
Задачи: выявить химические особенности элементов, их взаимодействие с другими элементами.
2. 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 инертного 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-
Растворы таких солей имеют щелочную реакцию среды. Гидролиз идёт по аниону.
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.
3. 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 нагревании в струе водорода металлический кальций соединяется 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.
4. 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-
5. Отличие комплексообразующей способности магния и кальция от натрия и калия.
Комплексообразующая способность катиона магния больше, чем у катиона кальция, но и Са2+, в отличие от катионов К+ и Na+, образует достаточно прочные комплексы с аминокислотами и белками. Причем катион Mg2+ более жесткий комплексообразователь, а Са2+ - более мягкий, поэтому Mg2+ больше "любит" кислород- и фосфатсодержащие лиганды, а Са2+ -кислород- и азотсодержащие лиганды. Именно склонность к комплексообразованию является характерной особенностью этих катионов в условиях организма.
6. Биологическая роль магния и кальция: содержание в организме, суточная потребность, локализация в органах и тканях, значение для организма
Биологическая роль магния: Всего в организме человека содержится около 40 г 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 1 кг 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.
7. 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, тошнота, рвота, диарея, запоры, раздражительность, потеря аппетита, 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, 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.
8. Соединения магния, кальция и бария как лекарственные средства
Соединения бериллия в медицине не применяются.
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.