Пероксиды

Тема 17. Химические свойства и биологическая роль s- и р-элементов

Для элементов IА-подгруппы общая электронная формула ns¹, а для IIА-подгруппы – ns². Характерные степени окисления в соединениях этих элементов соответствуют номерам групп и составляют для первой группы +1, для второй - +2 (для водорода также возможна степень окисления ‑1).

Радиус атомов элементов в обеих подгруппах сверху вниз увеличивается. Потенциал ионизации, энергия сродства к электрону и электроотрицательность – уменьшаются.

Элементы IА и IIА групп проявляют восстановительные свойства. С увеличением радиуса атомов восстановительная активность увеличивается.

С водой щелочные металлы реагируют по схеме: 2Ме_(т) + Н₂О = МеОН + Н₂­. При увеличении порядкового номера щелочного металла скорость реакции увеличивается.

С кислородом металлы взаимодействуют очень активно, причем активность также возрастает с увеличением порядкового номера:

4Li + O₂ = 2Li₂O (оксид)

2Na + O₂ = Na₂O₂ (пероксид)

K + O₂ = KO₂ (надпероксид)

С другими неметаллами образуют бинарные соединения:

2Li + Cl₂ = 2LiCl

2Na + S = Na₂S

2K + H₂ = 2KH

С кислотами реагируют со взрывом:

2Na + 2HCl = 2NaCl + H₂­

Качественной реакцией на щелочные металлы является окраска пламени: литий – алый, натрий –желтый, калий –фиолетово-голубой, рубидий –фиолетовый, цезий – голубой цвет.

Химические свойства оксидов:

Типичные основные оксиды. Реагируют с водой, кислотными оксидами и кислотами:

Li₂O + H₂O = 2LiOH

Na₂O + SO₃ = Na₂SO₄

K₂O + 2HNO₃ = 2KNO₃ + H₂O

Свойства гидроксидов щелочных металлов

Белые, кристаллические вещества, гигроскопичны; хорошо растворимы в воде (с выделением тепла). В водных растворах полностью диссоциированы:

MeOH ® Me⁺ + OH^-

R–OH – сильные растворимые основания (щелочи) (основность увеличивается в ряду LiOH – NaOH – KOH – RbOH –CsOH); реагируют с кислотными оксидами и кислотами:

2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O

LiOH + HCl = LiCl + H₂O

А также вытесняют более слабые основания из их солей:

3NaOH + FeCl₃ = Fe(OH)₃¯ + 3NaCl

Гидриды щелочных металлов - бесцветные солеподобные соединения.

Разлагаются водой: МеН + Н₂О = МеОН + Н₂­

Используются для синтеза других гидридов:

4LiH + AlCl₃ = Li[AlH₄] + 3LiCl

Пероксиды

Проявляют окислительные свойства:

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

Разлагаются водой:

Na₂O₂ + 2H₂O = 2NaOH + H₂O₂

2KO₂ + H₂O = 2KOH + H₂O₂ + O₂­

Используются для регенерации воздуха:

4KO₂ + 2CO₂ = 2K₂CO₃ + 3O₂­

Большинство солей щелочных металлов бесцветные, хорошо растворимые в воде вещества. Окраска возможна только за счет аниона кислоты. Пример: дихроматы калия и натрия.

Из-за того, что Li имеет малый размер иона и низкое координационное число, он проявляет некоторые свойства, типичные для металлов IIA группы (диагональное сходство).

1. Литий реагирует с азотом и образует нитрид Li₃N.
2. С кислородом литий образует оксид, а не пероксид.
3. Литий реагирует с углеродом и образует карбиды Li₂C₂ и Li₄C₃.
4. Гидроксид и карбонат лития разлагаются при нагревании.
5. Фторид, карбонат, силикат и фосфат лития малорастворимы.
6. Литий образует устойчивые аквакомплексы [Li(H₂O)₄]⁺.

Литий – эссенциальный микроэлемент (10^–4%).

Литий концентрируется в селезенке, печени, легких, крови. Максимальное содержание – в мышцах.

Биологические функции:

• тормозит передачу нервного импульса;
• влияет на обмен биогенных аминов в ЦНС;
• тормозит выведение гормонов из щитовидной железы;
• действует на скелет, влияя на минеральный обмен компонентов (магния, кальция, натрия и др.);
• обладает инсулиноподобным эффектом;

Карбонат лития Li₂CO₃ (а также, бензоат, ацетат, оксибутират) используют для лечения маниакально-депрессивных заболеваний.

Препарат лития «Уразин» применяют для лечения подагры, вследствие выведения отложенных в суставах уратов – солей мочевой кислоты.

Натрий – м акроэлемент (0,08%), физико-химический.

Натрий – основной внеклеточный катион. Распределен по всем биожидкостям организма (132-145 ммоль/л).

• участвует в передаче нервно-мышечного импульса, поддерживая нормальную возбудимость клеток;
• участвует в поддержании кислотно-основного равновесия;
• участвует в транспорте углекислого газа;
• активирует внеклеточные ферменты;
• повышает растворимость органических кислот;
• обладает способностью усиливать набухание белков.

Применение соединений натрия:

Ø изотонический раствор NaCl (0,9%, 0,15 М) используют для разбавления инъекционных препаратов, а также как кровезаменитель;

Ø гипертонические растворы NaCl (3, 5, 10%) применяют наружно при лечении гнойных ран;

Ø гидрокарбонат натрия, NaHCO₃ применяют для понижения кислотности желудочного сока, а также внутривенно 4,2% раствор при ацидозе;

Ø тетраборат натрия десятиводный, Na₂B₄O₇*10H₂O применяют наружно как антисептическое средство для полосканий, спринцеваний и смазываний;

Ø сульфат натрия десятиводный, Na₂SO₄*10H₂O применяют в качестве слабительного средства.

Основные функции калия:

• участвует в передаче нервно-мышечного импульса;
• поддерживает кислотно-основное равновесие в клетке;
• обеспечивает осмотическое давление в клетке;
• участвует в нервной и мышечной регуляции сердечных сокращений;
• участвует в обмене углеводов и белков;
• поддерживает нормальный уровень кровяного давления;
• активирует внутриклеточные ферменты;
• участвует в формировании потенциала клеточной мембраны.

Применение соединений калия

Ø хлорид калия, KCl применяют при гипокалиемии, которая возникает при рвоте, поносах, ожогах;

Ø калиевые соли антибиотиков (например, валиномицина, пенициллина) способствуют переносу антибиотиков через клеточные мембраны;

Ø Аспарагинат калия (Аспаркам, Паналгин), применяют при аритмиях сердца; коронарной недостаточности, для купирования приступов аритмии;

Ø KMnO₄ – перманганат калия применяют наружно как антисептическое средство

IIA группа, в отличие от IA группы, характеризуется резко отличными химическими свойствами входящих в нее элементов. Так, бериллий по своим химическим свойствам напоминает алюминий, магний похож на литий («диагональное сходство»), а кальций, стронций и барий образуют тесную родственную группу, внутри которой физические и химические свойства систематически изменяются с увеличением радиусов атомов и ионов.

Дата добавления: 2015-07-14