Химия s-элементов

ЗАНЯТИЕ №

Тема: Химия s-элементов

Мотивация изучения темы: Щелочные металлы в виде различных соединений входят в состав тканей человека и животных. Натрий и калий относятся к макроэлементам, к жизненно необходимым элементам, постоянно содержатся в организме, участвуют в обмене веществ.

Ионы натрия играют важную роль в обеспечении постоянства внутренней среды организма, постоянства осмотического давления биожидкости. Ионы натрия влияют на работу ферментов. Вмести с ионами калия, магния, кальция, хлора ион натрия участвует в передаче нервных импульсов и поддерживает нормальную возбудимость мышечных клеток. Ионы калия  играют роль в физиологических процессах - сокращение мышц, нормальное функционирование сердца, проведение нервных импульсов, обменных реакциях. Ионы калия являются важными активаторами ферментов, находящихся внутри клетки. Ионы Nа+ и К+ принимают участие в биокатализе, образуя смешанные комплексы типа фермент-катион-субстрат.

Ионы магния вследствие меньшего радиуса иона и большей энергией ионизации образуют более прочные связи, чем ионы кальция, является более активным катализатором ферментативных процессов. Кальций – макроэлемент. Основная масса кальция находится в костной и зубной тканях. В крови и лимфе кальций находится как в ионизированном, так и в соединении с белками, углеводами и др. Ионы кальция участвуют в свертывании крови, передаче нервных импульсов, сокращении мышц, регуляции работы сердечной мышцы.

Стронций и барий относятся к примесным элементам. Определение содержания стронция и кальция в плазме и эритроцитах используют для диагностики и прогнозирования заболеваний лейкозом. Накопление радиоактивного изотопа 90Sr в атмосфере и организме человека способствует развитию лейкемии и рака костей. Ионы бария являются токсичными для организма.

Цель: Изучить химические свойства элементов IA-IIA групп

Задачи изучения:

1. научиться характеризовать общие свойства элементов и зависимость химических свойств соединений s-элементов от свойств атомов.

2. научиться применять знания по общей химии для характеристики s-элементов и их соединений, раскрытие химизма действия важных лекарственных препаратов;

3. научиться классифицировать химические  элементы по жизненной необходимости, по топографии и биологической  роли в организме.

Продолжительность занятия - 90 минут.

Место проведения занятия - учебный практикум (кафедра общей химии)

Задания для самостоятельной работы студента во внеучебное время (самоподготовка).

А. Контрольные вопросы

1. Общая характеристика s-элементов. Изменение в группах величины радиусов атомов и ионов, потенциалов ионизации.

2. Водород и его соединения. Биологическая роль важнейших соединений водорода и их применение в медицине.

3. Общая характеристика s-элементов IА-группы. Щелочные металлы.

4. Биологическая роль s-элементов IА-группы. Их применение в медицине.

5. Общая характеристика s-элементов IIА-группы. Щелочно-земельные металлы.

6. Биологическая роль s-элементов IIА-группы. Их применение в медицине.

 

Б. Список рекомендуемой литературы:

1. Общая химия Биофизическая  химия. Химия биогенных элементов: Учебник для ВУЗов/ Ю.А. Ершов, В.А. Попков, А.С. Берлянд и др. - 2 изд. - М.: ВШ, 2000.

2. Практикум по общей химии. Биофизическая  химия. Химия биогенных элементов./под  ред. В.А. Попкова, А.В. Бабкова - М.: ВШ, 2006 .

3. 3. Глинка Н.Л. Общая химия. -М.:ВШ, любой год издания.

 

В. Обучающий материал.

К блоку s-элементов относятся 13 элементов, общим для которых является застраивание в их атомах s-подуровня внешнего энергетического уровня. Электронная формула внешней оболочки элементов IА-группы и водорода ns1, а элементов IIА-группы и гелия ns2.

Химические  свойства s-элементов IА- и II-А групп сходны. s-элементы легко отдают валентные электроны; они - сильные восстановители. Простые вещества - типичные металлы.s-элементы имеют малые значения энергии ионизации при относительно больших радиусах атомов и ионов. Они образуют соединения с ионным типом связи, исключение составляет водород. Большинство природных соединений натрия, калия, кальция, стронция растворимы в воде и слабых кислотах, и поэтому ионы этих металлов могут мигрировать из водных растворов в организм растений, животных и человека.

Г. Обучающие задачи

Задача 1. Закончить уравнение реакции: Са + …® Са(ОН)2 + ….  Пропущенными веществами в схеме являются:

Н2  Н2О  HCl  Cl2

Решение. Пропущенными веществами в схеме являются Н2 и Н2О. Уравнение реакции:

Са + 2Н2О = Са(ОН)2 + Н2

Задача 2. СаСО3 + Н2О + ….® …..Пропущенными веществами в схеме химической реакции являются:

СО  Са(НСО3)2  Са(СНО2)2  СО2

Решение. Пропущенными веществами являются Са(НСО3)2 и СО2. Уравнение химической реакции СаСО3 + Н2О + СО2 = Са(НСО3)2

Д. Задачи для самостоятельного решения.

Задача 1. Закончить уравнение реакции: СО2 + … + Na2CO3 ® …. Пропущенными веществами в схеме химической реакции являются

NaHCO3 Na2O2  NaOH  H2O

Задача 2. Закончить уравнение реакции: Mg + … ® … + H2S + H2O . Пропущенными веществами в схеме химической реакции являются:

H2SO4(конц)  Mg(OH)2  MgSO4  H2SO4(разб.)

Задача 3. При повышенной кислотности  желудочного сока применение какого из препаратов - NaHCO3 или MgO - сопровождается меньшим побочным эффектом?

Задача 4. На чем основано применение тетрабората натрия Na2B4O7∙10Н2О в качества антисептического средства?

Задача 5. Ионы Ba2+ токсичны для организма. Объясните, почему рентгеноконтрастное вещество BaSO4 применяют внутрь для рентгеновской диагностики заболеваний пищеварительного тракта без опасений.

Задача 6. Для смазывания десен приготовлен раствор из 5 мл 30%-ного раствора  Н2О2 и 15мл дистиллированной воды. Рассчитать массовую долю в полученном растворе(плотность раствора принять равной 1г/мл). (Ответ: 7,5%)

Задача 7. В медицинской практике часто используют 0,9%-ный раствор NaCl (плотность 1г/мл). Вычислить: а) молярную концентрацию и титр этого раствора; б) массу соли, введенную в организм при вливании 400мл этого раствора. (Ответ: С(NaCl) = 0,154моль/л, Т(NaCl)=0,009г/мл, m(NaCl)=3,6г).