С чем взаимодействуют щелочные металлы – Урок №47. Щелочные металлы. Положение щелочных металлов в периодической системе и строение атомов. Нахождение в природе. Физические и химические свойства. Применение щелочных металлов и их соединений.

Характерные химические свойства щелочных металлов » HimEge.ru

•Восстановительная способность увеличивается в ряду ––Li–Na–K–Rb–Cs.

•Все соединения щелочных металлов имеют ионный характер.

•Практически все соли растворимы в воде.

•Вследствие своей активности щелочные металлы хранят под слоем керосина, чтобы преградить доступ воздуха и влаги. Литий очень легкий и в керосине всплывает на поверхность, поэтому его хранят под слоем вазелином.

1.      Щелочные металлы активно взаимодействуют с водой:

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂­

2Li + 2H₂O → 2LiOH + H₂­

 2.      Реакция щелочных металлов с кислородом:

4Li + O₂ → 2Li₂O (оксид лития)

2Na + O₂ → Na₂O₂ ( пероксид натрия)

K + O₂ → KO₂  (надпероксид калия)

На воздухе щелочные металлы мгновенно окисляются. Поэтому их хранят под слоем органических растворителей (керосин и др.).

3.      В реакциях щелочных металлов с другими неметаллами образуются бинарные соединения:

2Li + Cl₂ → 2LiCl (галогениды)

2Na + S → Na₂S (сульфиды)

2Na + H

2 → 2NaH (гидриды)

6Li + N₂ → 2Li₃N (нитриды)

2Li + 2C → Li₂C₂ (карбиды)

4.      Реакция щелочных металлов с кислотами

(проводят редко, идет конкурирующая реакция с водой):

2Na + 2HCl → 2NaCl + H₂­

5. Взаимодействие щелочных металлов с аммиаком

(образуется амид натрия):

2Li + 2NH₃ = 2LiNH₂ + H₂

6. Взаимодействие щелочных металлов со спиртами и фенолами, которые проявляют в данном случае кислотные свойства:

2Na + 2C₂H₅OH = 2C₂H₅ONa + H₂;

2K + 2C₆H₅OH = 2C₆H₅OK + H₂;

7. Качественная реакция на катионы щелочных металлов — окрашивание пламени в следующие цвета:

Li⁺ – карминово-красный

Na⁺ – желтый

K⁺, Rb⁺ и Cs⁺ – фиолетовый

Получение щелочных металлов

Металлические литий, натрий и калий получают электролизом расплава солей (хлоридов), а рубидий и цезий – восстановлением в вакууме при нагревании их хлоридов кальцием: 2CsCl+Ca=2Cs+CaCl

2
В небольших масштабах используется также вакуум-термическое получение натрия и калия:

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

Активные щелочные металлы выделяются в вакуум-термических процессах благодаря своей высокой летучести (их пары удаляются из зоны реакции).

Особенности химических свойств s-элементов I группы и их физиологическое действие

Электронная конфигурация атома лития 1s²2s¹ .  У него самый большой во 2-м периоде атомный радиус, что облегчает отрыв валентного электрона и возникновение иона Li⁺ со стабильной конфигурацией инертного газа (гелия). Следовательно, его соединения образуются с передачей электрона от лития к другому атому и возникновением ионной связи с небольшой долей ковалентности. Литий ‑ типичный металлический элемент. В виде вещества это щелочной металл. От других членов I группы он отличается малыми размерами и наименьшей, по сравнению с ними, активностью. В этом отношении он напоминает расположенный по диагонали от Li элемент II группы ‑ магний. В растворах ион Li

+ сильно сольватирован; его окружают несколько десятков молекул воды. Литий по величине энергии сольватации — присоединения молекул растворителя, стоит ближе к протону, чем к катионам щелочных металлов.

Малый размер иона Li⁺, высокий заряд ядра и всего два электрона создают условия для возникновения вокруг этой частицы довольно значительного поля положительного заряда, поэтому в растворах к нему притягивается значительное число молекул полярных растворителей и его координационное число велико, металл способен образовывать значительное число литийорганических соединений.

Натрием начинается 3-й период, поэтому у него на внешнем уровне всего 1е^—, занимающий 3s-орбиталь. Радиус атома Na — наибольший в 3-м периоде. Эти две особенности определяют характер элемента. Его электронная конфигурация 1s

22s²2p⁶3s¹.  Единственная степень окисления натрия +1. Электроотрицательность его очень мала, поэтому в соединениях натрий присутствует только в виде положительно заряженного иона и придает химической связи ионный характер. По размеру ион Na⁺ значительно больше, чем Li⁺, и сольватация его не так велика. Однако в растворе в свободном виде он не существует.

Физиологическое значение ионов К⁺ и Na⁺ связано с их различной адсорбируемостью на поверхности компонентов, входящих в состав земной коры. Соединения натрия лишь незначительно подвержены адсорбции, в то время как соединения калия прочно удерживаются глиной и другими веществами. Мембраны клеток, являясь поверхностью раздела клетка ‑ среда, проницаемы для ионов К⁺, вследствие чего внутриклеточная концентрация К⁺ значительно выше, чем ионов Na

+ . В то же время в плазме крови концентрация Na⁺ превышает содержание в ней калия. С этим обстоятельством связывают возникновение мембранного потенциала клеток. Ионы К⁺ и Na⁺ ‑  одни из основных компонентов жидкой фазы организма. Их соотношение с ионами Са²⁺ строго определенно, а его нарушение приводит к патологии. Введение ионов Na+ в организм не оказывает заметного вредного влияния. Повышение же содержания ионов К⁺ вредно, но в обычных условиях рост его концентрации никогда не достигает опасных величин. Влияние ионов Rb⁺, Cs⁺, Li⁺ еще недостаточно изучено.

Из различных поражений, связанных с применением соединений щелочных металлов, чаще всего встречаются ожоги растворами гидроксидов. Действие щелочей связано с растворением в них белков кожи и образованием щелочных альбуминатов. Щелочь вновь выделяется в результате их гидролиза и действует на более глубокие слои организма, вызывая появление язв. Ногти под влиянием щелочей становятся тусклыми и ломкими. Поражение глаз, даже очень разбавленными растворами щелочей, сопровождается не только поверхностными разрушениями, но нарушениями более глубоких участков глаза (радужной оболочки) и приводит к слепоте. При гидролизе амидов щелочных металлов одновременно образуется щелочь и аммиак, вызывающие трахеобронхит фибринозного типа и воспаление легких.

Калий был получен Г. Дэви практически одновременно с натрием в 1807 г. при электролизе влажного гидроксида калия. От названия этого соединения ‑ «едкое кали» и получил свое наименование элемент. Свойства калия заметно отличаются от свойств натрия, что обусловлено различием величин радиусов их атомов и ионов. В соединениях калия связь более ионная, а в виде иона К⁺ он обладает меньшим поляризующим действием, чем натрий, из-за больших размеров. Природная смесь состоит из трех изотопов ³⁹К, ⁴⁰К, ⁴¹К. Один из них ⁴⁰

К ‑ радиоактивен и определенная доля радиоактивности минералов и почвы связана с присутствием этого изотопа. Его период полураспада велик ‑ 1,32 млрд. лет. Определить присутствие калия в образце довольно легко: пары металла и его соединения окрашивают пламя в фиолетово-красный цвет. Спектр элемента довольно прост и доказывает наличие 1е^— на 4s-орбитали. Изучение его послужило одним из оснований для нахождения общих закономерностей в строении спектров.

В 1861 г. при исследовании соли минеральных источников спектральным анализом Роберт Бунзен обнаружил новый элемент. Его наличие доказывалось темно-красными линиями в спектре, которых не давали другие элементы. По цвету этих линий элемент и был назван рубидием (rubidus—темно-красный). В 1863 г. Р. Бунзен получил этот металл и в чистом виде восстановлением тартрата рубидия (виннокислой соли) сажей. Особенностью элемента является легкая возбудимость его атомов. Электронная эмиссия у него появляется под действием красных лучей видимого спектра. Это связано с небольшой разницей в энергиях атомных 4d и 5s-орбиталей. Из всех щелочных элементов, имеющих стабильные изотопы, рубидию (как и цезию) принадлежит один из самых больших атомных радиусов и маленький потенциал ионизации. Такие параметры определяют характер элемента: высокую электроположительность, чрезвычайную химическую активность, низкую температуру плавления (39

0C) и малую устойчивость к внешним воздействиям.

Открытие цезия, как и рубидия, связано со спектральным анализом. В 1860 г. Р.Бунзен обнаружил две яркие голубые линии в спектре, не принадлежащие ни одному известному к тому времени элементу. Отсюда произошло и название «цезиус» (caesius), что значит небесно-голубой. Это последний элемент подгруппы щелочных металлов, который ещё встречается  в измеримых количествах. Наибольший атомный радиус и наименьшие первые потенциалы ионизации определяют характер и поведение этого элемента. Он обладает ярко выраженной электроположительностью и ярко выраженными металлическими качествами. Стремление отдать внешний 6s-электрон приводит к тому, что все его реакции протекают исключительно бурно. Небольшая разница в энергиях атомных 5d- и 6s-орбиталей обусловливает легкую возбудимость атомов. Электронная эмиссия у цезия наблюдается под действием невидимых инфракрасных лучей (тепловых). Указанная особенность структуры атома определяет хорошую электрическую проводимость тока. Все это делает цезий незаменимым в электронных приборах. В последнее время все больше внимания уделяется цезиевой плазме как топливу будущего и в связи с решением проблемы термоядерного синтеза.

На воздухе литий активно реагирует не только с кислородом, но и с азотом и покрывается пленкой, состоящей из Li₃N (до 75%) и Li₂O. Остальные щелочные металлы образуют пероксиды (Na₂O₂) и надпероксиды (K₂O₄ или KO₂).

Перечисленные вещества реагируют с водой:

Li₃N + 3 H₂O = 3 LiOH + NH₃ ;

Na₂O₂ + 2 H₂O = 2 NaOH + H₂O₂ ;

K₂O₄ + 2 H₂O = 2 KOH + H₂O₂ + O₂ .

Для регенерации воздуха на подводных лодках и космических кораблях, в изолирующих противогазах и дыхательных аппаратах боевых пловцов (подводных диверсантов) использовалась смесь «оксон»:

Na₂O₂+CO₂=Na₂CO₃+0,5O₂ ;

K₂O₄ + CO₂ = K₂CO₃+ 1,5 O₂ .

В настоящее время это стандартная начинка регенерирующих патронов изолирующих противогазов для пожарных.
Щелочные металлы реагируют при нагревании с водородом, образуя гидриды:

2Li+H₂=2LiH.

Гидрид лития используется как сильный восстановитель.

Гидроксиды щелочных металлов разъедают стеклянную и фарфоровую посуду, их нельзя нагревать и в кварцевой посуде:

SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O.

Гидроксиды натрия и калия не отщепляют воду при нагревании вплоть до температур их кипения (более 1300⁰С). Некоторые соединения натрия называют содами:

а) кальцинированная сода, безводная сода, бельевая сода или просто сода – карбонат натрия Na₂CO₃;
б) кристаллическая сода – кристаллогидрат карбоната натрия Na₂CO₃^.10H₂O;
в) двууглекислая или питьевая – гидрокарбонат натрия NaHCO₃;
г) гидроксид натрия NaOH называют  каустической содой или каустиком.

 

himege.ru

Химические свойства щелочных металлов.

Щелочными металлами (ЩМ) называют все элементы IA группы таблицы Менделеева,  т.е. литий Li, натрий Na, калий K, рубидий Rb, цезий Cs, франций Fr.

У атомов ЩМ на внешнем электронном уровне находится только один электрон на s-подуровне, легко отрывающийся при протекании химических реакций. При этом из нейтрального атома ЩМ образуется положительно заряженная частица – катион с зарядом +1:

М⁰ – 1 e → М⁺¹

Семейство ЩМ является наиболее активным среди прочих групп металлов в связи с чем в природе обнаружить их в свободной форме, т.е. в виде простых веществ невозможно.

Простые вещества щелочные металлы являются крайне сильными восстановителями.

Взаимодействие щелочных металлов  с неметаллами

с кислородом

Щелочные металлы реагируют с кислородом уже при комнатной температуре, в связи с чем их требуется хранить под слоем какого-либо углеводородного растворителя, такого как, например, керосина.

Взаимодействие ЩМ с кислородом приводит к разным продуктам. С образованием оксида, с киcлородом реагирует только литий:

4Li + O₂ = 2Li₂O

Натрий в аналогичной ситуации образует с кислородом пероксид натрия Na₂O₂:

2Na + O₂ = Na₂O₂,

а калий, рубидий и цезий – преимущественно надпероксиды (супероксиды), общей формулы MeO₂:

K + O₂  = KO₂

Rb + O₂  = RbO₂

с галогенами

Щелочные металлы активно реагируют с галогенами, образуя галогениды щелочных металлов, имеющих ионное строение:

2Li + Br₂ = 2LiBr бромид лития

2Na + I₂ = 2NaI иодид натрия

2K + Cl₂ = 2KCl хлорид калия

с азотом

Литий реагирует с азотом уже при обычной температуре, с остальными же ЩМ азот реагирует при нагревании. Во всех случаях образуются нитриды щелочных металлов:

6Li + N₂ = 2Li₃N нитрид лития

6K + N₂ = 2K₃N нитрид калия

с фосфором

Щелочные металлы реагируют с фосфором при нагревании, образуя фосфиды:

3Na + P = Na₃Р фосфид натрия

3K + P = K₃Р фосфид калия

с водородом

Нагревание щелочных металлов в атмосфере водорода приводит к образованию гидридов щелочных металлов, содержащих водород в редкой степени окисления – минус 1:

Н₂ + 2K = 2KН^-1гидрид калия

Н₂ + 2Rb = 2RbН гидрид рубидия

с серой

Взаимодействие ЩМ с серой протекает при нагревании с образованием сульфидов:

S + 2K = K₂S сульфид калия

S + 2Na = Na₂S сульфид натрия

Взаимодействие щелочных металлов со сложными веществами

с водой

Все ЩМ активно реагируют с водой с образованием газообразного водорода и щелочи, из-за чего данные металлы и получили соответствующее название:

2HOH + 2Na = 2NaOH + H₂↑

2K + 2HOH = 2KOH + H₂↑

Литий реагирует с водой довольно спокойно, натрий и калий самовоспламеняются в процессе реакции, а рубидий, цезий и франций реагируют с водой с мощным взрывом.

с галогенпроизводными углеводородов (реакция Вюрца):

2Na + 2C₂H₅Cl → 2NaCl + C₄H₁₀

2Na + 2C₆H₅Br →  2NaBr + C₆H₅–C₆H₅

со спиртами и фенолами

ЩМ реагируют со спиртами и фенолами, замещая водород в гидроксильной группе органического вещества:

2CH₃OH + 2К = 2CH₃OК + H₂↑

метилат калия

2C₆H₅OH + 2Na  = 2C₆H₅ONa + H₂

фенолят натрия

scienceforyou.ru

Химия щелочных металлов и их соединений

Щелочные металлы

1. Положение в периодической системе химических элементов
2. Электронное строение и закономерности изменения свойств
3. Физические свойства
4. Нахождение в природе
5. Способы получения
6. Качественные реакции
7. Химические свойства
7.1. Взаимодействие с простыми веществами
7.1.1. Взаимодействие с галогенами
7.1.2. Взаимодействие с серой и фосфором
7.1.3. Взаимодействие с водородом
7.1.4. Взаимодействие с азотом
7.1.5. Взаимодействие с углеродом
7.1.6. Горение
7.2. Взаимодействие со сложными веществами
7.2.1. Взаимодействие с водой
7.2.2. Взаимодействие с минеральными кислотами
7.2.3. Взаимодействие с серной кислотой
7.2.4. Взаимодействие с азотной кислотой
7.2.5. Взаимодействие со слабыми кислотами
7.2.6. Взаимодействие с солями

Оксиды щелочных металлов
 1. Способы получения
 2. Химические свойства
2.1. Взаимодействие с кислотными и амфотерными оксидами
2.2. Взаимодействие с кислотами
2.3. Взаимодействие с водой
2.4. Взаимодействие с кислотами

Пероксиды щелочных металлов
 1. Химические свойства
1.1. Взаимодействие с водой
1.2. Взаимодействие с кислотными и амфотерными оксидами
1.3. Взаимодействие с кислотами
1.4. Разложение
1.5. Взаимодействие с восстановителями
1.6. Взаимодействие с окислителями

Гидроксиды щелочных металлов (щелочи)
 1. Способы получения
 2. Химические свойства
2.1. Взаимодействие щелочей с кислотами
2.2. Взаимодействие щелочей с кислотными оксидами
2.3. Взаимодействие щелочей с амфотерными оксидами и гидроксидами
2.4. Взаимодействие щелочей с кислыми солями
2.5. Взаимодействие щелочей с неметаллами
2.6. Взаимодействие щелочей с металлами
2.7. Взаимодействие щелочей с солями
2.8. Разложение щелочей
2.9. Диссоциация щелочей
2.10. Электролиз щелочей

Соли щелочных металлов 

Щелочные металлы

Положение в периодической системе химических элементов

Щелочные металлы расположены в главной подгруппе первой группы периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева (или просто в 1 группе в длиннопериодной форме ПСХЭ). Это литий Li, натрий Na, калий K, цезий Cs, рубидий Rb и франций Fr.

Электронное строение щелочных металлов и основные свойства 

Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня щелочных металлов: ns¹, на внешнем энергетическом уровне находится 1 s-электрон. Следовательно, типичная степень окисления щелочных металлов в соединениях +1.

Рассмотрим некоторые закономерности изменения свойств щелочных металлов.

В ряду Li-Na-K-Rb-Cs-Fr, в соответствии с Периодическим законом, увеличивается атомный радиус, усиливаются металлические свойства, ослабевают неметаллические свойства, уменьшается электроотрица-тельность.

Физические свойства 

Все щелочные металлы — вещества мягкие, серебристого цвета. Свежесрезанная поверхность их обладает характерным блеском.

Кристаллическая решетка щелочных металлов в твёрдом состоянии — металлическая. Следовательно, щелочные металлы обладают высокой тепло- и электропроводимостью. Кипят и плавятся при низких температурах. Они имеют также небольшую плотность.

Нахождение в природе

Как правило, щелочные металлы в природе присутствуют в виде минеральных солей: хлоридов, бромидов, йодидов, карбонатов, нитратов и др. Основные минералы, в которых присутствуют щелочные металлы:

Поваренная соль, каменная соль, галит — NaCl — хлорид натрия

Сильвин KCl — хлорид калия

Сильвинит NaCl · KCl

Глауберова соль Na₂SO_4⋅10Н₂О – декагидрат сульфата натрия

Едкое кали KOH — гидроксид калия

Поташ K₂CO₃ – карбонат калия

Поллуцит — алюмосиликат сложного состава с высоким содержанием цезия:

Способы получения 

Литий получают в промышленности электролизом расплава хлорида лития в смеси с KCl или BaCl₂ (эти соли служат для понижения темпе-ратуры плавления смеси):

2LiCl = 2Li + Cl₂

Натрий получают электролизом расплава хлорида натрия с добавками хлорида кальция:

2NaCl _{(расплав)} → 2Na + Cl₂

Электролитом обычно служит смесь NaCl с NaF и КСl (что позволяет проводить процесс при 610–650°С).

Калий получают также электролизом расплавов солей или расплава гидроксида калия. Также распространены методы термохимического восстановления: восстановление калия из расплавов хлоридов или гидроксидов. В качестве восстановителей используют пары натрия, карбид кальция, алюминий, кремний:

KCl + Na = K↑ + NaCl

KOH + Na = K↑ + NaOH

Цезий можно получить  нагреванием смеси хлорида цезия и специально подготовленного кальция:

Са + 2CsCl → 2Cs + CaCl₂

В промышленности используют преимущественно физико-химические методы выделения чистого цезия: многократную ректификацию в вакууме.

Качественные реакции

Качественная реакция на щелочные металлы — окрашивание пламени солями щелочных металлов.

Цвет пламени:
Li — карминно-красный
Na — жѐлтый
K — фиолетовый
Rb — буро-красный
Cs — фиолетово-красный

Химические свойства

1. Щелочные металлы — сильные восстановители. Поэтому они реагируют почти со всеми неметаллами.

1.1. Щелочные металлы легко реагируют с галогенами с образованием галогенидов:

2K  +  I₂  =  2KI

1.2. Щелочные металлы реагируют с серой с образованием сульфидов:

2Na  +  S  =  Na₂S

1.3. Щелочные металлы активно реагируют с фосфором и водородом (очень активно). При этом образуются бинарные соединения — фосфиды и гидриды:

3K    +    P    =   K₃P

2Na  +  H₂  =  2NaH

1.4. С азотом литий реагирует при комнатной температуре с образованием нитрида:

6Li   +  N₂  =  2Li₃N

Остальные щелочные металлы реагируют с азотом при нагревании.

1.5. Щелочные металлы реагируют с углеродом с образованием карбидов, преимущественно ацетиленидов:

2Na   +   2C    =    Na₂C₂

1.6. При взаимодействии с кислородом каждый щелочной металл проявляет свою индивидуальность: при горении на воздухе литий образует оксид, натрий – преимущественно пероксид, калий и остальные металлы – надпероксид.

4Li   +   O₂   =   2Li₂O

2Na  +  O₂  =  Na₂O₂

K   +   O₂   =   KO₂

Цезий самовозгорается на воздухе, поэтому его хранят в запаянных ампулах. Видеоопыт самовозгорания цезия на воздухе можно посмотреть здесь.

2. Щелочные металлы активно взаимодействуют со сложными веществами:

2.1. Щелочные металлы бурно (со взрывом) реагируют с водой. Взаимодействие щелочных металлов с водой приводит к образованию щелочи и водорода. Литий реагирует бурно, но без взрыва.

Например, калий реагирует с водой очень бурно:

2K⁰ + H₂⁺O = 2K⁺OH + H₂⁰

Видеоопыт: взаимодействие щелочных металлов с водой можно посмотреть здесь.

2.2. Щелочные металлы взаимодействуют с минеральными кислотами (с соляной, фосфорной и разбавленной серной кислотой) со взрывом. При этом образуются соль и водород.

Например, натрий бурно реагирует с соляной кислотой:

2Na  +  2HCl  =  2NaCl  +  H₂↑

2.3. При взаимодействии щелочных металлов с концентрированной серной кислотой выделяется сероводород.

Например, при взаимодействии натрия с концентрированной серной кислотой образуется сульфат натрия, сероводород и вода:

8Na  +  5H₂SO_4(конц.)  → 4Na₂SO₄  +  H₂S  +  4H₂O

2.4. Щелочные металлы реагируют с азотной кислотой. При взаимодейст-вии с концентрированной азотной кислотой образуется оксид азота (I):

8Na + 10HNO_{3 (конц)} → N₂O + 8NaNO₃ + 5H₂O

С разбавленной азотной кислотой образуется молекулярный азот:

10Na + 12HNO_{3 (разб)}→ N₂ +10NaNO₃ + 6H₂O

При взаимодействии щелочных металлов с очень разбавленной азотной кислотой образуется нитрат аммония:

8Na  +  10HNO₃  =  8NaNO₃  +  NH₄NO₃  +  3H₂O

2.5. Щелочные металлы могут реагировать даже с веществами, которые проявляют очень слабые кислотные свойства. Например, с аммиаком, ацетиленом (и прочими терминальными алкинами), спиртами, фенолом и органическими кислотами.

Например, при взаимодействии лития с аммиаком образуются амиды и водород:

2Li + 2NH₃ = 2LiNH₂ + H₂ ↑

 Ацетилен с натрием образует ацетиленид натрия и также водород:

Н ─ C ≡ С ─ Н + 2Na  →  Na ─ C≡C ─ Na + H₂

 Фенол с натрием реагирет с образованием фенолята натрия и водорода:

2C₆H₅OH  +  2Na  →  2C₆H₅ONa   +  H₂↑

Метанол с натрием образуют метилат натрия и водород:

2СН₃ОН   +  2Na   →   2 CH₃ONa   +  H₂↑

 Уксусная кислота с литием образует ацетат лития и водород:

2СH₃COOH    +   2Li     →  2CH₃COOOLi    +   H₂↑

Щелочные металлы реагируют с галогеналканами (реакция Вюрца).

Например, хлорметан с натрием образует этан и хлорид натрия:

2CH₃Cl + 2Na   →  C₂H₆ + 2NaCl

2.6. В расплаве щелочные металлы могут вытеснять менее активные металлы из солей. Обратите внимание! В растворе щелочные металлы будут взаимодействовать с водой, а не с солями других металлов.

Например, натрий вытесняет алюминий из расплава хлорида алюминия :

3Na + AlCl₃ → 3NaCl + Al

Оксиды щелочных металлов

Способы получения

Оксиды щелочных металлов (кроме лития) можно получить только косвенными методами: взаимодействием натрия с окислителями в расплаве:

1. Оксид натрия можно получить взаимодействием натрия с нитратом натрия в расплаве:

10Na  +  2NaNO₃ →  6Na₂O  +  N₂ ↑

2. Взаимодействием натрия с пероксидом натрия:

2Na  +  Na₂O₂ →  2Na₂O

 3. Взаимодействием натрия с расплавом щелочи:

2Na  +  2NaOН → 2Na₂O  +  Н₂↑

4. Оксид лития можно получить разложением гидроксида лития:

2LiOН → Li₂O  +  Н₂O

Химические свойства

Оксиды щелочных металлов — типичные основные оксиды. Вступают в реакции с кислотными и амфотерными оксидами, кислотами, водой.

1. Оксиды щелочных металлов взаимодействуют с кислотными и амфотерными оксидами:

Например, оксид натрия взаимодействует с оксидом фосфора (V):

3Na₂O  +  P₂O₅  → 2Na₃PO₄

Оксид лития взаимодейсвует с амфотерным оксидом алюминия:

Na₂O  +  Al₂O₃  → 2NaAlO₂

2. Оксиды щелочных металлов взаимодействуют с кислотами с образованием средних и кислых солей (с многоосновными кислотами).

Например, оксид калия взаимодействует с соляной кислотой с образованием хлорида калия и воды:

K₂O  +  2HCl →  2KCl  +  H₂O

3. Оксиды щелочных металлов активно взаимодействуют с водой с образованием щелочей.

Например, оксид лития взаимодействует с водой с образованием гидроксида лития:

Li₂O  +  H₂O →  2LiOH

4. Оксиды щелочных металлов окисляются кислородом (кроме оксида лития): оксид натрия — до пероксида, оксиды калия, рубидия и цезия – до надпероксида.

2Na₂O + O₂ = 2Na₂O₂

Пероксиды щелочных металлов

Химические свойства

Свойства пероксидов очень похожи на свойства оксидов. Однако пероксиды щелочных металлов, в отличие от оксидов, содержат атомы кислорода со степенью окисления -1. Поэтому они могут могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.

1. Пероксиды щелочных металлов взаимодействуют с водой. При этом на холоде протекает обменная реакция, образуются щелочь и пероксид водорода:

Na₂O₂   +  2H₂O (хол.)  =  2NaOH  +   H₂O₂

При нагревании пероксиды диспропорционируют в воде, образуются щелочь и кислород:

2Na₂O₂  +  2H₂O (гор.)  =  4NaOH  +   O₂↑

2. Пероксиды диспропорционируют при взаимодействии с кислотными оксидами.

Например, пероксид натрия реагирует с углекислым газом с образовани-ем карбоната натрия и кислорода:

2Na₂O₂  +  CO₂  =  2Na₂CO₃  + O₂↑

3. При взаимодействии с минеральными кислотами на холоде пероксиды вступают в обменную реакцию. При этом образуются соль и перекись водорода:

Na₂O₂   +  2HCl   =   2NaCl  +   H₂O₂

При нагревании пероксиды, опять-таки, диспропорционируют:

2Na₂O₂    +  2H₂SO_{4 (разб.гор.)}  =  2Na₂SO₄  +  2H₂O  +  O₂↑

4. Пероксиды щелочных металлов разлагаются при нагревании, с образованием оксида и кислорода:

2Na₂O₂  =  2Na₂O   +  O₂↑

5. При взаимодействии с восстановителями пероксиды проявляют окис-лительные свойства.

Например, пероксид натрия с угарным газом реагирует с образованием карбоната натрия:

Na₂O₂  +  CO  =  Na₂CO₃

Пероксид натрия с сернистым газом также вступает в ОВР с образовани-ем сульфата натрия:

Na₂O₂  +  SO₂  =  Na₂SO₄

 2Na₂O₂   +  S   =  Na₂SO₃  +  Na₂O

Na₂O₂    +   2H₂SO₄   +  2NaI   =  I₂  +  2Na₂SO₄  +   2H₂O

Na₂O₂   +  2H₂SO₄   +  2FeSO₄ =  Fe₂(SO₄)₃  +  Na₂SO₄  +   2H₂O

3Na₂O₂  +  2Na₃[Cr(OH)₆]   =  2Na₂CrO₄  +  8NaOH  +  2H₂O

6. При взаимодействии с сильными окислителями пероксиды проявляют свойства восстановителей и окисляются, как правило, до молекулярного кислорода.

Например, при взаимодействии с подкисленным раствором пермангана-та калия пероксид натрия образует соль и молекулярный кислород:

5Na₂O₂   +  8H₂SO₄   +  2KMnO₄   =  5O₂  +  2MnSO₄  +  8H₂O  +  5Na₂SO₄  +   K₂SO₄

 

Гидроксиды щелочных металлов (щелочи)

Способы получения

1. Щелочи получают электролизом растворов хлоридов щелочных метал-лов:

2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + Cl₂

2. При взаимодействии щелочных металлов, их оксидов, пероксидов, гид-ридов и некоторых других бинарных соединений с водой также образуют-ся щелочи.

Например, натрий, оксид натрия, гидрид натрия и пероксид натрия при растворении в воде образуют щелочи:

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

Na₂O + H₂O → 2NaOH

2NaH + 2H₂O → 2NaOH + H₂

Na₂O₂ + H₂O → 2NaOH + H₂O₂

3. Некоторые соли щелочных металлов (карбонаты, сульфаты и др.) при взаимодействии с гидроксидами кальция и бария также образуют щелочи.

Например, карбонат калия с гидроксидом кальция образует карбонат кальция и гидроксид калия:

K₂CO₃ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + 2KOH

Химические свойства

1. Гидроксиды щелочных металлов реагируют со всеми кислотами (и сильными, и слабыми, и растворимыми, и нерастворимыми). При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов.

Например, гидроксид калия с фосфорной кислотой реагирует с образова-нием фосфатов, гидрофосфатов или дигидрофосфатов:

3KOH + H₃PO₄ → K₃PO₄ + H₂O

2KOH + H₃PO₄ → K₂HPO₄ + 2H₂O

KOH + H₃PO₄ → KH₂PO₄ + H₂O

2. Гидроксиды щелочных металлов реагируют с кислотными оксидами. При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов.

Например, гидроксид натрия  с углекислым газом реагирует с образова-нием карбонатов или гидрокарбонатов:

2NaOH_{(избыток)}  + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O

NaOH + CO_{2(избыток)}  → NaHCO₃

Необычно ведет себя оксид азота (IV) при взаимодействии с щелочами. Дело в том, что этому оксиду соответствуют две кислоты — азотная (HNO₃) и азотистая (HNO₂). «Своей» одной кислоты у него нет. Поэтому при взаимодействии оксида азота (IV) с щелочами образуются две соли- нитрит и нитрат:

2NO₂  +  2NaOH  =  NaNO₃ + NaNO₂  +  H₂O

А вот в присутствии окислителя, например, молекулярного кислорода, образуется только одна соль — нитрат, т.к. азот +4 только повышает степень окисления:

2KOH  +  2NO₂  +  O₂  =  2KNO₃  +  H₂O

3. Гидроксиды щелочных металлов реагируют с амфотерными оксидами и гидроксидами. При этом в расплаве образуются средние соли, а в растворе комплексные соли.

Например, гидроксид натрия  с оксидом алюминия реагирует в расплаве с образованием алюминатов:

2NaOH + Al₂O₃  → 2NaAlO₂ + H₂O

в растворе образуется комплексная соль — тетрагидроксоалюминат:

2NaOH + Al₂O₃ + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄]

Еще пример: гидроксид натрия с гидроксидом алюминия в расплаве образут также комплексную соль:

NaOH + Al(OH)₃ → Na[Al(OH)₄]

4. Щелочи также взаимодействуют с кислыми солями. При этом образуются средние соли, или менее кислые соли.

Например: гидроксид калия  реагирует с гидрокарбонатом калия с образованием карбоната калия:

KOH + KHCO₃ →  K₂CO₃  +  H₂O

5. Щелочи взаимодействуют с простыми веществами-неметаллами (кроме инертных газов, азота, кислорода, водорода и углерода).

При этом кремний окисляется щелочами до силиката и водорода:

2NaOH + Si + H₂O → Na₂SiO₃ + H₂

Фтор окисляет щелочи. При этом выделяется молекулярный кислород:

4NaOH + 2F₂ → 4NaF + O₂ (OF₂)+ 2H₂O

Другие галогены, сера и фосфор — диспропорционируют в щелочах:

3KOH +  P₄ +  3H₂O =  3KH₂PO₂  +  PH₃↑

2KOH_{(холодный)}  +  Cl₂  = KClO  +  KCl  +  H₂O

6KOH_{(горячий)}  +  3Cl₂  =  KClO₃  +  5KCl  +  3H₂O

Сера взаимодействует с щелочами только при нагревании:

6NaOH  +  3S  =  2Na₂S   +  Na₂SO₃  +  3H₂O

6. Щелочи взаимодействуют с амфотерными металлами, кроме железа и хрома. При этом в расплаве образуются соль и водород:

2KOH + Zn → K₂ZnO₂ + H₂

В растворе образуются комплексная соль и водород:

2NaOH + 2Al  + 6Н₂О = 2Na[Al(OH)₄] + 3Н₂

7. Гидроксиды щелочных металлов вступают в обменные реакции с растворимыми солями.

С щелочами взаимодействуют соли тяжелых металлов.

Например, хлорид меди (II) реагирует с гидроксидом натрия с образованием хлорида натрия и осадка гидроксида меди (II):

2NaOH + CuCl₂ = Cu(OH)₂↓+ 2NaCl

Также с щелочами взаимодействуют соли аммония.

Например, при взаимодействии хлорида аммония и гидроксида натрия образуются хлорид натрия, аммиак и вода:

NH₄Cl + NaOH = NH₃ + H₂O + NaCl

8. Гидроксиды всех щелочных металлов плавятся без разложения, гидроксид лития разлагается при нагревании до температуры 600°С:

2LiOH → Li₂O + H₂O

9. Все гидроксиды щелочных металлов проявляют свойства сильных оснований. В воде практически нацело диссоциируют, образуя щелочную среду и меняя окраску индикаторов.

NaOH ↔ Na⁺ + OH^—

10. Гидроксиды щелочных металлов в расплаве подвергаются электролизу. При этом на катоде восстанавливаются сами металлы, а на аноде выделяется молекулярный кислород:

4NaOH → 4Na + O₂ + 2H₂O

Соли щелочных металлов 

Нитраты и нитриты щелочных металлов

Нитраты щелочных металлов при нагревании разлагаются на нитраты и кислород. Исключение — нитрат лития. Он разлагается на оксид лития, оксид азота (IV)  и кислород.

Например, нитрат натрия разлагается при нагревании на нитрит натрия и молекулярный кислород:

2NaNO₃  → 2NaNO₂  +  O₂ 

Нитраты щелочных металлов в реакциях могут выступать в качестве окислителей.

Нитриты щелочных металлов могут быть окислителями или восстановителями.

В щелочной среде нитраты и нитриты — очень мощные окислители.

Например, нитрат натрия с цинком в щелочной среде восстанавливается до аммиака:

NaNO₃  +  4Zn  +  7NaOH  +  6H₂O  =  4Na₂[Zn(OH)₄]  +  NH₃↑

Сильные окислители окисляют нитриты до нитратов.

Например, перманганат калия в кислой среде окисляет нитрит натрия до нитрата натрия:

5NaNO₂  +  2KMnO₄  +  3H₂SO₄  =  5NaNO₃  +  2MnSO₄  +  K₂SO₄  +  3H₂O 

Поделиться ссылкой:

chemege.ru

Щелочные металлы в химии

К щелочным металлам относятся металлы IA группы Периодической системы Д.И. Менделеева – литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr). На внешнем энергетическом уровне щелочных металлов находится один валентный электрон. Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня щелочных металлов – ns¹. В своих соединениях они проявляют единственную степень окисления равную +1. В ОВР являются восстановителями, т.е. отдают электрон.

Физические свойства щелочных металлов

Все щелочные металлы легкие (обладают небольшой плотностью), очень мягкие (за исключением Li легко режутся ножом и могут быть раскатаны в фольгу), имеют низкие температуры кипения и плавления (с ростом заряда ядра атома щелочного металла происходит понижение температуры плавления).

В свободном состоянии Li, Na, K и Rb – серебристо-белые металлы, Cs – металл золотисто-желтого цвета.

Щелочные металлы хранят в запаянных ампулах под слоем керосина или вазелинового масла, поскольку они обладают высокой химической активностью.

Щелочные металлы обладают высокой тепло- и электропроводностью, что обусловлено наличием металлической связи и объемоцентрированной кристаллической решетки

Получение щелочных металлов

Все щелочные металлы возможно получить электролизом расплава их солей, однако на практике таким способом получают только Li и Na, что связано с высокой химической активностью K, Rb, Cs:

2LiCl = 2Li + Cl₂↑

2NaCl = 2Na + Cl₂↑

Любой щелочной металл можно получить восстановлением соответствующего галогенида (хлорида или бромида), применяя в качестве восстановителей Ca, Mg или Si. Реакции проводят при нагревании (600 – 900С) и под вакуумом. Уравнение получения щелочных металлов таким способом в общем виде:

2MeCl + Ca = 2Mе↑ + CaCl₂,

где Ме – металл.

Известен способ получения лития из его оксида. Реакцию проводят при нагревании до 300°С и под вакуумом:

2Li₂O + Si + 2CaO = 4Li + Ca₂SiO₄

Получение калия возможно по реакции между расплавленным гидроксидом калия и жидким натрием. Реакцию проводят при нагревании до 440°С:

KOH + Na = K + NaOH

Химические свойства щелочных металлов

Все щелочные металлы активно взаимодействуют с водой образуя гидроксиды. Из-за высокой химической активности щелочных металлов протекание реакции взаимодействия с водой может сопровождаться взрывом. Наиболее спокойно с водой реагирует литий. Уравнение реакции в общем виде:

2Me + H₂O = 2MeOH + H₂↑

где Ме – металл.

Щелочные металлы взаимодействуют с кислородом воздуха образую ряд различных соединений – оксиды (Li), пероксиды (Na), надпероксиды (K, Rb, Cs):

4Li + O₂ = 2Li₂O

2Na + O₂ =Na₂O₂

K + O₂ = KO₂

Все щелочные металлы при нагревании реагируют с неметаллами (галогенами, азотом, серой, фосфором, водородом и др.). Например:

2Na + Cl₂ =2NaCl

6Li + N₂ = 2Li₃N

2Li +2C = Li₂C₂

2K + S = K₂S

2Na + H₂ = 2NaH

Щелочные металлы способны взаимодействовать со сложными веществами (растворы кислот, аммиак, соли). Так, при взаимодействии щелочных металлов с аммиаком происходит образование амидов:

2Li + 2NH₃ = 2LiNH₂ + H₂↑

Взаимодействие щелочных металлов с солями происходит по следующему принципу –вытесняют менее активные металлы (см. ряд активности металлов) из их солей:

3Na + AlCl₃ = 3NaCl + Al

Взаимодействие щелочных металлов с кислотами неоднозначно, поскольку при протекании таких реакций металл первоначально будет реагировать с водой раствора кислоты, а образующаяся в результате этого взаимодействия щелочь будет реагировать с кислотой.

Щелочные металлы реагируют с органическими веществами, такими, как спирты, фенолы, карбоновые кислоты:

2Na + 2C₂H₅OH = 2C₂H₅ONa + H₂↑

2K + 2C₆H₅OH = 2C₆H₅OK + H₂↑

2Na + 2CH₃COOH = 2CH₃COONa + H₂↑

Качественные реакции

Качественной реакцией на щелочные металлы является окрашивание пламени их катионами: Li⁺ окрашивает пламя в красный цвет, Na⁺ — в желтый, а K⁺, Rb⁺, Cs⁺ — в фиолетовый.

Примеры решения задач

ru.solverbook.com

Тема 12. Щелочные металлы. | 9 класс

Часть I

1. Заполните таблицу «Изменение свойств щелочных металлов».

2. Схема химической связи: М-1е=М⁺¹
связь металлическая.

3. Общие химические свойства.
Дополните уравнения реакций щелочных металлов с различными соединениями, записав окислительно-восстановительный баланс к ним.

4. Получение – электролиз расплавов хлоридов или гидроксидов.

Часть II

1. Дополните цепочку переходов. Запишите уравнения реакцией, с помощью которых можно осуществить превращения по схеме. Рассмотрите их с позиций окисления-восстановления, а последний переход представьте в свете ТЭД.

2. Дополните цепочку переходов. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения по схеме. Рассмотрите переходы как ОВР, а два последних перехода представьте в свете ТЭД.

3. Сравните способы защиты от коррозии Li и Na.

4. Рассчитайте массу натрия и объём хлора, полученных в результате электролиза 585 кг хлорида натрия, содержащего 12% примесей.

5. Какой объём займёт водород, выделившейся при растворении в 0,5 л воды 69 г натрия? Какова массовая доля щёлочи в полученном растворе?

6. С помощью дополнительных источников информации (интернет), подготовьте небольшое сообщение об одном из щелочных металлов. Запишите план этого сообщения или тезисы в особой тетради.

Литий был открыт в 1817 году шведским химиком и минералогом Иоганном Арфведсоном сначала в минерале петалите. Металлический литий впервые получил Гемфри Дэви в 1825 году.
Свое название литий получил из-за того, что был обнаружен в «камнях» (от греч. литий – камень). Основные минералы лития — слюда лепидолит.
Литий — серебристо-белый металл, мягкий и пластичный, тверже натрия, но мягче свинца. Из всех щелочных металлов литий характеризуется самыми высокими температурами плавления и кипения, у него самая низкая плотность при комнатной температуре среди всех металлов.
Литий является наименее активным щелочным металлом, с сухим воздухом при комнатной температуре практически не реагирует. По этой причине литий является единственным щелочным металлом, который не хранят в керосине, он может непродолжительное время храниться на воздухе. Литий и его соли окрашивают пламя в карминово-красный цвет.
Применение:
• Термоэлектрические материалы
• Химические источники тока
• Ракетное топливо
• Лазерные материалы
• Сплавы – в авиации и космонавтике
• Оптический материал в радиоэлектронике, аккумуляторы
• Металлургия – восстановления методами металлотермии редких металлов
• Ядерная энергетика
• В медицине
• В качестве смазочных материалов
• Прочие области применения: соединения лития используются в текстильной промышленности (отбеливание тканей), пищевой (консервирование) и фармацевтической (изготовление косметики).

superhimik.ru

общая характеристика, строение; свойства и получение простых веществ — урок. Химия, 8–9 класс.

Щелочными металлами называются химические элементы-металлы \(IA\) группы Периодической системы Д. И. Менделеева: литий \(Li\), натрий \(Na\), калий \(K\), рубидий \(Rb\), цезий \(Cs\) и франций \(Fr\).

 

Электронное строение атомов. На внешнем энергетическом уровне атомы щелочных металлов имеют один электрон ns1. Поэтому для всех металлов группы \(IA\) характерна степень окисления \(+1\).

Этим объясняется сходство свойств всех щелочных металлов.

Для них (сверху вниз по группе) характерно:

• увеличение радиуса атомов;
• уменьшение электроотрицательности;
• усиление восстановительных, металлических свойств.

Нахождение в природе. Из щелочных металлов наиболее широко распространены в природе натрий и калий. Но из-за высокой химической активности они встречаются только в виде соединений.

Основными источниками натрия и калия являются:

• каменная соль (хлорид натрия \(NaCl\)),
• глауберова соль, или мирабилит — декагидрат сульфата натрия Na2SO4 \(·\) 10h3O,
• сильвин — хлорид калия \(KCl\),
• сильвинит — двойной хлорид калия-натрия \(KCL\) \(·\)\(NaCl\) и др.

Соединения лития, рубидия и цезия в природе встречаются значительно реже, поэтому их относят к числу редких и рассеянных.

Физические свойства простых веществ. В твёрдом агрегатном состоянии атомы связаны металлической связью. Наличие металлической связи обусловливает общие физические свойства простых веществ-металлов: металлический блеск, ковкость, пластичность, высокую тепло- и электропроводность.

 

В свободном виде простые вещества, образованные элементами \(IA\) группы — это легкоплавкие металлы серебристо-белого (литий, натрий, калий, рубидий) или золотисто-жёлтого (цезий) цвета, обладающие высокой мягкостью и пластичностью.

 

 

Наиболее твёрдым является литий, остальные щелочные металлы легко режутся ножом и могут быть раскатаны в фольгу.

 

Только у натрия плотность немного больше единицы ρ=1,01 г/см3, у всех остальных металлов плотность меньше единицы.

 

Химические свойства. Щелочные металлы обладают высокой химической активностью, реагируя с кислородом и другими неметаллами. 

Поэтому хранят щелочные металлы под слоем керосина или в запаянных ампулах. Они являются сильными восстановителями.

 

Все щелочные металлы активно реагируют с водой, выделяя из неё водород.

Пример:

2Na+2h3O=2NaOH+h3↑.

 

Взаимодействие натрия с водой протекает с выделением большого количества теплоты (т. е. реакция является экзотермической). Кусочек натрия, попав в воду, начинает быстро двигаться по её поверхности. Под действием выделяющейся теплоты он расплавляется, превращаясь в каплю, которая, взаимодействуя с водой, быстро уменьшается в размерах. Если задержать её, прижав стеклянной палочкой к стенке сосуда, капля воспламенится и сгорит ярко-жёлтым пламенем.

Получение. Металлический натрий в промышленности получают главным образом электролизом расплава хлорида натрия с инертными (графитовыми) электродами.

В расплаве хлорида натрия присутствуют ионы:

 NaCl⇄Na++Cl−.

 

При электролизе

на катоде восстанавливаются катионы Na+, а на аноде окисляются анионы Cl−:

 

катод (\(–\)):  2Na++2e=2Na,

 

анод (\(+\)): 2Cl−−2e=Cl2↑.

Суммарное уравнение реакции при электролизе расплава хлорида натрия:

 

2NaCl→2Na+Cl2↑.

Источники:

Иллюстрация: https://arhivurokov.ru/multiurok/html/2017/02/26/s_58b332582fb94/img1.jpg

www.yaklass.ru

Щелочные металлы

Щелочные металлы Щелочные металлы – это элементы главной подгруппы I группы Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева: литий Li, натрий Na, калий K, рубидий Rb, цезий Cs и франций Fr. Эти металлы получили название щелочных, потому что большинство их соединений растворимо в воде. По-славянски «выщелачивать» означает «растворять», это и определило название данной группы металлов. При растворении щелочных металлов в воде образуются растворимые гидроксиды, называемые щёлочами. Общая характеристика НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ Li: Li2O • Al2O3 • 4SiO2 – сподумен Na: NaCl — каменная соль Na2SO4 • 10h3O — глауберова соль (мирабилит) NaNO3 – чилийская селитра K: KCl • NaCl – сильвинит KCl • MgCl2 • 6h3O – карналлит K2O • Al2O3 • 6SiO2 – полевой шпат (ортоклаз) ПОЛУЧЕНИЕ Литий В настоящее время для получения металлического лития его природные минералы или разлагают серной кислотой (кислотный способ), или спекают с CaO или CaCO3 (щелочной способ), или обрабатывают K2SO4 (солевой способ), а затем выщелачивают водой. В любом случае из полученного раствора выделяют плохо растворимый карбонат лития Li2CO3, который затем переводят в хлорид LiCl. Электролиз расплава хлорида лития проводят в смеси с KCl или BaCl2 (эти соли служат для понижения температуры плавления смеси). 2LiCl(ж) = 2Li + Cl2 В дальнейшем полученный литий очищают методом вакуумной дистилляции. ПОЛУЧЕНИЕ Натрий Первым способом получения натрия стала реакция восстановления карбоната натрия углем при нагревании тесной смеси этих веществ в железной ёмкости до 1000°C: Na2CO3+2C=2Na+3CO Затем появился другой способ получения натрия — электролиз расплава едкого натра или хлорида натрия. ПОЛУЧЕНИЕ Калий Калий, как и другие щелочные металлы, получают электролизом расплавленных хлоридов или щелочей. Так как хлориды имеют более высокую температуру плавления (600—650 °C), то чаще проводят электролиз расправленных щелочей с добавкой к ним соды или поташа (до 12 %). При электролизе расплавленных хлоридов на катоде выделяется расплавленный калий, а на аноде — хлор: K+ + e− → K 2Cl− − 2e− → Cl2 При электролизе щелочей на катоде также выделяется расплавленный калий, а на аноде — кислород: 4OH− − 4e− → 2h3O + O2 Вода из расплава быстро испаряется. Чтобы калий не взаимодействовал с хлором или кислородом, катод изготовляют из меди и над ним помещают медный цилиндр. Образовавшийся калий в расплавленном виде собирается в цилиндре. ПОЛУЧЕНИЕ Рубидий Большую часть добываемого рубидия получают как побочный продукт при производстве лития из лепидолита. После выделения лития в виде карбоната или гидроксида рубидий осаждают из маточных растворов в виде смеси алюморубидиевых, алюмокалиевых и алюмоцезиевых квасцов RbAl(SO4)2·12h3O, KAl(SO4)2·12h3O, CsAl(SO4)2·12h3O. Смесь разделяют многократной перекристаллизацией. Рубидий также выделяют и из отработанного электролита, получающегося при получении магния из карналлита. Из него рубидий выделяют сорбцией на осадках ферроцианидов железа или никеля. Затем ферроцианиды прокаливают и получают карбонат рубидия с примесями калия и цезия. При получении цезия из поллуцита рубидий извлекают из маточных растворов после осаждения Cs3[Sb2Cl9]. Можно извлекать рубидий и из технологических растворов, образующихся при получении глинозёма из нефелина. Для извлечения рубидия используют методы экстракции и ионообменной хроматографии. Соединения рубидия высокой чистоты получают с использованием полигалогенидов. ПОЛУЧЕНИЕ Цезий Существует несколько лабораторных методов получения цезия. Он может быть получен: нагревом в вакууме смеси хромата или дихромата цезия с цирконием; разложением азида цезия в вакууме; нагревом смеси хлорида цезия и специально подготовленного кальция. Все методы являются трудоёмкими. Второй позволяет получить высокочистый металл, однако является взрывоопасным и требует на реализацию несколько суток. ПОЛУЧЕНИЕ Франций Микроскопические количества франция-223 и франция-224 могут быть химически выделены из минералов урана и тория. Другие изотопы франция получают искусственным путём с помощью ядерных реакций. Физические свойства В виде простых веществ — мягкие, серебристо белые металлы, цезий имеет золотисто-желтый цвет. Плотности лития, натрия и калия меньше плотности воды ( 1 г/см3), температура плавления плавно уменьшается от лития (180оС) к цезию (28оС). Так же изменятся и температура кипения — от 1337оС у лития до 668оС у цезия. Твердость щелочных металлов мала — они легко режутся ножом. В видимой области спектра в парах щелочные металлы имеют интенсивные линии излучения: натрий — желтую, литий — карминово-красную, калий — фиолетовую, рубидий — красную, цезий — голубую. Это позволяет распознавать эти металлы с помощью пламенной фотометрии. Химические свойства Из-за высокой химической активности щелочных металлов по отношению к воде, кислороду, азоту их хранят под слоем керосина. Чтобы провести реакцию со щелочным металлом, кусочек нужного размера аккуратно отрезают скальпелем под слоем керосина, в атмосфере аргона тщательно очищают поверхность металла от продуктов его взаимодействия с воздухом и только потом помещают образец в реакционный сосуд. Щелочные металлы обладают следующими свойствами: 1) Взаимодействие с водой. Важное свойство щелочных металлов – их высокая активность по отношению к воде. Наиболее спокойно (без взрыва) реагирует с водой литий: 2Li + 2h3O => 2LiOH + h3 При проведении аналогичной реакции натрий горит жёлтым пламенем и происходит небольшой взрыв. Калий ещё более активен: в этом случае взрыв гораздо сильнее, а пламя окрашено в фиолетовый цвет. 2) Взаимодействие с кислородом. Продукты горения щелочных металлов на воздухе имеют разный состав в зависимости от активности металла. Химические свойства 4Li + O2 => 2Li2O(оксид лития) 2Na + O2 => Na2O2(пероксид натрия) K + O2 => KO2(надпероксид калия) 3) В реакциях с другими неметаллами образуются бинарные соединения: 2Li + Cl2 => 2LiCl (галогениды) 2Na + S => Na2S (сульфиды) 2Na + h3 => 2NaH (гидриды) 6Li + N2 => 2Li3N (нитриды) 2Li + 2C => 2Li2C2 (карбиды) 4) Взаимодействие с другими веществами. При нагревании щелочные металлы способны реагировать с другими металлами, образуя интерметаллиды. Активно (со взрывом) реагируют щелочные металлы с кислотами. Щелочные металлы растворяются в жидком аммиаке и его производных — аминах и амидах: Химические свойства 2Na + 2Nh4 => 2NaNh3 + h3 При растворении в жидком аммиаке щелочной металл теряет электрон, который сольватируется молекулами аммиака и придаёт раствору голубой цвет. Образующиеся амиды легко разлагаются водой с образованием щёлочи и аммиака: KNh3 + h3O => KOH + Nh4 Щелочные металлы взаимодействуют с органическими веществами — спиртами (с образованием алкоголятов) и карбоновыми кислотами (с образованием солей): 2Na + 2Ch4Ch3OH => 2Ch4Ch4ONa + h3 2Na + 2Ch4COOH => 2Ch4COONa + h3 5) Качественная реакция на катионы щелочных металлов — окрашивание пламени в следующие цвета: Li+ — карминово-красный; Na+ — жёлтый K+, Rb+, Cs+ — фиолетовый Химические свойства Оксиды щелочных металлов обладают всеми свойствами, присущими основным оксидам: они реагируют с водой, кислотными оксидами и кислотами: Li2O + h3O => 2LiOH K2O + SO3 => K2SO4 Na2O + 2HNO3 => 2NaNO3 + h3O Пероксиды и надпероксиды проявляют свойства сильных окислителей: Na2O2 + 2NaI + 2h3SO4 => I2 + 2Na2SO4 + 2h3O Пероксиды и надпероксиды интенсивно взаимодействуют с водой, образуя гидроксиды: Na2O2 + 2h3O => 2NaOH + h3O2 2KO2 + 2h3O => 2KOH + h3O2 + O2 Роль металлов в организме человека Литий В течение суток в организм взрослого человека поступает около 100 мкг лития. Ионы лития Li+ быстро и практически полностью абсорбируются из желудочно-кишечного тракта, по-видимому, из тонкого кишечника, а также из мест парентерального введения. Ионы лития легко проникают через биологические мембраны. Среднее содержание лития (в мкг/г), в различных органах значительно различается: в лимфоузлах – 200, легких – 60, печени – 7, цельной крови – 6, мышцах – 5, мозге – 4. Литий можно обнаружить в костях, кишечнике, надпочечниках и других тканях. Выведение лития осуществляется преимущественно через почки и в меньшей степени с калом и потом. В организме литий, по-видимому, способствует высвобождению магния из клеточных «депо» и тормозит передачу нервного импульса, тем самым, снижая возбудимость нервной системы. Имеются данные о воздействии лития на структурные компоненты организма на различных уровнях. Одним из органов-мишеней лития может быть скелет и щитовидная железа. В костной ткани при длительном воздействии лития его концентрация оказывается более высокой, чем в других органах. Скелет, несомненно, является местом активного взаимодействия лития с магнием, кальцием и другими минеральными компонентами костной ткани. Имеются данные о влиянии лития на нейро-эндокринные процессы, жировой и углеводный обмен. В обменных процессах литий активно взаимодействует с ионами K+ и Na+ . Роль металлов в организме человека Литий Назначение препаратов лития на фоне дефицита натрия опасно для здоровья, т.к. может вызывать поражение почек. Кроме того, к побочным эффектам терапии препаратами лития, можно отнести угнетение функции щитовидной железы путем блокирования литием высвобождения ТТГ-рилизинг фактора, ТТГ и тироксина. Под влиянием лития возрастает поглощение глюкозы, синтез гликогена и уровень инсулина в сыворотке крови больных диабетом, применяющих препараты лития, снижается уровень глюкозы и кетоновых тел в моче. Литий обладает инсулиноподобным эффектом. Токсическая доза для человека: 92-200 мг. Летальная доза для человека: данные отсутствуют. Роль металлов в организме человека Натрий Натрий широко распространен во всех органах, тканях и биологических жидкостях организма человека. В противоположность калию, большая часть натрия находится во внеклеточных жидкостях — около 50%, в костях и хрящах — около 40% и менее 10% — внутри клеток. Натрий играет важную роль в процессе внутриклеточного и межклеточного обмена. Вместе с калием натрий участвует в возникновении нервного импульса, играет роль в механизме кратковременной памяти, влияет на состояние мышечной и сердечно-сосудистой систем; ионы натрия и хлора также играют важную роль в секреции соляной кислоты в желудке. Соотношение ионов натрия и калия выполняют два важных взаимосвязанных процесса: поддерживают постоянное осмотическое давление и постоянный объем жидкости. Потребление натрия в большом количестве ведет к потере калия. Именно для этого важное значение имеет сбалансированное поступление в организм как калия, так и натрия. Суточная потребность человека, как правило, перекрывается потреблением поваренной соли, которая является основным источником натрия. В сутки человек употребляет 10-12 г поваренной соли, в том числе в хлебе и натуральных пищевых продуктах. Роль металлов в организме человека Натрий Ряд ученых высказывают мнение, что количество потребляемой соли в сутки должно быть значительно меньше и ограничиваться содержанием ее в продуктах питания. Считается, что употребление большого количества поваренной соли является одной из основных причин развития гипертонической болезни. В тоже время отмечается, что потребность в натрии увеличивается пропорционально его потере с мочой и потом. При значительных физических нагрузках, особенно в жаркое время года или во время работы в горячих цехах, потребность в поваренной соли возрастает до 20 г в сутки. Всасывание натрия при поступлении в организм человека начинается уже в желудке и происходит в основном в тонком кишечнике. Недостаточность натрия в организме (гипонатриемия) развивается: при недостаточном поступлении натрия в организм с пищей (при анорексии, заболеваниях пищеварительного тракта, бессолевой диете и др.) при избыточном выведении натрия почками (почечная недостаточность, гипокортицизм, лечение диуретиками) при избыточном выведении натрия через кожу (длительное обильное потоотделение, обширные ожоги кожи) при потере натрия (повторные рвоты, поносы, удаление жидкости при асците, гидротораксе) Роль металлов в организме человека Натрий при избыточном поступлении в организм воды или при патологической задержке ее в организме (при сердечной недостаточности, циррозах печени и др.), при которых развивается так называемая гипонатриемия от разведения, хотя общее количество натрия в организме может быть нормальным или даже повышенным. Проявляется гипонатриемия при суточном поступлении натрия с пищей менее 0,5 г следующими признаками: сухая кожа со сниженными эластичностью и тургором, нередко судороги в мышцах голеней, ано-рексия, жажда, тошнота и рвота, апатия, сонливость, иногда спутанность сознания. Отмечается значительное снижение артериального давления, тахикардия. Выделение мочи резко снижено или отсутствует (олигурия или анурия). Лечение проводят только в плане комплексной терапии с учетом основной патологии, которая вызвала гипонатриемию. При избыточном употреблении в пищу поваренной соли отмечается задержка в организме жидкости, которая затрудняет работу сердца и почек, может вызвать повышение артериального давления. В этих случаях резко ограничивают в суточном рационе количество поваренной соли («бессолевая диета») для больных с сердечно-сосудистой недостаточностью, гипертонической болезнью и рядом заболеваний почек. В такой диете количество хлоридов натрия ограничивается содержанием в натуральных продуктах (0,5-3 г в сутки). В медицинской практике используются растворы натрия хлорида, чаще 0,9% раствор для приготовления растворов различных лекарственных препаратов и для внутривенного введения по медицинским показаниям. Роль металлов в организме человека Калий Калий, как и натрий, играет большую роль в образовании буферных систем, предотвращающих сдвиги реакции среды и обеспечивающих их постоянство. Калий относится к основным внутриклеточным катионам, являясь необходимым компонентом внутриклеточной среды всех живых организмов. В организме человека около 98% калия находится внутри клеток тканей. Для всех тканей характерно определенное соотношение концентраций между калием и натрием, который содержится преимущественно во внеклеточной среде. В некоторых физиологических процессах калий выступает как антогонист натрия: увеличение концентрации калия в организме приводит к выведению из организма натрия. Соединения калия оказывают влияния на коллоидное состояние тканей, способствуют выведению из организма жидкости. Это свойство калия используют в так называемых «калиевых диетах» (диета с повышенным содержанием калия) при сердечно-сосудистой и почечной недостаточности для повышения мочевыделения и выведения натрия. Общее содержание калия в организме человека составляет 160-250 г. Но это количество меняется в зависимости от возраста, пола, конституции человека. Эти сдвиги связаны и с изменением клеточной массы тела. Калий в основном содержится в растительных продуктах питания, с которыми поступает в организм человека. Наиболее богаты содержанием калия: соя, фасоль, горох. Роль металлов в организме человека Калий Существенными источниками калия являются крупы, картофель, хлеб, абрикосы, персики, бананы и другие продукты. Суточная потребность калия для взрослого человека 2-3 г в сутки, а для ребенка — 16-30 мг на кг массы тела. Необходимый минимум потребления калия для человека в сутки составляет около 1 г. При нормальном пищевом рационе суточная потребность в калии полностью удовлетворяется, но отмечаются еще сезонные колебания в потреблении калия. Так, весной его потребление невысоко — около 3 г/сутки, а осенью максимальное потребление — 5-6 г/сутки. Для нормального обмена веществ в пищевом рационе должно выдерживаться соотношение между калием и натрием — 1:2. Учитывая тенденцию современных людей к употреблению с пищей большого количества поваренной соли, также возрастает и потребность в калии, который может нейтрализовать неблагоприятное влияние избытка количества натрия на организм. Недостаток поступления калия с пищей может привести к дистрофии даже при нормальном содержании белков в рационе. Нарушение обмена калия проявляется при хронических заболеваниях почек и сердечно-сосудистой системы, при заболеваниях желудочно-кишечного тракта (особенно, сопровождающихся поносом и рвотой), при заболевании желез внутренней секреции и другой патологии. Роль металлов в организме человека Калий Недостаток калия в организме проявляется прежде всего нарушениями нервно-мышечной и сердечнососудистой систем (сонливость, нарушение движений, дрожание конечностей, замедленное сердцебиение). В лечебных целях применяются препараты калия. Избыток калия наблюдается значительно реже, но представляет собой крайне опасное состояние: вялые параличи конечностей, изменения со стороны сердечно-сосудистой системы. Такое состояние может проявляться при выраженном обезвоживании организма, гиперкортицизме с нарушением функции почек и при введении больному большого количества калия. Роль металлов в организме человека Рубидий, Цезий и Франций Цезий и рубидий относят к малоизученым микроэлементам. Эти элементы находятся в окружающей среде и поступают в организм различными путями, в основном с пищей. Установлено их постоянное наличие в организме. Однако до сих пор эти элементы не считаются биотическими. Рубидий и цезий найдены во всех исследованных органах млекопитающих и человека. Поступая в организм с пищей, они быстро всасываются из желудочно-кишечного тракта в кровь. Средний уровень рубидия в крови составляет 2,3-2,7 мг/л, причем его концентрация в эритроцитах почти в три раза выше, чем в плазме. Рубидий и цезий весьма равномерно распределяется в органах и тканях, причем, рубидий, в основном, накапливается в мышцах, а цезий поступает в кишечник и вновь реабсорбируется в нисходящих его отделах. Известна роль рубидия и цезия в некоторых физиологических процессах. В настоящее время установлено стимулирующее влияние этих элементов на функции кровообращения и эффективность применения их солей при гипотониях различного происхождения. Исходя из выраженного гипертензивного и сосудосуживающего действия, соли цезия еще в 1888 г. впервые были применены С.С.Боткиным при нарушениях функции сердечно-сосудистой системы. В лаборатории И.П.Павлова С.С.Боткиным было установлено, что хлориды цезия и рубидия вызывают повышение артериального давления на длительное время и, что это действие связано, главным образом, с усилением сердечно-сосудистой деятельности и сужением периферических сосудов. Роль металлов в организме человека Рубидий, Цезий и Франций Установлено адреноблокирующее и симпатомиметическое действие солей цезия и рубидия на центральные и периферические адренореактивные структуры, которое особенно ярко выражено при подавлении тонуса симпатического отдела центральной нервной системы и дефиците катехоламинов. Солям этих металлов свойственен, главным образом, бетта-адреностимулирующий эффект. Соли рубидия и цезия оказывают влияние на неспецифические показатели иммунобиологической резистентности — они вызывают значительное увеличение титра комплемента, активности лизоцима, фагоцитарной активности лейкоцитов. Есть указание на стимулирующее влияние солей рубидия и цезия на функции кроветворных органов. В микродозах они вызывают стимуляцию эритро- и лейкопоэза (на 20-25%), заметно повышают резистентность эритроцитов, увеличивают содержание гемоглобина в них. Хлорид рубидия и хлорид цезия участвуют в газовом обмене, активируя деятельность окислительных ферментов, соли этих элементов повышают устойчивость организма к гипоксии. Франций. Соль франция FrCl использовалась для обнаружения раковых опухолей, но по причине чрезвычайно высокой стоимости эту соль в масштабных разработках использовать невыгодно. Щелочноземельные металлы Щёлочноземельные металлы — химические элементы: кальций Ca, стронций Sr, барий Ba, радий Ra. Названы так потому, что их оксиды — «земли» (по терминологии алхимиков) — сообщают воде щёлочную реакцию. Соли щёлочноземельных металлов, кроме радия, широко распространены в природе в виде минералов. Общая характеристика НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ Ca: CaCO3 – кальцит (известняк, мрамор и др.) Ca3(PO4)2 – апатит, фосфорит CaSO4 • 2h3O – гипс CaSO4 – ангидрит CaF2 – плавиковый шпат (флюорит) Sr: SrSO4 – целестин SrCO3 – стронцианит Ba: BaSO4 – барит BaCO3 – витерит ПОЛУЧЕНИЕ Кальций Свободный металлический кальций получают электролизом расплава, состоящего из CaCl2 (75-80 %) и KCl или из CaCl2 и CaF2, а также алюминотермическим восстановлением CaO при 1170—1200 °C: 4CaO + 2Al => CaAl2O4 + 3Ca СаCl2 => Ca + Cl2 ПОЛУЧЕНИЕ Стронций Существуют три способа получения стронция: термическое разложение некоторых соединений электролиз восстановление оксида и хлорида Основным промышленным способом получения металлического стронция является термическое восстановление его оксида алюминием. Далее полученный стронций очищается возгонкой. 4SrO+ 2Al => 3Sr+ SrO·Al2O3 Электролитическое получение стронция электролизом расплава смеси SrCl2 и NaCl не получило широкого распространения из-за малого выхода по току и загрязнения стронция примесями. При термическом разложении гидрида или нитрида стронция образуется мелкодисперсный стронций, склонный к легкому воспламенению. ПОЛУЧЕНИЕ Барий Основное сырье для получения бария — баритовый концентрат (80-95 % BaSO4), который в свою очередь получают флотацией барита. Сульфат бария в дальнейшем восстанавливают коксом или природным газом: BaSO4 + 4С = BaS + 4CO↑ BaSO4 + 2Ch5 = BaS + 2С + 4h3O↑ Далее сульфид при нагревании гидролизуют до гидроксида бария Ba(OH)2 или под действием CO2 превращают в нерастворимый карбонат бария BaCO3, который затем переводят в оксид бария BaO (прокаливание при 800 °C для Ba(OH)2 и свыше 1000 °C для BaCO3): BaS + 2h3O = Ba(OH)2 + h3S↑ BaS + h3O + CO2 = BaCO3 + h3S↑ Ba(OH)2 = BaO + h3O↑ BaCO3 = BaO + CO2↑ Металлический барий получают из оксида восстановлением алюминием в вакууме при 1200-1250°С: 4BaO + 2Al = 3Ba + BaAl2O4 Очищают барий перегонкой в вакууме или зонной плавкой. ПОЛУЧЕНИЕ Радий Получить чистый радий в начале ХХ в. стоило огромного труда. Мария Кюри трудилась 12 лет, чтобы получить крупинку чистого радия. Чтобы получить всего 1 г чистого радия, нужно было несколько вагонов урановой руды, 100 вагонов угля, 100 цистерн воды и 5 вагонов разных химических веществ. Поэтому на начало ХХ в. в мире не было более дорогого металла. За 1 г радия нужно было заплатить больше 200 кг золота. Физические свойства Внешне – серебристо-белые блестящие металлы, твердость значительно выше, чем у щелочных металлов. Твердость по группе уменьшается сверху вниз, барий по твердости близок к свинцу. Температуры плавления щелочноземельных металлов выше, чем у щелочных и составляют: для кальция 851оС, стронция 770оС, бария 710оС. Плотности щелочноземельных металлов в подгруппе сверху вниз увеличиваются и равны для Са, Sr и Ва, соответственно 1,54, 2,63 и 3,76 г/см3. Химические свойства 1) Реакция с водой. Ca, Sr и Ba растворяются в воде с образованием гидроксидов, которые являются сильными основаниями: Ca + 2h3O => Ca(OH)2 + h3 2) Реакция с кислородом. Все металлы образуют оксиды RO, барий-пероксид – BaO2. Ba + O2 => BaO2 3) С другими неметаллами образуются бинарные соединения: Ba + S => BaS (сульфиды) Ca + h3 => Cah3 (гидриды) Ca + 2C => CaC2 (карбиды) 3Ba + 2P => Ba3P2 (фосфиды) Химические свойства 4) Все металлы растворяются в кислотах: Ca + 2HCl => CaCl2 + h3 5) Качественная реакция на катионы щелочноземельных металлов – окрашивание пламени в следующие цвета: Ca2+ — темно-оранжевый Sr2+- темно-красный Ba2+ — светло-зеленый Роль металлов в организме человека Кальций Наряду с пластической и структурной функциями (основа минерального компонента костной ткани), кальций играет решающую роль в осуществлении многих физиологических и биохимических процессов. Он необходим для нормальной возбудимости нервной системы и сократимости мышц, является активатором ряда ферментов и гормонов и важнейшим компонентом свертывающей системы крови. Содержание кальция в организме взрослого человека — около 20 г на 1 кг массы тела, а у новорожденного — 9 г на 1 кг массы тела. Около 99% всего кальция, находящегося в организме человека, содержится в костной и хрящевой тканях в виде различных соединений. Остальная часть кальция содержится внутри клеток мягких тканей и во внеклеточной жидкости. Необходимая суточная доза потребления кальция с пищей для взрослого человека составляет 0,8-1,1 г. Однако, надо учитывать, что не все формы кальция, содержащиеся в пище, легко усваиваются организмом. Усвоение кальция идет очень трудно. Соединения кальция нерастворимы в воде, а поэтому, попадая с пищей в организм человека лишь частично переходят в растворимые соединения под влиянием желудочного сока и щелочной среды тонкого кишечника. Только желчные кислоты способны перевести большую часть кальция в усвояемые формы. Считается, что наиболее усвояемые формы кальция содержатся в молоке, а поэтому сбалансированный рацион должен включать в себя не менее 0,5 л молока в сутки. Роль металлов в организме человека Кальций Выводится кальций из организма в зависимости от характера пищи, с которой поступает. В растущем организме процесс окостенения происходит при нормальном соотношении между кальцием и фосфором в суточном пищевом рационе. Регулирует это соотношение витамин Д. Пониженное содержание кальция в организме человека (гипокальциемия) наблюдается при нарушении функции паращитовидных желез (гипопаратиреоидизме), нарушении всасывания в кишечнике, недостаточном выделении желчи и других заболеваниях. Гипокальциемия проявляется: тетанией (повышенная возбудимость нервной системы, проявляющаяся судорожными приступами), трофическими нарушениями, катарактой, выкрашиванием зубов, выпадением волос. Повышенное содержание кальция в организме человека (гиперкальциемия) наблюдается при избыточном введении солей кальция, повышенном их всасывании из кишечника, снижении выделения кальция через почки, при повышенном употреблении витамина Д и ряде заболеваний. Проявляется гиперкальциемия задержкой роста, ухудшением аппетита, рвотой, запорами, жаждой, повышенным мочевыделением, снижением тонуса мышц, повышением рефлексов, ухудшением памяти, реже — спутанностью сознания. Возможно отложение кальция в сосудах почек, в органах и даже в роговице глаз. Кроме медикаментозных препаратов, назначаемых при гипокальциемии и недостатке кальция в пищевом рационе, кальций входит наравне с другими химическими элементами в комплексы поливитаминов. Роль металлов в организме человека Стронций Вместе с пищей в организм взрослого человека поступает 0,8–3,0 мг стронция в сутки. При избыточном поступлении стронция возникает так называемый «стронциевый рахит» или «уровская болезнь». Это эндемическое заболевание, впервые обнаруженное у населения, проживающего вблизи реки Уров в Восточной Сибири. «Уровская болезнь» возникает вследствие вытеснения ионов кальция ионами стронция из костной ткани или повышенного поступления в организм стронция на фоне дефицита кальция. Накопление в организме стронция приводит к поражению всего организма, однако наиболее типичным для этого заболевания является развитие дистрофических изменений костно-суставной системе в период роста и развития организма (формируется симметричный деформирующий остеопороз из-за торможения роста костей со стороны метаэпифизарных хрящей). Болезнь впервые описана у человека российскими врачами Н.М. Кашиным и Е.В. Беком в 1895-1900 гг (второе название уровской болезни – болезнь Кашина-Бека). Как правило, это заболевание сопровождается выраженным нарушением фосфорно-кальциевого соотношения в крови, дисбактериозом кишечника. Стронций, поступающий с пищей, относительно плохо усваивается организмом (около 5-10%). В основном богаты стронцием растительные продукты, а также кости и хрящи. Абсорбция стронция происходит в основной, 12-перстной и подвздошной кишке. Абсорбированный в организме стронций затем выводится, в основном с мочой, в меньшей степени с желчью. В фекалиях находится неабсорбированный стронций. Роль металлов в организме человека Стронций В организме взрослого человека массой 70 кг находится около 320 мг стронция, причем его основное количество (до 99%) депонировано в костях. Относительно высоки концентрации стронция в лимфатических узлах (0,30±0,08 мкг/г), легких (0,20±0,02), яичниках (0,14±0,06), печени и почках (0,1±0,03). В цельной крови обнаружено 0,02±0,002 мкг/мл стронция. Токсическая доза для человека: не токсичен. Летальная доза для человека: нет данных. Роль металлов в организме человека Барий Барий относится к токсичным ультрамикроэлементам. Содержание бария в организме взрослого человека составляет около 20 мг, среднесуточное поступление лежит в пределах 0,3-1 мг. Всасываемость растворимых солей бария в желудочно-кишечном тракте составляет около 10%, иногда этот показатель доходит до 30%. В дыхательных путях резорбция достигает 60-80%. Содержание бария в плазме крови изменяется параллельно изменениям концентрации кальция. В незначительных количествах барий находится во всех органах и тканях, однако всего его больше в головном мозге, мышцах, селезенке и хрусталике глаза. Около 90% всего содержащегося в организме бария концентрируется в костях и зубах. Установлено, что при ишемической болезни сердца, хронической коронарной недостаточности, заболеваниях органов пищеварения содержание бария в тканях снижается. Даже в ничтожных концентрациях барий оказывает выраженное влияние на гладкие мышцы. Токсическая доза для человека: 200 мг. Летальная доза для человека: 3,7 г. Роль металлов в организме человека Радий Радий чрезвычайно радиотоксичен. В организме он ведёт себя подобно кальцию — около 80 % поступившего в организм радия накапливается в костной ткани. Большие концентрации радия вызывают остеопороз, самопроизвольные переломы костей и злокачественные опухоли костей и кроветворной ткани. Опасность представляет также радон — газообразный радиоактивный продукт распада радия.

rpp.nashaucheba.ru