Биологическая роль S -элементов

В организме человека щелочные металлы (Са, Mg, Na, К) находятся исключительно в ионном виде. Поскольку степени окисленитя s-элементов постоянны, окислительно-восстановительные реакции в живых системах им не свойственны.

Ионы Са, Na и К протолитически не активны, соли их в водных растворах не гидролизуются и нейтральны.

Кальций образует достаточно большое количество малорастворимых солей: оксалат СаС₂О_4, сульфат Са, карбонат СаСО₃, фторид кальция, фосфаты. Из периодической таблицы Менделеева видно, что натрий имеет сходство с калием, а магний с кальцием. В организме эти пары элементов, а точнее ионов оказываются антагонистами: К⁺ и Mg²⁺ преимущественно внутриклеточные ионы, а Na⁺ и Са²⁺ -внеклеточные. Са, Mg, Na, К вместе с хлором создают электролитный фон организма, кроме того, они являются активаторами некоторых ферментов. Кальций входит в состав неорганического вещества костной ткани, участвует в процессе свертывания крови, играет важную роль в мышечном сокращении.

Задачи

ЗАДАЧА 1. В МЕДИЦИНСКОЙ ПРАКТИКЕ ЧАСТО ПОЛЬЗУЮТСЯ 0,9% РАСТВОРОМ NaCI (p=1г/мл). ВЫЧИСЛИТЬ: а) МОЛЯРНУЮ КОНЦЕНТРАЦИЮ И ТИТР ЭТОГО РАСТВОРА; б) МАССУ СОЛИ, ВВЕДЕННУЮ В ОРГАНИЗМ ПРИ ВЛИВАНИИ 400 МЛ ЭТОГО РАСТВОРА.

Решение

С(х)= ω·ρ·10 / М(х); Т=С(х)· М(х) /1000; Т(х)= m(х) / V_р-ра(мл);

С(NaCI) = 0,9·1·10 /58,5 = 0,154 моль/л;

Т(NaCI) = 0,154·58,5 /1000 =0,00900 г/мл;

m (NaCI) = 0,00900 г/мл·400 мл = 3,6 г

Ответ: С(NaCI) =0,154 моль/л; Т(NaCI) = 0,00900 г/мл; m (NaCI) =3,6 г

ЗАДАЧА 2. ВЫЧИСЛИТЬ, СКОЛЬКО г И СКОЛЬКО МОЛЬ РАСТВОРЕННОГО ВЕЩЕСТВА СОДЕРЖИТСЯ В ЗАДАННОЙ МАССЕ РАСТВОРА С УКАЗАННОЙ МАССОВОЙ ДОЛЕЙ ВЕЩЕСТВА:

а) 200г 8,4%-ного раствора NaHCO₃; б) 300 г 11,1%-ного раствора СаС1₂.

Решение

ω = m (х) / m р-ра· 100% m (х)= ω· m р-ра /100% ν(х) = m (х) /М(х);

а) m (NaHCO₃)= 8,4·200/100=16,8 г; ν(NaHCO₃)=16,8 г/84 г/моль=0,2 моль;

б) m(СаС1₂)= 11,1·300 /100 =33,3 г; ν(СаС1₂)=33,3 г/111 г/моль =0,3 моль

ЗАДАЧА 3. ИМЕЕТСЯ СМЕСЬ КАЛЬЦИЯ, ОКСИДА КАЛЬЦИЯ И КАРБИДА КАЛЬЦИЯ С МОЛЯРНЫМ СООТНОШЕНИЕМ КОМПОНЕНТОВ 1:3:4 (В ПОРЯДКЕ ПЕРЕЧИСЛЕНИЯ ). КАКОЙ ОБЪЕМ ВОДЫ МОЖЕТ ВСТУПИТЬ В ХИМИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С 35 г ТАКОЙ СМЕСИ?

Решение

Пусть в исходной смеси содержалось  х моль Са, тогда ν (СаО) = 3х, ν(СаС₂)=4х. Общая масса смеси равна: 40х +56·3х + 64·4х+35, откуда х=0,0754 моль. При взаимодействии данной смеси с водой происходят следующие реакции:

          Са + 2Н₂О = Са(ОН)₂+ Н₂

           СаО +Н₂О = Са(ОН)₂

           СаС₂+ 2Н₂О = Са(ОН)₂ +С₂Н₂

В первую роеакцию вступает 2х моль Н₂О, во вторую-3х и в третью- 2·4х=8 моль Н₂О, т.е. 13х= 13·0,0754=0,980 моль.

Масса прореагировавшей воды равна ν·М(Н₂О) =0,98·18-17,6 г

Объем воды равен 17,6 /1 г/мл=17,6 мл

Ответ: 17,6 мл воды.

ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ ПО ТЕМЕ S -ЭЛЕМЕНТЫ

1. КАРБОНАТ КАЛИЯ В РАСТВОРЕ ВЗАИМОДЕЙСТВУЕТ:

       1) с азотной кислотой

          2) с сульфатом натрия  

        3) с углекислым газом        

       4) с хлоридом меди

Правильный ответ: 1)

2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ, КАКИХ ВЕЩЕСТВ МОЖНО ПОЛУЧИТЬ ГИДРОСУЛЬФИТ НАТРИЯ:

1) едкого натра и оксида серы(1V) 

2)Оксида натрия и оксида серы

3) серной кислоты и хлорида натрия 

  4) гидросульфида натрия и сернистой кислоты

Правильный ответ: 4)

3. ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ОЛЕУМА С ИЗБЫТКОМ NaOH ОБРАЗУЕТСЯ:

1) Na₂S         

 2) Na₂SO₃ 

3) Na₂SO₄ 

4) Na₂S₂O₃

Правильный ответ: 3)

4. В 0,5 Л РАСТВОРА СОДЕРЖИТСЯ 2 Г NAOH. МОЛЯРНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ТАКОГО РАСТВОРА РАВНА:

1 ) 0,1   

2) 4%   

3) 0,2  

   4) 0,4

Правильный ответ: 1)

5. ВРЕМЕННАЯ ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ УСТРАНЯЕТСЯ:

1) кипячением          

 2) добавлением питьевой соды

3) добавлением соли NaCI  

4) добавлением активированного угля

Правильный ответ: 1)

6. ВРЕМЕННАЯ ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ ОБУСЛОВЛЕНА СОЛЯМИ:

1) Са SO_4, MgSO₄       

2) Са (НСО₃)₂ и Mg(НСО₃)₂

 3) СаС1₂ и Са (НСО₃)₂   

4) MgС1₂ и СаС1₂

Правильный ответ:2)

7. В 1 Л РАСТВОРА NA₂SO₄ СОДЕРЖИТСЯ 0,1 МОЛЬ СУЛЬФАТ-ИОНОВ. КОЛИЧЕСТВО ИОНОВ НАТРИЯ В НЕМ РАВНО:

1) 0,1    

  2) 0,2    

3) 0,05

4) 0,001

Правильный ответ: 2)

8. ДЛЯ ПРЕДОВРАЩЕНИЯ ГИДРОЛИЗА K₂S СЛЕДУЕТ ДОБАВИТЬ:

   1) еще K₂S

2) Н₂О 

   3) КОН    

4) НС1  

5) H₂S

Правильный ответ: 4)

9. УКАЗАТЬ ПОРЯДКОВЫЙ НОМЕР ЭЛЕМЕНТА, КОТОРЫЙ НАХОДИТСЯ В ЧЕТВЕРТОМ ПЕРИОДЕ, В ГЛАВНОЙ ПОДГРУППЕ ВТОРОЙ ГРУППЫ:

1) 10   

 2) 20  

3) 30  

   4)40

Правильный ответ: 2)

10. РЕАКЦИЯ ИОННОГО ОБМЕНА ИДЕТ ДО КОНЦА В РЕЗУЛЬТАТЕ ОБРАЗОВАНИЯ ОСАДКА ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ:

1) NaOH и Mg(NO₃)₂  

 2) CaCO₃ и HCI 

 3) Cu(OH)₂ и H₂SO₄  

 4) NaOH и KNO₃

Правильный ответ: 1)

 

ПЕРЕХОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ

Общий обзор металлов

В таблице Менделеева более 90 металлов. Их положение можно показать, если в периодической системе провести условно диагональ от бора к астату. В правой верхней части (исключая элементы побочных подгрупп) - неметаллы, а в левой части расположены металлы. Вблизи диагонали- элементы с амфотерными свойствами. В атомах большинства металлов, небольшое число электронов на внешнем уровне (т.е. валентных электронов):

₁₁Na …3S¹

₁₂ Mg …3S²

₁₃AI  …3S²3P¹

₂₉Cu ….3d¹⁰4S¹

Радиусы атомов металлов больше радиусов неметаллов, находящихся в одном периоде. Поэтому металлы легче отдают электроны на образование химических связей, т.е. чаще проявляют положительную степень окисления. Характерной особенностью металлов проявление ими сильных восстановительных свойств, т.е. способность атомов отдавать электроны в химических реакциях, переходя в положительно заряженные ионы - катионы. Количественной характеристикой стремления одного металла восстанавливать ионы другого является величина Е⁰, в. Она определяется по э.д.с. гальванического элемента, создаваемого из данного металла и стандартного электрода. На основании значений Е⁰  сформировался ряд напряжений металлов, в котором справа налево увеличивается способность металлов отдавать электроны.

Электрохимический ряд напряжений металлов:

Li, K, Ba, Ca, Mg, AL, Mn, Cr, Zn, Fe, Co, Sn, H, Cu, Hg, Ag, Au

Слева направо ослабление восстановительных свойств, активности. Металлы, стоящие после водорода не вытесняют из растворов кислот водород:

Cu + НС1 ≠

Ag + Н₂ SO₄≠

Каждый металл ряда восстанавливает катионы всех следующих за ним в ряду металлов из растворов солей:

Fe + CuSO₄→ FeSO₄+ Cu

Fe⁰ -2e → Fe²⁺

Cu²⁺ + 2e → Cu⁰

Необходимо заметить, что положение некоторых металлов в периодической системе и в ряду напряжений не соответствуют друг другу. Дело в том, что за критерий химической активности металлов в периодической системе принимается энергия ионизации атомов (I). В ряду напряжений – работа превращения твердых металлов в гидратированные ионы. Такое несоответствие, например, у лития.