Инфоурок / Химия / Другие методич. материалы / Щелочные металлы - химические и биогенные элементы
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Педагогическая деятельность в соответствии с новым ФГОС требует от учителя наличия системы специальных знаний в области анатомии, физиологии, специальной психологии, дефектологии и социальной работы.

Только сейчас Вы можете пройти дистанционное обучение прямо на сайте "Инфоурок" со скидкой 40% по курсу повышения квалификации "Организация работы с обучающимися с ограниченными возможностями здоровья (ОВЗ)" (72 часа). По окончании курса Вы получите печатное удостоверение о повышении квалификации установленного образца (доставка удостоверения бесплатна).

Автор курса: Логинова Наталья Геннадьевна, кандидат педагогических наук, учитель высшей категории. Начало обучения новой группы: 27 сентября.

Подать заявку на этот курс    Смотреть список всех 203 курсов со скидкой 40%

Щелочные металлы - химические и биогенные элементы

Выбранный для просмотра документ Доклад.doc

библиотека
материалов


ДОКЛАД


1) Знания, получаемые в школе, например, по химии, мы не очень часто используем в повседневной жизни. Тем не менее, благодаря химии мы узнаем, каким образом вещества влияют на процессы жизнедеятельности организма, да и в целом на саму жизнь человека, что полезно нам и в каких количествах и, наконец, что вредно.

2) Доказано, что в живом организме присутствуют почти все химические элементы: одни – являются макроэлементами, а содержание других ничтожно, это – микроэлементы. Здесь показаны макроэлементы. Пути поступления элементов в организм различны, разнообразно и влияние их на организм, но каждый выполняет свою биологическую роль.

В рамках одной работы невозможно изучить значение каждого элемента. Мы выбрали самую первую группу химических элементов периодической системы.

3) Цель данного исследования – изучить биологическую роль щелочных металлов для человеческого организма.

В этой связи мы решили выяснить следующие вопросы для каждого металла IА группы:

  • общая характеристика и особенности строения атомов каждого элемента, а также свойства образуемых ими веществ;

  • нахождение элемента в организме;

  • потребности организма в нем;

  • влияние избытка и недостатка элемента на здоровье человека;

  • природные источники;

  • способы обнаружения элемента.

4) Общая характеристика элементов IА-группы.

В IА-группу входят s-элементы - щелочные металлы – литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций. Почти все они исключительно важны для нормальной жизни животных и людей. Наибольшее значение для организмов имеют макроэлементы натрий и калий.

5) История открытия и распространение в природе.

Название «щелочные металлы» связано с тем, что гидроксиды двух главных представителей этой группы – натрия и калия – издавна были известны под названием щелочей. Из этих щелочей в 1807г. впервые получили свободные калий и натрий. Назвали элемент №11 натрием (от арабского натрун – сода), а элемент №19 калием (от арабского алкали – щелочь).

Остальные металлы выделены учеными позже. Литий - в 1817г (от греческого литос – камень).

Рубидий и цезий выделили еще позже. Франций получен искусственно в 1939г. и является радиоактивным элементом.

Вследствие очень легкой окисляемости щелочные металлы встречаются в природе исключительно в виде соединений. Некоторые природные соединения натрия и калия широко распространены, они содержатся во многих минералах, растениях, природных водах.

Хлорид натрия содержится в морской воде, образует мощные отложения каменной соли. Нитрат, сульфат и карбонат натрия образуют также крупные месторождения.

Калий встречается в виде хлорида или двойных солей с магнием. В нашем крае (г. Соликамск) находится самое крупное месторождение калия.

Значительно меньше распространены литий, рубидий и цезий. Франций получается искусственно.


6) Строение и свойства атомов щелочных металлов

Атомы щелочных металлов имеют по одному электрону на последнем энергетическом уровне. Соответственно, их степень окисления +1.

С ростом радиуса атома в группе ослабевает связь валентного электрона с ядром, атомы щелочных металлов легко отдают электрон, превращаясь в положительный катион.

Щелочные металлы – наиболее типичные представители металлов: металлические свойства выражены у них особенно ярко.

7) Щелочные металлы – простые вещества

Серебристо-белые мягкие вещества (режутся ножом), с характерным блеском на свежесрезанной поверхности. На воздухе тускнеют вследствие окисления. Все очень легкие и легкоплавкие.

Все щелочные металлы – сильнейшие восстановители. Лишь литий несколько уступает по химической активности.

Химическая активность щелочных металлов закономерно увеличивается с ростом радиуса атомов.

Щелочные металлы активно взаимодействуют почти со всеми неметаллами, водой, образуя щелочи, и даже водород превращают в отрицательно заряженный ион Н-.

8) Применение щелочных металлов

Щелочные металлы и их соединения широко используются в технике.

Литий применяется в ядерной энергетике, в качестве топлива для ракет, в керамической, стекольной и других отраслях промышленности.

Важнейшие области применения натрия – это атомная энергетика, металлургия, промышленность органического синтеза.

Калий принадлежит к числу элементов, необходимых в значительном количестве для питания растений.

Цезий и рубидий применяются для изготовления фотоэлементов.

9) Соединения щелочных металлов

Оксиды и пероксиды – твердые вещества. Важнейший пероксид натрия применяется для отбеливания тканей, шерсти, шелка и т.п., а также в замкнутых объектах (подводных лодках, космических кораблях) для поглощения углекислого газа и регенерации кислорода.

Щелочи – твердые, белые, очень гигроскопичные вещества, хорошо растворимы в воде. Ввиду сильного разъедающего действия, эти щелочи называют едкими (едкий натр, едкое кали).

Они применяются в больших количествах для очистки нефтепродуктов, в бумажной и текстильной промышленности, для производства мыла и волокон.

Соли щелочных металлов – твердые кристаллические вещества ионного строения. Наиболее важные из них – карбонаты, сульфаты, хлориды.

Кристаллическая сода, например, применяется в производстве стекла, бумаги, мыла.

10) В быту более известна соль – гидрокарбонат натрия, применяется в пищевой промышленности (пищевая сода) и в медицине (питьевая сода).

Карбонат калия – поташ, используется в производстве жидкого мыла и для приготовления тугоплавкого стекла.

Кристаллогидрат сульфата натрия или глауберова соль, применяется в качестве слабительного.

Хлорид натрия, или поваренная соль, является важнейшим сырьем в химической промышленности, широко применяется в быту.


11) А теперь – главное. Биологическая роль s-элементов IA-группы. Применение в медицине.

12) По содержанию в организме человека натрий и калий относятся к макроэлементам, а остальные щелочные металлы – литий, рубидий, цезий – к микроэлементам.

Щелочные металлы в виде различных соединений входят в состав многих тканей человека.

В нашем организме щелочные металлы находятся в виде катиона Э+.

13) Здесь показаны органы человека и элементы, которые там концентрируются.

14) Литий. Содержание лития в организме человека (массой 70кг) около 70 мг. Он является одним из ценнейших микроэлементов.

Соединения лития концентрируются в печени, почках, селезенке, легких, крови. Максимальное количество лития найдено в мышцах человека.

Когда-то литием лечили подагру и экзему. Позже были выявлены психотропные свойства этого металла. Литий начали применять при депрессии, при агрессивности и даже наркомании.

Однако литий может быть как «добрым», так и «злым», избыток может дать серьезные последствия.

Сейчас известно, что кроме психотропного действия, литий обладает свойствами предупреждать склероз, болезни сердца, в какой-то степени диабет и гипертонию.

15) Натрий. Содержание натрия в организме человека составляет около 60г. Из этого количества 44% натрия находится во внеклеточной жидкости, 9% - во внутриклеточной, а 40% - в костной ткани.

В организме человека находится натрий в виде его растворимых солей, главным образом хлорида, фосфата и гидрокарбоната.

Натрий распределен по всему организму: в сыворотке крови, спинномозговой жидкости, глазной жидкости, пищеварительных соках, желчи, почках, коже, костной ткани, легких, мозге.

При изменении содержания натрия в организме происходят нарушения функций нервной, сердечно-сосудистой и других систем, гладких и скелетных мышц. Хлорид натрия NaCl служит основным источником соляной кислоты для желудочного сока.


16) В организм человека натрий поступает в основном в виде поваренной соли NaCl. Избыточное его потребление способствуют появлению гипертонии.

Картинки иллюстрируют вред избыточного потребления поваренной соли.

В работе имеется также описание важнейших медицинских препаратов, содержащих натрий, и их действие на организм.

17) Калий. Cодержание калия в организме человека массой 70кг составляет примерно 160г. Из общего количества калия, 98% находится внутри клеток и лишь около 2% - во внеклеточной жидкости. Калий распространен по всему организму. Его топография: печень, почки, сердце, костная ткань, мышцы, кровь, мозг и т.д.

Ионы калия К+ играют важную роль в физиологических процессах:

  • сокращение мышц

  • в нормальном функционировании сердца

  • участвует в передаче нервных импульсов

  • в обменных реакциях

  • активизирует работу ряда ферментов, находящихся внутри клетки

  • регулирует кислотно-щелочное равновесие

  • нормализует давление крови. В организме людей, употребляющих в пищу много богатых калием овощей, – вегетарианцев – количество калия и натрия находятся в равновесии. Эти люди чаще всего имеют более низкие показатели кровяного давления, нежели их сограждане, увлекающиеся мясом.

  • Оказывает противосклеротическое действие

Взрослый человек обычно потребляет с пищей 2 – 3 г калия в сутки.

18) Рубидий и цезий.

Рубидий и цезий в микроколичествах найдены во всех исследованных органах человека. Рубидий, в основном, накапливается в мышцах, а цезий поступает в кишечник. Установлено стимулирующее влияние этих элементов на функции кровообращения и эффективность применения их солей при гипотониях. Радиоактивные изотопы 137Cs и 87Rb используют для лечения злокачественных опухолей. До конца биологическая роль их еще не выяснена.

19) Пути поступления щелочных металлов в организм человека

Пути поступления химических элементов в организм человека разнообразны, они представлены на схеме: через растения, животных, в организмы которых они поступают также из разных источников.

20) В таблице приведены данные о содержании щелочных металлов – в земной коре, морской воде, растительных, животных организмах и в организме человека (массовая доля в %).

Из таблицы видно, что чем больше распространенность элемента в земной коре, тем больше его и в организме человека.


21) Так как в организм человека элементы, в основном, поступают с пищей. Рассмотрим их источники.

Источники лития.

Литий содержится в некоторых минеральных водах, а также в морской и каменной соли. Из растений больше всего лития в растениях семейства розовых, гвоздичных, пасленовых, к которым относятся помидоры и картофель.

Источники натрия.

Натрий присутствует в различных пищевых добавках в виде глутамата натрия, сахарина натрия, нитрата натрия и др.

Однако большинство натрия в рационе содержится в соли NaCl.
Cоль применяется как консервант и ароматизатор в течение нескольких столетий. Oна добавляется во многие пищевые продукты. Рекомендованная норма натрия составляет 1,5 грамма в день. Об избытке мы уже упоминали. По закону на этикетках пищевых продуктов должно указываться содержание натрия, но некоторые производители пренебрегают этим правилом и указывают количество соли.

Помним: «Поваренная соль может насолить нашему здоровью
22) Источники калия.

Лучший источник калия – растительная пища. Это – арбузы, дыни, апельсины, мандарины, бананы, сухофрукты (инжир, абрикосы, шиповник). Богаты калием ягоды – брусника, земляника, черная и красная смородина. Много калия и в овощах (особенно в картофеле), бобовых, изделиях из муки грубого помола, рисе.

Реакция организма на недостаток калия.

При недостатке калия в организме наблюдаются мышечная слабость, вялость кишечника, нарушения сердечной деятельности.

«Еще не встала – уже устала» - так это характеризуют доктора. Может наступить внезапная смерть при увеличении нагрузок. Наблюдается плохая передача нервных импульсов. Кстати, народная медицина считает, что страстное желание употреблять алкоголь связано с недостатком калия в организме.

Реакция организма на избыток калия.

При избытке калия в организме угнетены основные функции сердца. 23) Чтобы регулировать содержание этих биогенных элементов, можно учитывать данные, представленные в следующей таблице.

24) В практической работе мы провели опыты:

Опыт 1. Окрашивание пламени соединениями.

Мы провели качественное определение солей щелочных металлов по окрашиванию пламени.

Соли, содержащие катионы лития, окрашивают пламя в красный цвет, катионы натрия – в желтый, катионы калия - в фиолетовый цвет.

Опыт 2. Взаимодействие щелочных металлов с водой.

В чашку с водой вносили кусочек металла. После растворения металла исследовали среду раствора с помощью фенолфталеина. По розовому окрашиванию убедились, что образовалась щелочь.

Такой опыт провели с кусочками лития, натрия и калия. Наиболее активно шла реакция с калием, она сопровождалась горением калия, наблюдались фиолетовые искры, выделение газа. Натрий реагировал с водой, выделяя желтые искры, а реакция лития была наиболее спокойна.

25) На фото моменты практической работы.


26) Выводы.

Мы выяснили биологическую роль лишь одной группы химических элементов. Щелочные металлы – чрезвычайно важны для здоровья человека, как и большинство других. Очень важно для состояния здоровья соблюдение оптимальной концентрации каждого элемента: вреден как недостаток, так и его избыток.

Многолетний опыт работы врачей показывает, что более 80% населения имеют более или менее выраженный дисбаланс микроэлементов. Поэтому, необходимо подходить грамотно к своему здоровью, знать, чем и в каком количестве питаться.

Стабильность химического состава организма является одним из важнейших и обязательных условий его нормального функционирования.

В заключении приведем заповеди народной и научной медицины, которые надо знать всем:


Все связано со всем.

Все должно куда-то деваться.

Природа знает лучше.

Ничто не дается даром.


Выбранный для просмотра документ Щелочные металлы.doc

библиотека
материалов


Специальная (коррекционная)

общеобразовательная школа – интернат для незрячих

и слабовидящих детей г. Перми







hello_html_7be96c42.gif



Реферат выполнили

ученики 10 класса

Пономарев Олег,

Коршунов Артем

Руководитель:

Л.Ю. Захарова,

учитель химии


г. Пермь

Оглавление




Введение


3

1.

Общая характеристика элементов IА-группы


4 – 10


1.1. История открытия и распространение в природе щелочных металлов



4 – 5


1.2. Строение и свойства атомов щелочных металлов



5 - 6


1.3. Щелочные металлы – простые вещества


6 – 8


1.4. Применение щелочных металлов


8 – 9


1.5. Соединения щелочных металлов


9 – 10

2.

Биологическая роль элементов IА-группы. Их применение в медицине



11 – 17

3.

Пути поступления щелочных металлов в организм человека



18 – 21

4.

Практическая работа


22 – 23


Выводы


24 – 25



Используемая литература

26









Введение


Давно настало время, когда каждый должен задуматься сам над своим здоровьем и не только над своим. Знания, получаемые в школе, например, по химии, мы не очень часто используем в повседневной жизни. Тем не менее, именно этот предмет может стать источником знаний о нашем здоровье. Благодаря химии мы узнаем, каким образом вещества нашей планеты влияют на процессы жизнедеятельности организма, да и в целом на саму жизнь человека, что полезно нам и в каких количествах и, наконец, что вредно и до какой степени.

Организм человека – это сложная химическая система, которая не может функционировать самостоятельно, без связи с окружающей средой. Доказано, что в живом организме присутствуют почти все химические элементы: одни – являются макроэлементами, а содержание других ничтожно, это – микроэлементы. Пути поступления элементов в организм различны, разнообразно и влияние их на организм, но каждый выполняет свою биологическую роль.

В рамках одной работы невозможно изучить значение каждого элемента. Мы выбрали самую первую группу химических элементов периодической системы Д.И.Менделеева.

Цель данного исследования – изучить биологическую роль щелочных металлов для человеческого организма.

В этой связи мы решили выяснить следующие вопросы для каждого металла IА группы:


  • общая характеристика и особенности строения атомов каждого элемента, а также свойства образуемых ими веществ;


  • нахождение элемента в организме;


  • потребности организма в нем;


  • влияние избытка и недостатка элемента на здоровье человека;


  • природные источники;


  • способы обнаружения элемента.

1. Общая характеристика элементов IА-группы



Период

Группа

В IА-группу входят s-элементы - щелочные металлы, исключительно важные для нормальной жизни животных и людей. Наибольшее значение для организмов имеют макроэлементы натрий и калий.


n

IA

2

3Li

3

11Na

4

19K

5

37Rb

6

55Cs

7

87Fr



1.1. История открытия и распространение в природе

щелочных металлов


Название «щелочные металлы» связано с тем, что гидроксиды двух главных представителей этой группы – натрия и калия – издавна были известны под названием щелочей. Из этих щелочей, подвергая их в расплавленном состоянии электролизу, Г.Дэви в 1807г. впервые получил свободные калий и натрий. Й.Берцелиус предложил назвать элемент №11 натрием (от арабского натрун – сода), а элемент №19 по предложению Гильберта получил название калий (от арабского алкали – щелочь).

Остальные металлы выделены учеными из соединений позже. Литий был открыт шведским химиком И.Арфведсоном в 1817г., и по предложению Й.Берцелиуса назван литием (о греческого литос – камень), т.к. в отличие от калия, который до тех пор находили только в золе растений, он был обнаружен в камне.

Рубидий выделили в 1861г., цезий – в 1860г. Франций получен искусственно в 1939г. французской исследовательницей М.Пере при распаде актиния, является радиоактивным элементом.


Вследствие очень легкой окисляемости щелочные металлы встречаются в природе исключительно в виде соединений. Некоторые их природные соединения, в частности соли натрия и калия, довольно широко распространены, они содержатся во многих минералах, растениях, природных водах.

Натрий и калий принадлежат к распространенным элементам: содержание каждого из них в земной коре равно приблизительно 2% по массе. Оба металла входят в состав различных минералов и норных пород силикатного типа.

Хлорид натрия NaCl содержится в морской воде, а также образует мощные отложения каменной соли во многих местах земного шара. В верхних слоях этих отложений иногда содержатся довольно значительные количества калия, преимущественно в виде хлорида KCl или двойных солей с натрием и магнием KClMgCl2. Однако большие скопления солей калия, имеющие промышленное значение, встречаются редко. Наиболее важными из них являются соликамские месторождения (сильвинит) в России, страссфуртские – в Германии и эльзаские – во Франции.

Залежи натриевой селитры NaNO3 находятся в Чили. В воде многих озер содержится сода Na2CO3. Наконец, огромные количества сульфата натрия Na2SO4 находятся в заливе Кара-Богаз-Гол Каспийского моря, где эта соль в зимние месяцы толстым слоем осаждается на дне.

Значительно меньше, чем натрий и калий, распространены литий, рубидий и цезий. Чаще других встречается литий, но содержащие его минералы редко образуют большие скопления. Рубидий и цезий содержатся в небольших количествах в некоторых литиевых минералах.

Франций в природе встречается в ничтожных количествах (на всем земном шаре его едва ли найдется 500г), получается искусственно.


1.2. Строение и свойства атомов щелочных металлов


Электронная формула валентной оболочки атомов щелочных металлов ns1, т.е. атомы этих элементов имеют по одному валентному электрону на s-подуровне внешнего энергетического уровня. Соответственно, устойчивая степень окисления щелочных металлов равна +1.

Все элементы IA-группы очень сходны по свойствам, что объясняется однотипным строением не только валентной электронной оболочки, но и предвнешней (за исключением лития).

С ростом радиуса атома в группе Li – Na – KRbCsFr ослабевает связь валентного электрона с ядром. Соответственно, в этом ряду энергия ионизации атомов щелочных металлов уменьшается.

Имея на валентных оболочках один электрон, расположенный на большом расстоянии от ядра, атомы щелочных металлов легко отдают электрон. Это обусловливает низкую энергию ионизации. В результате ионизации образуются катионы Э+, имеющие устойчивую электронную конфигурацию атомов благородных газов.

В таблице представлены некоторые свойства атомов щелочных металлов.


Характеристика

3Li

11Na

19K

37Rb

55Cs

87Fr

Валентные электроны

2s1

3s1

4s1

5s1

6s1

7s1

Молярная масса, г/моль

6,9

23,0

39,1

85,5

132,9

223

Металлический радиус атома, пм


155


189


236


248


268


280

Кристаллический радиус атома, пм


68


98


133


149


165


178

Энергия ионизации,

кДж/моль


520


496


419


403


375



Щелочные металлы – наиболее типичные представители металлов: металлические свойства выражены у них особенно ярко.


1.3. Щелочные металлы – простые вещества


Серебристо-белые мягкие вещества (режутся ножом), с характерным блеском на свежесрезанной поверхности. На воздухе блестящая поверхность металла сейчас же тускнеет вследствие окисления.

Все они легкие и легкоплавкие, причем, как правило, плотность их возрастает от Li к Cs, а температура плавления, наоборот, уменьшается.


Характеристика

Li

Na

K

Rb

Cs

Fr

Плотность, г/см3

0,53

0,97

0,86

1,53

1,9

2,2

Твердость (алмаз = 10)

0,6

0,4

0,5

0,3

0,2


Электропроводность (Hg = 1)

11,2

21

13,6

7,7

4,8


Температура плавления, C

180

98

63

39

29

17

Температура кипения, C

1350

900

776

686

666

611

Стандартный электродный потенциал, В


-3,05


-2,71


-2,92


-2,93


-2,92


Координационное число

4

4, 6

4, 6

6, 8

8

10


Все щелочные металлы имеют отрицательные стандартные окислительно-восстановительные потенциалы, большие по абсолютной величине. Это характеризует их как очень сильные восстановители. Лишь литий несколько уступает многим металлам по химической активности.

Несмотря на общность свойств, натрий и в особенности литий отличаются от других щелочных металлов. Последнее, прежде всего, обусловлено существенным различием радиусов их атомов и строения электронных оболочек.

Щелочные металлы относятся к числу наиболее активных в химическом отношении элементов. Химическая активность щелочных металлов закономерно увеличивается с ростом радиуса атомов.


Li Na K Rb Cs Fr

hello_html_m2d10d833.gif

Увеличивается химическая активность,

Увеличивается радиус атома


Щелочные металлы активно взаимодействуют почти со всеми неметаллами.

При взаимодействии с кислородом литий образует оксид Li2O, а остальные щелочные металлы - пероксиды Na2O2 и надпероксиды KO2, RbO2, CsO2. Например:

4Li(т) + O2(г) = 2Li2О(т)

2Na(т) + O2(г) = Na2O2(т)

K(т) + O2(г) = KO2(т)


Активно взаимодействуют щелочные металлы с галогенами, образуя галогениды ЭГ; с серой - с образованием сульфидов Э2S. Непосредственно с азотом щелочные металлы, за исключением лития, не реагируют.

2Э(т) + Cl2(г) = 2ЭCl(т)

2Э(т) + S(т) = Э2S(т)

Все щелочные металлы непосредственно взаимодействуют с водой, образуя гидроксиды ЭОН – щелочи и восстанавливая воду до водорода:


2Э (т) + 2Н2О(ж) = 2ЭОН(р) + Н2(г)

Интенсивность взаимодействия с водой значительно увеличивается в ряду Li - Cs.

Восстановительная способность щелочных металлов настолько велика, что они могут даже восстанавливать атомы водорода, превращая их в отрицательно заряженные ионы Н-. Так, при нагревании щелочных металлов в струе водорода получаются их гидриды, например:

2Э(т) + Н2(г) = 2ЭН


1.4. Применение щелочных металлов


Щелочные металлы и их соединения широко используются в технике.

Литий применяется в ядерной энергетике. В частности изотоп 6Li служит промышленным источником для производства трития, а изотоп 7Li используется как теплоноситель в урановых реакторах. Благодаря способности лития легко соединяться с водородом, азотом, кислородом, серой, он применяется в металлургии для удаления следов этих элементов из металлов и сплавов.

Используется литий и его соединения и в качестве топлива для ракет. Смазки, содержащие соединения лития, сохраняют свои свойства в широком интервале температур. Применяется литий в керамической, стекольной и других отраслях химической промышленности. Вообще, по значимости в современной технике этот металл является одним из важнейших редких элементов.

Цезий и рубидий применяются для изготовления фотоэлементов. В этих приборах, преобразующих лучистую энергию в энергию электрического тока и основанных на явлении фотоэффекта, используется способность атомов цезия и рубидия отщеплять валентные электроны при действии на металл лучистой энергии.

Важнейшие области применения натрия – это атомная энергетика, металлургия, промышленность органического синтеза.

В атомной энергетике натрий и его сплав с калием применяется в качестве жидкометаллических теплоносителей. Сплав натрия с калием, содержащий 77,2% калия, находится в жидком состоянии в широком интервале температур, имеет высокий коэффициент теплопередачи и не взаимодействует с большинством конструкционных материалов.

В металлургии натрийтермическим методом получают ряд тугоплавких металлов. Кроме того, натрий используется как добавка, упрочняющая свинцовые сплавы.

В промышленности органического синтеза натрий используется при получении многих веществ. Он служит также катализатором при получении некоторых органических полимеров.

Калий принадлежит к числу элементов, необходимых в значительном количестве для питания растений. Хотя в почве находится довольно много солей калия, но и уносится его с некоторыми культурными растениями также очень много. Особенно много калия уносит лен, конопля и табак. Для пополнения убыли калия из почвы, необходимо вносить в почву калийные удобрения.


1.5. Соединения щелочных металлов


Оксиды Э2О – твердые вещества. Имеют ярко выраженные основные свойства: взаимодействуют с водой, кислотами и кислотными оксидами. например:

Э2О(т) + Н2О(ж) = 2ЭОН (р)


Пероксиды и надпероксиды Э2О2 и ЭО2 щелочных металлов - сильные окислители. Натрий пероксид и калий надпероксид применяют в замкнутых объектах (подводных лодках, космических кораблях) для поглощения углекислого газа и регенерации кислорода:

2Na2O2(т) + 2CO2(г) = 2Na2CO3(т) + O2(г)

4KO2(т) + 2СO2(г) = 2K2CO3(т) + 3O2(г)

Пероксид натрия применяется также для отбеливания тканей, шерсти, шелка и т.п.


Щелочи – твердые, белые, очень гигроскопичные кристаллические вещества, относительно легкоплавки и хорошо растворимы в воде (за исключением LiOH). Твердые щелочи и их концентрированные растворы разъедающие действуют на ткани, бумагу и живые ткани вследствие обезвоживания и щелочного гидролиза белков. Поэтому работа с ними требует защитных мер предосторожности. Ввиду сильного разъедающего действия, эти щелочи называют едкими ( NaOH – едкий натр, каустик, КОН – едкое кали).

Щелочи хорошо растворяются в воде с выделением большого количества теплоты, проявляют ярко выраженные свойства сильных растворимых оснований: взаимодействуют с кислотами, кислотными оксидами, солями, амфотерными оксидами и гидроксидами.

Едкий натр применяется в больших количествах для очистки нефтепродуктов. в бумажной и текстильной промышленности, для производства мыла и волокон.

Едкое кали дороже и применяется реже. Основная область его применения – производство жидкого мыла.

Соли щелочных металлов – твердые кристаллические вещества ионного строения. Наиболее важные из них – карбонаты, сульфаты, хлориды.

Большинство солей щелочных металлов хорошо растворимы в воде (за исключением солей лития: Li2CO3, LiF, Li3РО4).

С многоосновными кислотами щелочные металлы образуют как средние (Э2SO4, Э3РО4, Э2СО3, Э2SO3 и др.), так и кислые (ЭНSO4, ЭН2РО4, Э2НРО4, ЭНСО3 и т.д.) соли.

Na2CO3 - карбонат натрия, образует кристаллогидрат Na2CO3∙10H2CO3, известный под названием кристаллическая сода, которая применяется в производстве стекла, бумаги, мыла. Это средняя соль.

В быту более известна кислая соль – гидрокарбонат натрия NaHCO3, она применяется в пищевой промышленности (пищевая сода) и в медицине (питьевая сода).

К2СО3 – карбонат калия, техническое название – поташ, используется в производстве жидкого мыла и для приготовления тугоплавкого стекла, а также в качестве удобрения.

Na2SO4∙10Н2О – кристаллогидрат сульфата натрия, техническое название глауберова соль, применяется для производства соды и стекла, а также в качестве слабительного средства.

NaCl – хлорид натрия, или поваренная соль, является важнейшим сырьем в химической промышленности, широко применяется в быту.



hello_html_m13df72a9.jpg





2. Биологическая роль s-элементов IA-группы. Их применение в медицине

По содержанию в организме человека натрий и калий относятся к макроэлементам, а остальные щелочные металлы – литий, рубидий, цезий – к микроэлементам.

Содержание Э в организме человека, массовая доля

Химический элемент, Э

10-4%

Li

0,08%

Na

0,23%

K

10-5%

Rb

10-4%

Cs

-

Fr


Щелочные металлы в виде различных соединений входят в состав тканей человека и животных.

Натрий и калий относятся к жизненно необходимым элементам, постоянно содержатся в организме, участвуют в обмене веществ. Литий, рубидий и цезий так же постоянно содержатся в организме, однако физиологическая и биохимическая роль их мало выяснена. Их можно отнести к примесным микроэлементам.

В организме человеке щелочные металлы находятся в виде катиона Э+.

Сходство электронного строения ионов щелочных металлов, а, следовательно, и физико-химических свойств соединений определяет и близость их действия на биологические процессы. Различия в электронной структуре обусловливают их разную биологическую роль. На этой основе можно прогнозировать поведение щелочных металлов в живых организмах.

Так, натрий и литий накапливаются во внеклеточной жидкости, а калий, рубидий и цезий - во внутриклеточной. Литий и натрий особенно близки по биологическому действию. Например, они очень похожи по ферментоактивирующим свойствам.

Близость свойств натрия и лития обусловливает их взаимозамещаемость в организме. В связи с этим при избыточном введении ионов натрия или лития в организм они способны эквивалентно замещать друг друга. На этом основано введение хлорида натрия при отравление солями лития. В соответствии с принципом Ле Шателье равновесие между ионами натрия и лития в организме сдвигается в направлении выведения ионов Li+, что приводит к снижению его концентрации и достижению лечебного эффекта.

Рубидий и цезий близки по физико-химическим свойствам к иону калия, поэтому в живых организмах они ведут себя сходным образом. В изученных системах калий, рубидий и цезий являются синергистами, а с литием - антагонистами. На сходстве рубидия и калия основано введение в организм солей калия при отравлении солями рубидия.

Натрий и калий, как правило, являются антагонистами, но в ряде случаев близость многих физико-химических свойств обусловливает их взаимозамещение в живых организмах. Так, например, при увеличении количества натрия в организме усиливается выведение калия почками, т. е. наступает гипокалиемия.


Литий. Содержание лития в организме человека около 70 мг (10 ммоль). Литий является одним из ценнейших микроэлементов, или, как о нем еще говорят, мини-металлов. Когда-то литием лечили подагру и экзему. А в 1971г. в журнале «Медицинские новости» появилось интересное сообщение: в тех местностях, где в питьевой воде содержится большое количество лития, люди добрее и спокойнее, среди них меньше грубиянов и скандалистов, значительно меньше психических заболеваний. Были выявлены психотропные свойства этого металла. Литий начали применять при депрессии, ипохондрии, при агрессивности и даже наркомании.

Однако литий может быть как «добрым», так и «злым». Бывали случаи, когда при инъекционном лечении литием, проходило мощное нарушение обмена веществ, и серьезные последствия этого неизбежны.

Соединения лития у высших животных концентрируются в печени, почках, селезенке, легких, крови, молоке. Максимальное количество лития найдено в мышцах человека. Биологическая роль лития как микроэлемента пока до конца не выяснена.

Доказано, что на уровне клеточных мембран ионы лития конкурируют с ионами натрия при проникновении в клетки. Очевидно, замещение ионов натрия в клетках ионами лития связано с большей ковалентностью соединений лития, вследствие чего они лучше растворяются в фосфолипидах.

Установлено, что некоторые соединения лития оказывают положительное влияние на больных маниакальной депрессией. Всасываясь из желудочно-кишечного тракта, ионы лития накапливаются в крови. Когда концентрация ионов лития достигает 0,6 ммоль/л и выше, происходит снижение эмоциональной напряженности и ослабление маниакального возбуждения. Вместе с тем содержание ионов лития в плазме крови нужно строго контролировать. В тех случаях, когда концентрация ионов лития превышает 1,6 ммоль/л, возможны отрицательные явления.

Сейчас известно, что кроме психотропного действия, литий обладает свойствами предупреждать склероз, болезни сердца, в какой-то степени диабет и гипертонию. Он «помогает» магнию в его антисклеротической защите.

В конце 1977г. были опубликованы результаты исследований, проведенных в краковской гематологической клинике. Исследования были посвящены вопросам влияния лития на кроветворную систему. Оказалось, что этот микроэлемент активизирует действие еще не погибших клеток костного мозга. Сделанное открытие может сыграть важную роль в борьбе с раком крови. Исследования еще продолжаются. Хочется верить, что их результаты принесут людям неоценимую помощь.


Натрий. Содержание натрия в организме человека массой 70кг составляет около 60г (2610 ммоль). Из этого количества 44% натрия находится во внеклеточной жидкости и 9%- во внутриклеточной.

Остальное количество натрия находится в костной ткани, являющейся местом депонирования иона Na+ в организме. Около 40% натрия, содержащегося в костной ткани, участвует в обменных процессах и благодаря этому, скелет является либо донором, либо акцептором ионов натрия, что способствует поддержанию постоянства концентрации ионов натрия во внеклеточной жидкости.

Натрий является основным внеклеточным ионом. В организме человека находится натрий в виде его растворимых солей, главным образом хлорида NaCl, фосфата Na3PO4 и гидрокарбоната NaHCO3.

Натрий распределен по всему организму: в сыворотке крови, спинномозговой жидкости, глазной жидкости, пищеварительных соках, желчи, почках, коже, костной ткани, легких, мозге.

Ионы натрия играют важную роль в обеспечении постоянства внутренней среды человеческого организма, участвует в поддержании постоянного осмотического давления биожидкости, обеспечивает кислотно-щелочное равновесие организма. ионы натрия участвуют в регуляции ионного обмена и влияют на работу ферментов. Вместе с ионами калия, магния, кальция, хлора ион натрия участвует в передаче нервных импульсов через мембраны нервных клеток и поддерживает нормальную возбудимость мышечных клеток.

При изменении содержания натрия в организме происходят нарушения функций нервной, сердечно-сосудистой и других систем, гладких и скелетных мышц. Хлорид натрия NaCl служит основным источником соляной кислоты для желудочного сока.

В организм человека натрий поступает в основном в виде поваренной соли NaCl. Истинная ежедневная потребность организма в натрии составляет 1г, хотя среднее потребление этого элемента достигает 4 - 7г.

Непрерывное избыточное потребление NaCI способствуют появлению гипертонии. В организме здорового человека поддерживается равновесие между количеству потребляемого и выделяемого натрия. Около 90% потребляемого натрия выводится с мочой, а остальные - с потом и калом.

Итак, подведем итог: ионы натрия играют важную роль:

  • в обеспечение осмотического гомеостаза

  • в обеспечение кислотно-основного равновесия организма

  • в регулировании водного обмена

  • в работе ферментов

  • в передаче нервных импульсов

  • в работе мышечных клеток


Изотонический раствор NaCI (0,9%) для инъекций вводят подкожно, внутривенно и в клизмах при обезвоживании организма и при интоксикациях, а также применяют для промывания ран, глаз, слизистой оболочки носа, а также для растворения различных лекарственных препаратов.


Гипертонические растворы NaCI (3-5-10%) применяют наружно в виде компрессов и примочек при лечении гнойных ран. Применение таких компрессов способствует по законом осмоса отделению гноя из ран и плазмолизу бактерий (антимикробное дейстие). 2-5%-ный раствор NaCI назначают внутрь для промывания желудка при отравлении AgNO3, который при этом превращается в малорастворимый и нетоксичный хлорид серебра:

Ag+ + CI- = AgCI(т)


Сода питьевая (натрий гидрокарбонат, сода двууглекислая) NaHCO3 используется при различных заболеваниях, сопровождающихся повышенной кислотностью - ацидозом (диабет и др.). Механизм снижения кислотности заключается во взаимодействии NaHCO3 с кислыми продуктами. При этом образуются натриевые соли органических кислот, которые в значительной мере выводятся с мочой, и углекислый газ, покидающий организм с выдыхаемым воздухом:

NaHCO3(p) + RCOOH (p) → RCOONa(p) + H2O(ж) + CO2(г)

Используют NaHCO3 и при повышенной кислотности желудочного сока, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки. При приеме NaHCO3 протекает реакция нейтрализации избыточной соляной кислоты:

NaHCO3(р) + HCl(р) = NaCl(р) + H2O(ж) + CO2(г)

Следует иметь в виду, что применение питьевой соды должно быть осторожным, т.к. может вызвать ряд побочных эффектов.

Растворы питьевой соды применяют в виде полосканий, промываний при воспалительных заболеваниях глаз, слизистых оболочек верхних дыхательных путей. Действие NaHCO3 в качестве антисептического средства основано на том, что в результате гидролиза водный раствор соды проявляет слабощелочные свойства:

NaHCO3 + H2ONaOH + H2CO3

При воздействии щелочей на микробные клетки происходит осаждение клеточных белков и вследствие этого гибель микроорганизмов.


Глауберова соль (сульфат натрия) Na2SO4∙10H2O применяют в качестве слабительного средства. Эта соль медленно всасывается из кишечника, что приводит к поддержанию повышенного осмотического давления в полости кишечника в течение длительного времени. В результате осмоса происходит накопление воды в кишечнике, содержимое его разжижается, сокращения кишечника усиливаются, и каловые массы быстрее выводятся.


Бура (тетраборат натрия) Na2B4O7∙10H2O применяют наружно как антисептическое средство для полосканий, спринцеваний, смазываний. антисептическое действие буры аналогично действию питьевой соды и связано с щелочной реакцией среды водного раствора этой соли, а также с образованием борной кислоты:

Na2B4O7 + 7H2O ↔ 4H3BO3 + 2NaOH


Гидроксид натрия в виде 10%-ного раствора NaOH входит в состав силамина, применяемого в ортопедической практике для отливки огнеупорных моделей при изготовлении цельнолитых протезов из кобальтохромового сплава.


Радиоактивны изотоп 24Na в качестве метки применяют для определения скорости кровотока, кроме того, он используется для лечения некоторых форм лейкемии.


Калий. Cодержание калия в организме человека массой 70кг составляет примерно 160г (4090 ммоль). Калий является основным внутриклеточным катионом, составляя 2/3 от общего количества активных клеточных катионов. В большинстве случаев калий является антагонистом натрия.

Из общего количества калия, содержащегося в организме, 98% находится внутри клеток и лишь около 2% - во внеклеточной жидкости. Калий распространен по всему организму. Его топография: печень, почки, сердце, костная ткань, мышцы, кровь, мозг и т.д.

Ионы калия К+ играют важную роль в физиологических процессах:

  • сокращение мышц

  • в нормальном функционировании сердца

  • участвует в передаче нервных импульсов

  • в обменных реакциях

  • активизирует работу ряда ферментов, находящихся внутри клетки

  • регулирует кислотно-щелочное равновесие

  • Обладает защитными свойствами против нежелательного действия избытка натрия и нормализует давление крови. В организме людей, употребляющих в пищу много богатых калием овощей, – вегетарианцев – количество калия и натрия находятся в равновесии. Эти люди чаще всего имеют более низкие показатели кровяного давления, нежели их сограждане, увлекающиеся мясом.

  • Оказывает противосклеротическое действие

  • Калий обладает способностью усиливать образование мочи

Взрослый человек обычно потребляет с пищей 2 – 3 г калия в сутки. Концентрация ионов калия во внеклеточной жидкости, включая плазму, составляет в норме 3,5 – 5,5 ммоль/л, а концентрация внутриклеточноко калия – 115 – 125 ммоль/л.

Рубидий и цезий. По содержанию в организме человека рубидий и цезий относятся к микроэлементам. Они постоянно содержатся в организме, но биологическая роль их еще не выяснена.

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. 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.

Являясь полным аналогом калия, рубидий также накапливается во внутриклеточной жидкости и может в различных процессах замещать эквивалентное количество калия. Синергизм (хим.) – одновременное комбинированное воздействие двух (или более) факторов, характеризующихся тем, что такое совместное действие значительно превосходит эффект каждого отдельно взятого компонента. Синергист калия – рубидий активирует многие те же самые ферменты, что и калий.

Радиоактивные изотопы 137Cs и 87Rb используют в радиотерапии злокачественных опухолей, а также при изучении метаболизма калия. Благодаря быстрому распаду их можно даже вводить в организм, не опасаясь длительного вредного воздействия.


Франций. Это радиоактивный химический элемент, полученный искусственным путем. Имеются данные, что франций способен избирательно накапливаться в опухолях на самых ранних стадиях их развития. Эти наблюдения могут оказаться полезными при диагностике онкологических заболеваний.


Таким образом, из элементов IA-группы физиологически активны Li, Rb, Cs, а Na и K – жизненно необходимы. Близость физико-химических свойств Li и Na, обусловленная сходством электронного строения их атомов, проявляется и в биологическом действии катионов (накопление во внеклеточной жидкости, взаимозамещаемость). Аналогичный характер биологического действия катионов элементов больших периодов – K+, Rb+, Cs+ (накопление во внутриклеточной жидкости, взаимозамещаемость) также обусловлена сходством их электронного строения и физико-химических свойств. На этом основано применение препаратов натрия и калия при отравлении солями лития и рубидия.

3. Пути поступления щелочных металлов

в организм человека


Пути поступления химических элементов в организм человека разнообразны, они представлены на схеме:

hello_html_m3c1e3993.gif

человек


В процессе эволюции от неорганических веществ к биоорганическим основой использования тех или иных химических элементов при создании биосистем является естественный отбор.

В таблице приведены данные о содержании элементов IА группы – щелочных металлов – в земной коре, морской воде, растительных, животных организмах и в организме человека (массовая доля в %).

Из таблицы видно, что чем больше распространенность элемента в земной коре, тем больше его и в организме человека.



Li

Na

K

Rb

Cs

Земная кора

6,5∙10-3

2,6

2,5

0,03


точных данных

нет

Почва

3∙10-3

0,63

1,36

5∙10-3

Морская вода

1,5∙10-5

1,06

0,038

2∙10-5

Растения

1∙10-5

0,02

0,3

5∙10-4

Животные

10-4

0,1

0,27

10-5

Человек

10-4

0,08

0,23

10-5

10-4

Наиболее необходимые для организма человека щелочные металлы – это натрий и калий. В организм человека почти все элементы, в основном, поступают с пищей.


Источники лития.

Литий содержится в некоторых минеральных водах, а также в морской и каменной соли. Содержится он и в растениях, но концентрация его, как и любых микроэлементов, зависит не только от вида и части растения, но и от времени года и даже суток, от условий сбора и погоды, а также от местности, где растет это растение.

В нашей стране литий исследовали сотрудники Института геохимии имени акад. В. И. Вернадского в Москве. Было установлено, что наземные части растений богаче литием, чем корни. Больше всего лития в растениях семейства розовых, гвоздичных, пасленовых, к которым относятся помидоры и картофель. Хотя в рамках одного семейства разница в его содержании может быть огромной — в несколько десятков раз. Зависит это от географического положения и содержания лития в почве.


Источники натрия.

Натрий присутствует в различных пищевых добавках в виде глутамата натрия (ароматизатора), сахарина натрия (подсластитель), нитрата натрия (консервант), аскорбат натрия (антиоксидант) и бикарбоната натрия (пищевая сода) а так же в некоторых лекарственных средствах (антациды). Однако большинство натрия в рационе содержится в соли.
Уровень NaCl относительно мал во всех пищевых продуктах, которые не подвергались специальной обработке. Тем не менее, соль применяется как консервант и ароматизатор в течение нескольких столетий. Она так же используется как крaситель, наполнитель и с целью контроля над процессом брожения (например при выпечке хлеба). По этой причине она добавляется в такие пищевые продукты как ветчина, сосиски, бекон и другие мясные продукты, копченую рыбу и мясо, консервированные овощи, большинство сортов масла, маргарин, cыр, несладкие пищевые продукты, закуски и в хлебные злаки, которые мы едим на завтрак.

Рекомендованная норма натрия составляет 1,5 грамма в день. Избыток соли в рационе ассоциирован с повышением вероятности возникновения рака желудка и вреден для почек, особенно в том случае, если в них есть какие либо нарушения мочевыделительной системы. Избыток соли - один из ведущих факторов образа жизни, который приводит к гипертонии. В том случае, если гипертония протекает малосимптомно, она повышает риск сердечно-сосудистых заболеваний и инсульта. Современные рекомендации по профилактике гипертонии показали, что наиболее эффективная диета для профилактики и лечения повышенного кровяного давления должна содержать минимум натрия и жиров и включать большие количества нежирных молочных продуктов (источник кальция), фрукты и овощи (источник калия). Таким образом, важно изменить диету в целом, а не сосредотачиваться на каком либо её компоненте. К другим важным позитивным факторам относится физическая активность, нормальный вес тела.
Люди, страдающие от заболеваний почек, и очень маленькие дети не могут переносить потребление больших количеств натрия, потому что их почки не справляются с его выведением. По этой причине не стоит присаливать пищу детям младшего возраста.

По закону на этикетках пищевых продуктов должно указываться содержание натрия, но некоторые производители пренебрегают этим правилом и указывают количество соли.

Помним: «Поваренная соль может насолить нашему здоровью

Источники калия.

Лучший источник калия – растительная пища. Это – арбузы, дыни, апельсины, мандарины, бананы, сухофрукты (инжир, абрикосы, шиповник). Богаты калием ягоды – брусника, земляника, черная и красная смородина. Много калия и в овощах (особенно в картофеле), бобовых, изделиях из муки грубого помола, рисе.

Реакция организма на недостаток калия.

При недостатке калия в организме наблюдаются мышечная слабость, вялость кишечника, нарушения сердечной деятельности.

«Еще не встала – уже устала» - так образно и доступно характеризют дефицит калия в организме доктора. Пониженное содержание калия в организме обычно приводит к астении (психическому и физическому истощению, быстрой утомляемости), нарушению функции почек и истощению функции коры надпочечников. Существует риск нарушения обменных процессов и проводимости в миокарде.

Дефицит калия снижает работоспособность, замедляет заживления ран, ведёт к нарушению нервно-мышечной проводимости. Отмечается сухость кожных покровов, тусклость и слабость волос (это является предметом серьёзных переживаний особенно для женщин и девушек).

Может наступить внезапная смерть при увеличении нагрузок. Наблюдается плохая передача нервных импульсов. Снижают усвоение калия мочегонные средства (диуретики). При приготовлении пищи необходимо обращать внимание на то, что соединения калия водорастворимы. Это обстоятельство обязывает мыть продукты, его содержащие, до их измельчения и готовить их в небольшом количестве воды.

Кстати, народная медицина считает, что страстное желание употреблять алкоголь связано с недостатком калия в организме.

При калиевом истощении применяют калия хлорид KCl 4 - 5 раз в день по 1г.

Реакция организма на избыток калия.

При избытке калия в организме угнетены основные функции сердца: уменьшение возбудимости сердечной мышцы, урежение ритма сердечных сокращений, ухудшение проводимости, ослабление силы сокращений сердца. В больших концентрациях ионы калия вызывают остановку сердца в диастоле (фаза сокращения желудочков сердца). Токсическая доза калия составляет 6 г. Летальная доза – 14 г. Соли калия могут быть токсичны для организма за счет аниона, связанного с ионом калия, это, например, KCN (цианид калия).

Чтобы регулировать содержание этих биогенных элементов, можно учитывать данные, представленные в следующей таблице.

hello_html_1b37f05.jpg

4. Практическая часть


Опыт 1. Окрашивание пламени соединениями.

Один из способов качественного обнаружения соединений щелочных металлов основан на их способности окрашивать пламя горелки.

В пробирки нужно налить растворы солей щелочных металлов. Железную проволоку промыть в соляной кислоте, а затем прокалить в пламени горелки.

Затем необходимо смочить проволоку раствором исследуемой соли и внести ее в пламя.

Соли, содержащие катионы лития, а также сам литий окрашивают пламя в красный цвет, катионы натрия и металл натрий – в желтый, катионы калия и металл калий окрашивают пламя в фиолетовый цвет. Для лучшего наблюдения можно рассматривать цвет через синее стекло.


Таким образом были обнаружены ионы Li+, Na+ и К+ в растворах солей LiCl, NaCl, Na2CO3, Na2SO4, NaNO3, KCl, KNO3, K2CO3.


Опыт 2. Взаимодействие щелочных металлов с водой.

В стакан с водой внести тщательно очищенный от оксидной пленки кусочек металла. После растворения металла исследовали среду раствора с помощью фенолфталеина.

Такой опыт проведи с кусочками лития, натрия и калия. Наиболее активно шла реакция с калием, она сопровождалась горением калия, наблюдались фиолетовые искры, выделение газа. Натрий реагировал с водой, выделяя желтые искры, а реакция лития была наиболее спокойна.

Образовавшиеся растворы с фенолфталеином окрасились в малиновый цвет, что указало на присутствие в растворе щелочи.

2Li +2H2O = 2LiOH + H2

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

2K + 2H2O = 2KOH + H2


Опыт 3. Гидролиз солей натрия и калия.

Характер среды растворов солей исследуется с помощью кислотно-основных индикаторов.


Универсальные индикаторные бумажки, опущенные в растворы солей щелочных металлов, образованных слабыми кислотами Na2CO3 и К2СО3, окрасились в синий цвет, что говорит о щелочной реакции растворов. в растворах произошел гидролиз – взаимодействии солей с молекулами воды:

Na2CO3 ↔ 2Na+ + CO32-

CO32- + H2O ↔ HCO3- + OH-

Na2CO3 + H2ONaHCO3 + NaOH

Растворы солей сильных кислот NaNO3, KNO3, NaCl, KCl, LiCl показали нейтральную среду (цвет индикаторной бумажки не изменился), значит гидролиза этих солей не происходит





hello_html_m46cfcdf0.jpg




Выводы


Почему так важно знать содержание в организме химических элементов?

Химические элементы не синтезируются, в отличие от многих органических веществ, в организме, а поступают извне с пищей, воздухом, через кожу и слизистые. Поэтому определение химических элементов позволяет узнать о том:

  • насколько Ваш организм соответствует идеалу (кстати, около 20% людей не имеют никаких отклонений и, таким образом, живут в гармонии с природой);

  • правильно ли Вы питаетесь, обеспечивает ли Ваш рацион необходимый набор питательных веществ;

  • наносят ли вред организму вредные привычки;

  • насколько безопасна среда, в которой Вы живете; пища, которую Вы употребляете; Ваше рабочее место;

  • хорошо ли функционируют Ваш желудок, кишечник, печень, почки, кожа, регулируя процессы всасывания и выведения питательных веществ;

  • нет ли у Вас хронических заболеваний или предрасположенности к ним;

  • правильно ли Вы лечитесь.

Какие заболевания наиболее тесно связаны с дисбалансом элементов?

В первую очередь, это:

  • снижение иммунитета;

  • болезни кожи, волос, ногтей;

  • сколиоз, остеопороз, остеохондроз;

  • гипертония;

  • аллергозы, в том числе бронхиальная астма;

  • диабет, ожирение;

  • заболевания сердечно-сосудистой системы;

  • болезни крови (анемия);

  • дисбактериоз кишечника, хронические гастриты, колиты;

  • бесплодие, снижение потенции у мужчин;

  • нарушение роста и развития у детей.

Многолетний опыт работы врачей показывает, что более 80% населения имеют более или менее выраженный дисбаланс микроэлементов. Поэтому, если у Вас имеются какие-нибудь из этих проблем, вам стоит обратить на это внимание!

Многие учёные считают, что в живом организме не только присутствуют все химические элементы, но каждый из них выполняет определённую биологическую функцию.

Мы выяснили биологическую роль лишь одной группы химических элементов. Щелочные металлы – чрезвычайно важны для здоровья человека, как и большинство других. Очень важно для состояния здоровья человека соблюдение оптимальной концентрации каждого элемента: вреден как недостаток элемента, так и его избыток.

Стабильность химического состава организма является одним из важнейших и обязательных условий его нормального функционирования.

Существует ошибочное, хотя и широко распространенное, мнение о возможности коррекции дисбаланса элементного состава организма человека путем обогащения рациона питания теми или иными продуктами, содержащими необходимые минеральные элементы. Однако следует принимать во внимание то, что присутствие в пищевых продуктах и воде необходимых макро-и микроэлементов (что особенно очевидно для жителей сельских территорий) зависит в значительной степени от так называемого "локального биогеохимического круговорота" элементов, который определяет содержание макро- и микроэлементов в пищевых растениях и животных.

Дефицит или избыток тех или иных элементов в организме человека, как правило, является следствием дефицита или избытка этих элементов, проходящих по пищевой цепи: от почвы - к растениям и животным - к человеку. При развивающемся дефиците любого элемента недостаточно пищевой коррекции, даже если для этой цели используются продукты из других регионов, почвы которых обогащены необходимым микроэлементом.

Только индивидуальный подбор специальных минеральных и других препаратов, направленных на нормализацию микроэлементного баланса организма, окажет реальную и эффективную помощь при развившемся патологическом состоянии.

В заключении приведем заповеди народной и научной медицины, которые надо знать всем:


Все связано со всем.

Все должно куда-то деваться.

Природа знает лучше.

Ничто не дается даром.

Используемая литература


1. Габриелян О.С. Химия, 9 класс, Учебник для ОУ заведений. - М. «Дрофа», 2001

2. Глинка Н.Л. Общая химия, Учебное пособие для вузов. – Л. «Химия», 1983

3. Общая химия. Химия биогенных элементов. Учебник для мед. спец. вызов. Ю.А.Ершов и др. – М. «Высшая школа», 1993

4. Сычев А.П., Фадеев Г.Н. Химия металлов. Учебное пособие. – М. «Просвещение», 1984

5. MHTML. Document. интегрированный урок «Щелочные металлы». Фестиваль «Открытый урок», 2003

6. www.inmoment.ru/beauty/health-body/lithium.html

7. http://rre.dgu.ru/res/1september/articlef.php-ID-200001104.htm




Выбранный для просмотра документ Щелочные металлы.ppt

библиотека
материалов
 Пономарев Олег Коршунов Артем 10 класс
Цель – изучить биологическую роль щелочных металлов для человеческого органи...
Общая характеристика элементов IА-группы Период	Элемент I A-группы	Порядковый...
Открытие и распространение в природе Li	1817г.	Греч. литос - камень	редкий Na...
Свойства атомов Li	2s1		 Увеличивается радиус атомов; ослабевает связь валент...
Cвойства простых веществ Li Na K Rb Cs Fr Увеличивается химическая активность...
Применение Li	 В ядерной энергетике, в качестве топлива для ракет, в керамиче...
Важнейшие соединения Оксиды Э2О и пероксиды Э2О2 Na2O2 – отбеливатель, для ре...
NaHCO3 – пищевая сода (в быту), питьевая (в медицине); К2СО3 – поташ, для пр...
Биологическая роль s-элементов IA-группы. Применение в медицине
Содержание в организме Массовые доли Li – 0,0001% Na – 0,08% K – 0,23% Rb – 0...
ЛИТИЙ Около 70мг; концентрируется в печени, почках, селезенке, легких, крови;...
НАТРИЙ Около 60г; NaCl, Na3PO4, NaHCO3; распределен по всему организму: в сыв...
Недосол на столе, пересол – на спине и в загрудинных болях (гипертония)
КАЛИЙ Около 160г; Калий содержат почти все органы: печень, почки, сердце, кос...
РУБИДИЙ И ЦЕЗИЙ Есть во всех органах в микроколличествах; В основном, рубидий...
человек
Содержание щелочных металлов в окружающей среде 	Li	Na	K	Rb	Cs Земная кора	0,...
Пищевые источники Литий: минеральная вода, морская соль, растения розовые, гв...
Калий: арбузы, дыни, апельсины, бананы, мандарины; ягоды – брусника, земляник...
Практическая часть Опыт 1. Качественное определение ионов Li, Na, K - по окра...
ВЫВОДЫ Стабильность химического состава организма является одним из важнейших...
26 1

Описание презентации по отдельным слайдам:

№ слайда 1  Пономарев Олег Коршунов Артем 10 класс
Описание слайда:

Пономарев Олег Коршунов Артем 10 класс

№ слайда 2
Описание слайда:

№ слайда 3 Цель – изучить биологическую роль щелочных металлов для человеческого органи
Описание слайда:

Цель – изучить биологическую роль щелочных металлов для человеческого организма. Общая характеристика и особенности строения атомов каждого элемента, а также свойства образуемых ими веществ; нахождение элемента в организме; потребности организма в нем; влияние избытка и недостатка элемента на здоровье человека; природные источники; способы обнаружения элемента.

№ слайда 4 Общая характеристика элементов IА-группы Период	Элемент I A-группы	Порядковый
Описание слайда:

Общая характеристика элементов IА-группы Период Элемент I A-группы Порядковый номер 2 Li 3 3 Na 11 4 K 19 5 Rb 37 6 Cs 55 7 Fr 87

№ слайда 5 Открытие и распространение в природе Li	1817г.	Греч. литос - камень	редкий Na
Описание слайда:

Открытие и распространение в природе Li 1817г. Греч. литос - камень редкий Na 1807г. Араб. натрун – сода NaCl, NaNO3, Na2SO4, Na2CO3 K 1807г. Араб. алкали – щелочь KCl, KCl·MgCl2 Rb 1861г. Лат. rubidus – темно-красный редкий Cs 1860г. Лат. caesius – голубой редкий Fr 1939г. В честь Франции получают искусственно

№ слайда 6 Свойства атомов Li	2s1		 Увеличивается радиус атомов; ослабевает связь валент
Описание слайда:

Свойства атомов Li 2s1 Увеличивается радиус атомов; ослабевает связь валентного электрона с ядром; атомы легко отдают электрон; Ме - ē → Ме+ атом катион Na 3s1 K 431 Rb 5s1 Cs 6s1 Fr 7s1

№ слайда 7 Cвойства простых веществ Li Na K Rb Cs Fr Увеличивается химическая активность
Описание слайда:

Cвойства простых веществ Li Na K Rb Cs Fr Увеличивается химическая активность 4Li + O2 = 2Li2O (оксид) 2Na + O2 = Na2O2 (пероксид) 2Na + Cl2 = 2NaCl (хлорид) 2Na + 2Н2О = 2NaОН + Н2↑ 2Na + Н2 = 2NaН (гидрид)

№ слайда 8 Применение Li	 В ядерной энергетике, в качестве топлива для ракет, в керамиче
Описание слайда:

Применение Li В ядерной энергетике, в качестве топлива для ракет, в керамической, стекольной промышленности. Na В атомной энергетике, металлургии, промышленности органического синтеза. K В сельском хозяйстве для питания растений. Rb Для изготовления фотоэлементов. Cs

№ слайда 9 Важнейшие соединения Оксиды Э2О и пероксиды Э2О2 Na2O2 – отбеливатель, для ре
Описание слайда:

Важнейшие соединения Оксиды Э2О и пероксиды Э2О2 Na2O2 – отбеливатель, для регенерации кислорода. Щелочи ЭОН NaOH, KOH - для очистки нефтепродуктов, в производстве мыла и волокон. Соли: карбонаты, сульфаты, хлориды, нитраты. Na2CO3∙10H2O – в производстве стекла, мыла, бумаги;

№ слайда 10 NaHCO3 – пищевая сода (в быту), питьевая (в медицине); К2СО3 – поташ, для пр
Описание слайда:

NaHCO3 – пищевая сода (в быту), питьевая (в медицине); К2СО3 – поташ, для производства жидкого мыла, тугоплавкого стекла; Na2SO4∙10Н2О глауберова соль, слабительное; NaCl – поваренная соль, как пищевая, в химической промышленности.

№ слайда 11 Биологическая роль s-элементов IA-группы. Применение в медицине
Описание слайда:

Биологическая роль s-элементов IA-группы. Применение в медицине

№ слайда 12 Содержание в организме Массовые доли Li – 0,0001% Na – 0,08% K – 0,23% Rb – 0
Описание слайда:

Содержание в организме Массовые доли Li – 0,0001% Na – 0,08% K – 0,23% Rb – 0,00001% Cs – 0,0001% Fr - отсутств. Na и К – макроэлементы, Li, Rb, Cs – микроэлементы Присутствуют в организме – в виде катиона Э+.

№ слайда 13
Описание слайда:

№ слайда 14 ЛИТИЙ Около 70мг; концентрируется в печени, почках, селезенке, легких, крови;
Описание слайда:

ЛИТИЙ Около 70мг; концентрируется в печени, почках, селезенке, легких, крови; максимальное количество - в мышцах человека; лечит кожные заболевания, депрессию, агрессивность, наркоманию, болезни сердца; ведутся дополнительные исследования.

№ слайда 15 НАТРИЙ Около 60г; NaCl, Na3PO4, NaHCO3; распределен по всему организму: в сыв
Описание слайда:

НАТРИЙ Около 60г; NaCl, Na3PO4, NaHCO3; распределен по всему организму: в сыворотке крови, спинномозговой жидкости, глазной жидкости, пищеварительных соках, желчи, почках, коже, костной ткани, легких, мозге; при изменении содержания натрия в организме происходят нарушения функций нервной, ССС, гладких и скелетных мышц; суточная потребность – 1грамм.

№ слайда 16 Недосол на столе, пересол – на спине и в загрудинных болях (гипертония)
Описание слайда:

Недосол на столе, пересол – на спине и в загрудинных болях (гипертония)

№ слайда 17 КАЛИЙ Около 160г; Калий содержат почти все органы: печень, почки, сердце, кос
Описание слайда:

КАЛИЙ Около 160г; Калий содержат почти все органы: печень, почки, сердце, костная ткань, мышцы, кровь, мозг и т.д. Физиологические функции: сокращение мышц, функционирование сердца, передача нервных импульсов, в обменных реакциях, регулирует кислотно-щелочное равновесие, нормализует давление крови, оказывает противосклеротическое действие и др. Суточная потребность – 2-3г.

№ слайда 18 РУБИДИЙ И ЦЕЗИЙ Есть во всех органах в микроколличествах; В основном, рубидий
Описание слайда:

РУБИДИЙ И ЦЕЗИЙ Есть во всех органах в микроколличествах; В основном, рубидий – в мышцах, цезий – в кишечнике; Стимулируют кровообращение, эффективны при гипертониях; Изотопы Rb(87) и Cs(137) - при лечении злокачественных опухолей; Биологическая роль до конца не выяснена.

№ слайда 19 человек
Описание слайда:

человек

№ слайда 20 Содержание щелочных металлов в окружающей среде 	Li	Na	K	Rb	Cs Земная кора	0,
Описание слайда:

Содержание щелочных металлов в окружающей среде Li Na K Rb Cs Земная кора 0,0065 2,6 2,5 0,03 Нет точных данных Почва 0,003 0,63 1,36 0,005 Морская вода 0,0001 1,06 0,038 0,0002 Растения 0,0001 0,02 0,3 0,0005 Животные 0,0001 0,1 0,27 0,0001 Человек 0,0001 0,08 0,23 0,0001 0,0001

№ слайда 21 Пищевые источники Литий: минеральная вода, морская соль, растения розовые, гв
Описание слайда:

Пищевые источники Литий: минеральная вода, морская соль, растения розовые, гвоздичные, пасленовые Натрий: пищевая соль, пищевые добавки (глутомат натрия, сахарин натрия, нитрат натрия и др.) Помним: «Поваренная соль может насолить вашему здоровью!»

№ слайда 22 Калий: арбузы, дыни, апельсины, бананы, мандарины; ягоды – брусника, земляник
Описание слайда:

Калий: арбузы, дыни, апельсины, бананы, мандарины; ягоды – брусника, земляника, смородина; картофель, бобовые, изделиях из муки грубого помола, рис. Если калия недостаток – «Еще не встала – уже устала» Если калия избыток – угнетены основные функции сердца

№ слайда 23
Описание слайда:

№ слайда 24 Практическая часть Опыт 1. Качественное определение ионов Li, Na, K - по окра
Описание слайда:

Практическая часть Опыт 1. Качественное определение ионов Li, Na, K - по окрашиванию пламени горелки. Опыт 2. Сравнение химической активности Li, Na и K по реакции c водой.

№ слайда 25
Описание слайда:

№ слайда 26 ВЫВОДЫ Стабильность химического состава организма является одним из важнейших
Описание слайда:

ВЫВОДЫ Стабильность химического состава организма является одним из важнейших и обязательных условий его нормального функционирования. Заповеди народной медицины: Все связано со всем. Все должно куда-то деваться. Природа знает лучше. Ничто не дается даром.



Самые низкие цены на курсы переподготовки

Специально для учителей, воспитателей и других работников системы образования действуют 50% скидки при обучении на курсах профессиональной переподготовки.

После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца с присвоением квалификации (признаётся при прохождении аттестации по всей России).

Обучение проходит заочно прямо на сайте проекта "Инфоурок", но в дипломе форма обучения не указывается.

Начало обучения ближайшей группы: 27 сентября. Оплата возможна в беспроцентную рассрочку (10% в начале обучения и 90% в конце обучения)!

Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: https://infourok.ru

Краткое описание документа:

Настало время, когда каждый должен задуматься сам над своим здоровьем и не только над своим.  Школьный предмет химии может стать источником знаний о здоровье.   Доказано, что в живом организме присутствуют почти все химические элементы и каждый выполняет свою биологическую роль. Мы выбрали самую первую группу химических элементов периодической системы Д.И.Менделеева.    Цель данного исследования – изучить биологическую роль щелочных металлов для человеческого организма. В ходе работы выяснены следующие вопросы для каждого металла IА группы:   •            общая характеристика и особенности строения атомов элемента, а также свойства образуемых ими веществ; •               нахождение элемента в организме; •               потребности организма в нем; •               влияние избытка и недостатка элемента на здоровье человека; •               природные источники; •               способы обнаружения элемента.    Продуктами научно-исследовательской работы являются реферат по теме «Щелочные металлы – химические и биогенные элементы», презентация «Биологическая роль щелочных металлов» и текстовое сопровождение к презентации. 

Общая информация

К учебнику: Химия. 9 класс. Учебник. Габриелян О.С. М.: 2014 - 320с.

К уроку: § 14. Щелочные металлы

Номер материала: 53919040143

Похожие материалы

2017 год объявлен годом экологии и особо охраняемых природных территорий в Российской Федерации. Министерство образования и науки рекомендует в 2017/2018 учебном году включать в программы воспитания и социализации образовательные события, приуроченные к году экологии.

Учителям 1-11 классов и воспитателям дошкольных ОУ вместе с ребятами рекомендуем принять участие в международном конкурсе «Законы экологии», приуроченном к году экологии. Участники конкурса проверят свои знания правил поведения на природе, узнают интересные факты о животных и растениях, занесённых в Красную книгу России. Все ученики будут награждены красочными наградными материалами, а учителя получат бесплатные свидетельства о подготовке участников и призёров международного конкурса.

Конкурс "Законы экологии"