Dans quel groupe appartiennent les métaux alcalins ? Métaux alcalins

Métaux alcalins.

Les métaux alcalins sont des éléments du sous-groupe principal du groupe I du Tableau périodique des éléments chimiques de D. I. Mendeleïev :

lithium Li, sodium Na, potassium K, rubidium Rb, césium Cs et francium Fr.

Ces métaux sont appelés métaux alcalins car la plupart de leurs composés sont solubles dans l’eau. En slave, « lessivage » signifie « dissoudre », ce qui a déterminé le nom de ce groupe de métaux. Lorsque les métaux alcalins sont dissous dans l’eau, des hydroxydes solubles appelés alcalis se forment.

Principales caractéristiques des métaux alcalins : Dans le tableau périodique, ils viennent immédiatement après gaz inertes, donc la particularité de la structure des atomes de métaux alcalins est qu'ils contiennent un électron à un nouveau niveau d'énergie : leur configuration électronique est ns1.

Les électrons de valence des métaux alcalins peuvent être facilement éliminés car il est énergétiquement favorable pour l'atome d'abandonner un électron et d'acquérir une configuration de gaz noble.

Par conséquent, tous les métaux alcalins se caractérisent par des propriétés réductrices. Ceci est confirmé par les faibles valeurs de leurs potentiels d'ionisation (le potentiel d'ionisation de l'atome de césium est l'un des plus bas) et de leur électronégativité (EO).
Vous trouverez ci-dessous un tableau des propriétés des métaux alcalins :

Tous les métaux de ce sous-groupe ont une couleur blanc argenté.(sauf le césium jaune argenté), ils sont très mous et peuvent être coupés au scalpel. Le lithium, le sodium et le potassium sont plus légers que l’eau et flottent à sa surface et réagissent avec elle.

Les métaux alcalins se présentent dans la nature sous forme de composés contenant des cations monochargés.

De nombreux minéraux contiennent des métaux du sous-groupe principal du groupe I. Par exemple, l'orthose, ou feldspath, est constitué d'aluminosilicate de potassium K2, un minéral similaire contenant du sodium - l'albite - a la composition Na2. L'eau de mer contient du chlorure NaCl de sodium, et dans le sol - sels de potassium - sylvin KCl, sylvinite NaCl. KCl, carnallite KCl. MgCl2. 6H2O, polyhalite K2SO4. MgSO4. CaSO4. 2H2O.

Propriétés chimiques des métaux alcalins
En raison de la forte activité chimique des métaux alcalins par rapport à l’eau, à l’oxygène et à l’azote, ils sont stockés sous une couche de kérosène. Pour réagir avec un métal alcalin, un morceau la bonne taille soigneusement découpé avec un scalpel sous une couche de kérosène, dans une atmosphère d'argon, la surface du métal est soigneusement nettoyée des produits de son interaction avec l'air, et ensuite seulement l'échantillon est placé dans un récipient de réaction.

1. Interaction avec l'eau. Propriété importante des métaux alcalins- leur activité élevée par rapport à l'eau. Le lithium réagit le plus calmement (sans explosion) avec l'eau :

Lorsqu'une réaction similaire est effectuée, le sodium brûle avec une flamme jaune et une petite explosion se produit. Le potassium est encore plus actif : dans ce cas l'explosion est beaucoup plus forte, et la flamme est colorée violet.
2. Interaction avec l'oxygène. Les produits de combustion des métaux alcalins dans l'air ont des compositions différentes selon l'activité du métal.

Seul le lithium brûle dans l'air pour former un oxyde de composition stoechiométrique :

Lorsque le sodium brûle, le peroxyde de Na2O2 se forme principalement avec un petit mélange de superoxyde de NaO2 :

Les produits de combustion du potassium, du rubidium et du césium contiennent principalement des superoxydes :

Pour obtenir des oxydes de sodium et de potassium, des mélanges d'hydroxyde, de peroxyde ou de superoxyde avec un excès de métal sont chauffés en l'absence d'oxygène :

Le modèle suivant est caractéristique des composés oxygénés des métaux alcalins : à mesure que le rayon du cation du métal alcalin augmente, la stabilité des composés oxygénés contenant l'ion peroxyde O22 et l'ion superoxyde O2- augmente.

Les métaux alcalins lourds se caractérisent par la formation d'ozonides assez stables de composition EO3. Tous les composés oxygénés ont des couleurs différentes, dont l'intensité s'approfondit dans la série de Li à Cs :

Les oxydes de métaux alcalins possèdent toutes les propriétés inhérentes aux oxydes basiques : ils réagissent avec l'eau, oxydes d'acide et acides :

Les peroxydes et superoxydes présentent les propriétés d’agents oxydants forts :

Les peroxydes et superoxydes interagissent intensément avec l'eau, formant des hydroxydes :

3. Interaction avec d'autres substances. Les métaux alcalins réagissent avec de nombreux non-métaux. Lorsqu'ils sont chauffés, ils se combinent avec l'hydrogène pour former des hydrures, avec les halogènes, le soufre, l'azote, le phosphore, le carbone et le silicium pour former respectivement des halogénures, des sulfures, des nitrures, des phosphures, des carbures et des siliciures :

Lorsqu'ils sont chauffés, les métaux alcalins sont capables de réagir avec d'autres métaux pour former des composés intermétalliques. Les métaux alcalins réagissent activement (de manière explosive) avec les acides.

Les métaux alcalins se dissolvent dans l'ammoniac liquide et ses dérivés - amines et amides :

Lorsqu'il est dissous dans l'ammoniac liquide, un métal alcalin perd un électron qui est solvaté par les molécules d'ammoniac et donne à la solution une couleur bleue. Les amides résultants sont facilement décomposés par l'eau pour former de l'alcali et de l'ammoniac :

Les métaux alcalins réagissent avec les substances organiques, les alcools (formant des alcoolates) et acides carboxyliques(avec formation de sels) :

4. Détermination qualitative des métaux alcalins. Étant donné que les potentiels d'ionisation des métaux alcalins sont faibles, lorsque le métal ou ses composés sont chauffés dans une flamme, l'atome est ionisé, colorant la flamme d'une certaine couleur :

Préparation de métaux alcalins
1. Pour obtenir des métaux alcalins, ils utilisent principalement l'électrolyse des masses fondues de leurs halogénures, le plus souvent des chlorures qui forment des minéraux naturels :

cathode : Li+ + e → Li
anode : 2Cl- — 2e → Cl2
2. Parfois, pour obtenir des métaux alcalins, une électrolyse des masses fondues de leurs hydroxydes est réalisée :

Cathode : Na+ + e → Na
anode : 4OH- – 4e → 2H2O + O2
Puisque les métaux alcalins sont série électrochimique les tensions sont à gauche de l'hydrogène, alors leur production électrolytique à partir de solutions salines est impossible ; dans ce cas, les alcalis et l'hydrogène correspondants se forment.

Composés de métaux alcalins. Hydroxydes

Métaux alcalins- ce sont les éléments du 1er groupe du tableau périodique des éléments chimiques (selon la classification obsolète - éléments du sous-groupe principal du groupe I) : lithium Li, sodium N / A, potassium K, rubidium Rb, césium Cs, France Fr, et découragé Euh. Lorsque les métaux alcalins se dissolvent dans l’eau, des hydroxydes solubles se forment, appelés alcalis.

Propriétés chimiques des métaux alcalins

En raison de la forte activité chimique des métaux alcalins vis-à-vis de l'eau, de l'oxygène et parfois même de l'azote (Li, Cs), ils sont stockés sous une couche de kérosène. Pour effectuer une réaction avec un métal alcalin, un morceau de la taille requise est soigneusement découpé avec un scalpel sous une couche de kérosène, la surface du métal est soigneusement nettoyée sous atmosphère d'argon des produits de son interaction avec l'air, et alors seulement, l'échantillon est placé dans le récipient de réaction.

1. Interaction avec l'eau. Une propriété importante des métaux alcalins est leur forte activité vis-à-vis de l'eau. Le lithium réagit le plus calmement (sans explosion) avec l'eau :

Lorsqu'une réaction similaire est effectuée, le sodium brûle avec une flamme jaune et une petite explosion se produit. Le potassium est encore plus actif : dans ce cas, l’explosion est beaucoup plus forte et la flamme est colorée en violet.

2. Interaction avec l'oxygène. Les produits de combustion des métaux alcalins dans l'air ont des compositions différentes selon l'activité du métal.

· Seulement lithium brûle dans l'air pour former un oxyde de composition stoechiométrique :

· Lors de la combustion sodium principalement du peroxyde de Na 2 O 2 se forme avec un petit mélange de superoxyde de NaO 2 :

· Dans les produits de combustion potassium, rubidium Et césium contient principalement des superoxydes :

Pour obtenir des oxydes de sodium et de potassium, des mélanges d'hydroxyde, de peroxyde ou de superoxyde avec un excès de métal sont chauffés en l'absence d'oxygène :

Le modèle suivant est caractéristique des composés oxygénés des métaux alcalins : à mesure que le rayon du cation du métal alcalin augmente, la stabilité des composés oxygénés contenant l'ion peroxyde O 2 2− et l'ion superoxyde O 2− augmente.

Les métaux alcalins lourds se caractérisent par la formation de métaux assez stables ozonides composition de l’EO 3. Tous les composés oxygénés ont des couleurs différentes, dont l'intensité s'approfondit dans la série de Li à Cs :

Les oxydes de métaux alcalins ont toutes les propriétés des oxydes basiques : ils réagissent avec l'eau, les oxydes acides et les acides :

Peroxydes Et superoxydes présentent les propriétés de forte agents oxydants:

Les peroxydes et superoxydes interagissent intensément avec l'eau, formant des hydroxydes :

3. Interaction avec d'autres substances. Les métaux alcalins réagissent avec de nombreux non-métaux. Lorsqu'ils sont chauffés, ils se combinent avec l'hydrogène pour former des hydrures, avec des halogènes, du soufre, de l'azote, du phosphore, du carbone et du silicium pour former, respectivement, halogénures, sulfures, nitrures, phosphures, carbures Et siliciures:

Lorsqu'ils sont chauffés, les métaux alcalins sont capables de réagir avec d'autres métaux, formant composés intermétalliques. Les métaux alcalins réagissent activement (de manière explosive) avec les acides.

Les métaux alcalins se dissolvent dans l'ammoniac liquide et ses dérivés - amines et amides :

Lorsqu'il est dissous dans l'ammoniac liquide, un métal alcalin perd un électron qui est solvaté par les molécules d'ammoniac et donne à la solution une couleur bleue. Les amides résultants sont facilement décomposés par l'eau pour former de l'alcali et de l'ammoniac :

Les métaux alcalins interagissent avec les substances organiques, les alcools (pour former des alcoolates) et les acides carboxyliques (pour former des sels) :

4. Détermination qualitative des métaux alcalins. Étant donné que les potentiels d'ionisation des métaux alcalins sont faibles, lorsque le métal ou ses composés sont chauffés dans une flamme, l'atome est ionisé, colorant la flamme d'une certaine couleur :

Coloration de la flamme avec des métaux alcalins
et leurs connexions

Métaux alcalino-terreux.

Métaux alcalino-terreux- les éléments chimiques Groupe II tableau périodique des éléments : béryllium, magnésium, calcium, strontium, baryum et radium.

Propriétés physiques

Tous les métaux alcalino-terreux sont des substances grises solides à température ambiante. Contrairement aux métaux alcalins, ils sont nettement plus durs et ne peuvent généralement pas être coupés avec un couteau (à l’exception du strontium). La densité des métaux alcalino-terreux de numéro atomique augmente, même si une croissance n'est clairement observée qu'à partir du calcium, qui a la densité la plus faible d'entre eux (ρ = 1,55 g/cm³), le plus lourd étant le radium, dont la densité est approximativement égale à la densité du fer.

Propriétés chimiques

Les métaux alcalino-terreux ont configuration électronique externe niveau d'énergie ns², et sont des éléments s, avec les métaux alcalins. Ayant deux électrons de valence, les métaux alcalino-terreux les abandonnent facilement et, dans tous les composés, ils ont un état d'oxydation de +2 (très rarement +1).

L'activité chimique des métaux alcalino-terreux augmente avec l'augmentation numéro de série. Le béryllium sous sa forme compacte ne réagit pas avec l'oxygène ou les halogènes, même à des températures de chaleur rouge (jusqu'à 600 °C ; les réactions avec l'oxygène et d'autres chalcogènes nécessitent une température encore plus élevée, le fluor étant une exception). Le magnésium est protégé par un film d'oxyde à température ambiante et à des températures plus élevées (jusqu'à 650 °C) et ne s'oxyde plus. Le calcium s'oxyde lentement et profondément à température ambiante (en présence de vapeur d'eau) et brûle avec un léger échauffement dans l'oxygène, mais est stable dans l'air sec à température ambiante. Le strontium, le baryum et le radium s'oxydent rapidement dans l'air, donnant un mélange d'oxydes et de nitrures. Ils sont donc, comme les métaux alcalins (et le calcium), stockés sous une couche de kérosène.

Les oxydes et hydroxydes de métaux alcalino-terreux ont tendance à augmenter leurs propriétés basiques avec l'augmentation du numéro atomique : Be(OH) 2 est un hydroxyde amphotère, insoluble dans l'eau, mais soluble dans les acides (et présente également propriétés acides en présence d'alcalis forts), Mg(OH) 2 - fondation faible, insoluble dans l'eau, Ca(OH) 2 - une base forte mais légèrement soluble dans l'eau, Sr(OH) 2 - plus soluble dans l'eau que l'hydroxyde de calcium, une base forte (alcali) à températures élevées, proche du point d'ébullition de l'eau (100 °C), Ba(OH) 2 est une base forte (alcali), non inférieure en force à KOH ou NaOH, et Ra(OH) 2 est l'un des alcalis les plus forts, un substance très corrosive

Être dans la nature

Tous les métaux alcalino-terreux sont présents (dans différentes quantités) dans la nature. En raison de leur forte activité chimique, ils ne se trouvent pas tous à l’état libre. Le métal alcalino-terreux le plus répandu est le calcium, dont la quantité est de 3,38 % (en poids de la croûte terrestre). Il est légèrement inférieur au magnésium, dont la quantité est de 2,35 % (de la masse de la croûte terrestre). Le baryum et le strontium sont également courants dans la nature, représentant respectivement 0,05 et 0,034 % de la masse de la croûte terrestre. Le béryllium est un élément rare dont la quantité représente 6,10−4 % de la masse de la croûte terrestre. Quant au radium, qui est radioactif, c'est le plus rare de tous les métaux alcalino-terreux, mais il est petite quantité toujours trouvé dans les minerais d'uranium. Il peut notamment en être isolé chimiquement. Sa teneur est de 1·10−10% (de la masse de la croûte terrestre)

Aluminium.

Aluminium- un élément du sous-groupe principal du troisième groupe de la troisième période du système périodique des éléments chimiques de D. I. Mendeleïev, de numéro atomique 13. Désigné par le symbole Al(lat. Aluminium). Appartient au groupe des métaux légers. Le métal le plus répandu et le troisième élément chimique le plus abondant dans la croûte terrestre (après l'oxygène et le silicium).

Substance simple aluminium- métal argenté léger et paramagnétique blanc, facile à mouler, à couler et à usiner. L'aluminium a une conductivité thermique et électrique élevée et une résistance à la corrosion en raison de la formation rapide de films d'oxyde résistants qui protègent la surface d'une interaction ultérieure.

L'aluminium a été obtenu pour la première fois par le physicien danois Hans Oersted en 1825 par action d'un amalgame de potassium sur du chlorure d'aluminium suivie d'une distillation du mercure. La méthode moderne de production a été développée indépendamment par l'Américain Charles Hall et le Français Paul Héroux en 1886. Elle consiste à dissoudre l'oxyde d'aluminium Al 2 O 3 dans une masse fondue de cryolithe Na 3 AlF 6 suivie d'une électrolyse à l'aide d'électrodes consommables de coke ou de graphite. Cette méthode de production nécessite beaucoup d’électricité et n’est donc devenue populaire qu’au XXe siècle.

Pour produire 1 000 kg d'aluminium brut, il faut 1 920 kg d'alumine, 65 kg de cryolithe, 35 kg de fluorure d'aluminium, 600 kg de masse d'anode et 17 000 kWh d'électricité à courant continu.

Métaux alcalins - groupe substances inorganiques, éléments simples Tableaux périodiques. Ils ont tous une structure atomique similaire et, par conséquent, des propriétés similaires. Le groupe comprend le potassium, le sodium, le lithium, le césium, le rubidium, le francium et l'élément ununnium théoriquement décrit mais non encore synthétisé. Les cinq premières substances existent dans la nature, le francium est un élément radioactif créé artificiellement. Les métaux alcalins doivent leur nom à leur capacité à former des alcalis en réaction avec l'eau.

Tous les éléments du groupe sont chimiquement actifs, ils ne se trouvent donc sur Terre que dans la composition de divers minéraux, par exemple la roche, le potassium, le sel de table, le borax, le feldspath, l'eau de mer, les saumures souterraines, le nitrate chilien. Le francium accompagne souvent minerais d'uranium; rubidium et césium - minéraux avec sodium et potassium.

Propriétés

Tous les représentants du groupe sont des métaux mous ; ils peuvent être coupés avec un couteau ou pliés à la main. Extérieurement - brillant, blanc (sauf pour le césium). Le césium a un éclat doré. Léger : le sodium et le potassium sont plus légers que l'eau, le lithium flotte même dans le kérosène. Métaux classiques avec une bonne conductivité électrique et thermique. Ils brûlent, donnant à la flamme une couleur caractéristique, qui est l'une des méthodes analytiques déterminer le type de métal. Le plus « réfractaire » à point de fusion bas est le lithium (+180,5 °C). Le césium fond directement dans vos mains à une température de +28,4 °C.

L'activité dans le groupe augmente à mesure qu'il grandit masse atomique: Li →Cs. Posséder propriétés réparatrices, y compris en réaction avec l'hydrogène. Ils présentent une valence de -1. Réagir violemment avec l'eau (tous sauf le lithium - de manière explosive) ; avec des acides et de l'oxygène. Ils interagissent avec les non-métaux, les alcools, l'ammoniaque et ses dérivés, les acides carboxyliques et de nombreux métaux.

Le potassium et le sodium sont des éléments biogènes, participent à l'équilibre eau-sel et acido-basique du corps humain, et sont nécessaires à la circulation sanguine normale et au fonctionnement de nombreuses enzymes. Le potassium est important pour les plantes.

Notre corps contient également du rubidium. On l'a trouvé dans le sang, les os, le cerveau et les poumons. Il a un effet anti-inflammatoire et anti-allergique, ralentit les réactions du système nerveux, renforce le système immunitaire et a un effet positif sur la composition du sang.

Précautions

Les métaux alcalins sont très dangereux et peuvent s’enflammer et exploser simplement au contact de l’eau ou de l’air. De nombreuses réactions se produisent violemment, il est donc permis de travailler avec elles uniquement après des instructions minutieuses, en prenant toutes les précautions, en portant un masque de protection et des lunettes de sécurité.

Les solutions de potassium, de sodium et de lithium dans l'eau sont des alcalis forts (hydroxydes de potassium, de sodium, de lithium) ; le contact avec la peau provoque des brûlures profondes et douloureuses. Le contact d'alcalis, même à faibles concentrations, dans les yeux peut conduire à la cécité. Les réactions avec les acides, l'ammoniac et les alcools entraînent la libération d'hydrogène inflammable et explosif.

Les métaux alcalins sont stockés sous une couche de kérosène ou de vaseline dans des conteneurs scellés. Les manipulations avec des réactifs purs sont effectuées sous atmosphère d'argon.

Des précautions doivent être prises pour éliminer les résidus d'expériences avec des métaux alcalins. Tous les résidus métalliques doivent d'abord être neutralisés.

Application

Spécial (correctionnel)

lycée– internat pour aveugles

et enfants malvoyants à Perm

Résumé terminé

élèves de 10e année

Ponomarev Oleg,

Korshunov Artem

Superviseur:

L. Yu. Zakharova,

professeur de chimie

Permanente

Introduction

Caractéristiques généraleséléments du groupe I A

4 – 10

1.1. Histoire de la découverte et de la distribution des métaux alcalins dans la nature

4 – 5

5 - 6

6 – 8

8 – 9

9 – 10

Rôle biologique des éléments du groupe I A-groupe. Leur utilisation en médecine

11 – 17

Voies d'entrée des métaux alcalins dans le corps humain

18 – 21

Travaux pratiques

22 – 23

Conclusions

24 – 25

Littérature utilisée

Introduction

Le temps est depuis longtemps venu où chacun devrait penser à sa santé et pas seulement à la sienne. Nous n’utilisons pas très souvent les connaissances acquises à l’école, par exemple en chimie, dans la vie de tous les jours. Pourtant, ce sujet particulier peut devenir une source de connaissances sur notre santé. Grâce à la chimie, nous apprenons comment les substances de notre planète affectent les processus vitaux du corps, et en général la vie humaine elle-même, ce qui nous est utile et en quelles quantités et, enfin, ce qui est nocif et dans quelle mesure.

Le corps humain est un système chimique complexe qui ne peut fonctionner de manière indépendante, sans lien avec l’environnement. Il est prouvé que presque tous les éléments chimiques sont présents dans un organisme vivant : certains sont des macroéléments, tandis que la teneur d'autres est négligeable, ce sont des microéléments. Les manières par lesquelles les éléments pénètrent dans le corps sont différentes et leur influence sur le corps est variée, mais chacun exerce sa propre action. rôle biologique.

Il est impossible d’étudier la signification de chaque élément au sein d’une seule œuvre. Nous avons choisi le tout premier groupe d’éléments chimiques du tableau périodique de D.I. Mendeleïev.

Cible de cette étude – étudier le rôle biologique des métaux alcalins pour le corps humain.

À cet égard, nous avons décidé de découvrir les questions suivantes pour chaque métal du groupe IA :

caractéristiques générales et caractéristiques structurelles des atomes de chaque élément, ainsi que les propriétés des substances qu'ils forment ;

présence de l'élément dans le corps ;

les besoins du corps ;

l'effet de l'excès et de la carence de l'élément sur la santé humaine ;

sources naturelles;

méthodes de détection d’un élément.

1. Caractéristiques générales des éléments du groupe I Groupe A

Période

Groupe

DANS I Le groupe A comprend les éléments s - les métaux alcalins, qui sont extrêmement importants pour vie normale les animaux et les gens. Valeur la plus élevée car les organismes possèdent les macroéléments sodium et potassium.

3Li

11 Na

19K

37 roubles

55 C

87 Frs

1.1. Histoire de la découverte et de la distribution dans la nature

métaux alcalins

Le nom « métaux alcalins » est dû au fait que les hydroxydes des deux principaux représentants de ce groupe - le sodium et le potassium - sont connus depuis longtemps sous le nom d'alcalis. A partir de ces alcalis, en les soumettant à l'électrolyse à l'état fondu, G. Davy en 1807 pour la première fois, j'ai reçu du potassium et du sodium gratuits. J. Berzelius a proposé d'appeler l'élément n°11 sodium (de l'arabe natron- soude), et l'élément n°19, sur proposition de Gilbert, fut nommé potassium (de l'arabe alcali– alcali).

Les métaux restants ont été isolés plus tard par les scientifiques des composés. Le lithium a été découvert par le chimiste suédois I. Arfvedson en 1817 et, sur la suggestion de J. Berzelius, il fut appelé lithium (du grec Litos- pierre), parce que Contrairement au potassium, qui jusqu’alors n’était présent que dans les cendres végétales, on le trouvait dans la pierre.

Le rubidium a été isolé en 1861, le césium en 1860. Le francium a été obtenu artificiellement en 1939. Le chercheur français M. Pere, lors de la désintégration de l'actinium, est un élément radioactif.

En raison de leur oxydation très facile, les métaux alcalins se présentent dans la nature exclusivement sous forme de composés. Certains de leurs composés naturels, notamment les sels de sodium et de potassium, sont assez répandus ; on les retrouve dans de nombreux minéraux, plantes et eaux naturelles.

Le sodium et le potassium sont des éléments communs : la teneur de chacun d'eux dans la croûte terrestre est d'environ 2 % en poids. Les deux métaux se trouvent dans divers minéraux et terriers de type silicate.

Le chlorure de sodium NaCl se trouve dans l'eau de mer et forme également de puissants dépôts sel gemme dans de nombreux endroits du monde. DANS couches supérieures Ces gisements contiennent parfois des quantités assez importantes de potassium, principalement sous forme de chlorure de KCl ou de sels doubles avec le sodium et le magnésium KCl ∙MgCl 2. Cependant, de grandes accumulations de sels de potassium, qui ont valeur industrielle, sont rares. Les plus importants d'entre eux sont les gisements de Solikamsk (sylvinite) en Russie, les gisements de Strassfurt en Allemagne et les gisements alsaciens en France.

Des gisements de nitrate de sodium NaNO 3 sont situés au Chili. L'eau de nombreux lacs contient de la soude Na 2 CO 3. Enfin, d'énormes quantités de sulfate de sodium Na 2 SO 4 se trouvent dans la baie de Kara-Bogaz-Gol de la mer Caspienne, où ce sel est mois d'hiver se dépose en couche épaisse sur le fond.

Le lithium, le rubidium et le césium sont beaucoup moins courants que le sodium et le potassium. Le lithium est le plus courant, mais les minéraux qui en contiennent forment rarement de grandes accumulations. Le rubidium et le césium sont contenus dans grandes quantités ah dans certains minéraux de lithium.

Le francium se trouve dans la nature en quantités insignifiantes (il y en a à peine 500g sur l'ensemble du globe il est obtenu artificiellement) ;

1.2. Structure et propriétés des atomes de métaux alcalins

La formule électronique de la couche de valence des atomes de métaux alcalins est ns 1, c'est-à-dire les atomes de ces éléments ont chacun un électron de valence dans le sous-niveau s du niveau d’énergie externe. En conséquence, l'état d'oxydation stable des métaux alcalins est de +1.

Tous les éléments du groupe IA ont des propriétés très similaires, ce qui s'explique par la structure similaire non seulement de la couche électronique de valence, mais également de la couche externe (à l'exception du lithium).

À mesure que le rayon d’un atome du groupe Li – Na – K – Rb – Cs – Fr augmente, la liaison entre l’électron de valence et le noyau s’affaiblit. En conséquence, dans cette série, l’énergie d’ionisation des atomes de métaux alcalins diminue.

Avoir un électron dans les couches de valence situées sur longue distance du noyau, les atomes de métaux alcalins cèdent facilement un électron. Cela entraîne une faible énergie d’ionisation. À la suite de l'ionisation, des cations E + se forment, qui ont une configuration électronique stable d'atomes de gaz rares.

Le tableau montre certaines propriétés des atomes de métaux alcalins.

Caractéristiques

3 Li

11 N / A

1 9K

37 roubles

55 C

87 Frs

Électrons de Valence

2s 1

3s 1

4s 1

5s 1

6s 1

7s 1

Masse molaire, g/mole

23,0

39,1

85,5

132,9

Rayon métallique d'un atome, pm

Rayon cristallin d'un atome, pm

Énergie d'ionisation,

kJ/mole

Les métaux alcalins sont les représentants les plus typiques des métaux : propriétés métalliques y sont particulièrement prononcés.

1.3. Les métaux alcalins sont des substances simples

Substances molles blanc argenté (coupées au couteau), avec un éclat caractéristique sur la surface fraîchement coupée. Lorsqu'elle est exposée à l'air, la surface brillante du métal devient immédiatement terne à cause de l'oxydation.

Tous sont légers et fusibles et, en règle générale, leur densité augmente de Li à Cs et leur point de fusion, au contraire, diminue.

Caractéristiques

Li

N / A

K

Rb

Cs

Fr

Densité, g/cm 3

0,53

0,97

0,86

1,53

Dureté (diamant = 10)

Conductivité électrique (Hg = 1)

11,2

13,6

Point de fusion, C

Point d'ébullition, C

1350

Potentiel d'électrode standard, V

3,05

2,71

2,92

2,93

2,92

Numéro de coordination

4, 6

4, 6

6, 8

Tous les métaux alcalins ont des potentiels redox standards négatifs, élevés en valeur absolue. Cela les caractérise comme des agents réducteurs très puissants. Seul le lithium est quelque peu inférieur à de nombreux métaux en termes d'activité chimique.

Malgré la similitude des propriétés, le sodium et surtout le lithium diffèrent des autres métaux alcalins. Cette dernière est principalement due à la différence significative dans les rayons de leurs atomes et dans la structure des couches électroniques.

Les métaux alcalins sont parmi les plus actifs dans chimiquementéléments. L'activité chimique des métaux alcalins augmente naturellement avec l'augmentation du rayon atomique.

Li Na K Rb Cs Fr

L'activité chimique augmente

Le rayon de l'atome augmente

Les métaux alcalins interagissent activement avec presque tous les non-métaux.

Lors de l'interaction avec de l'oxygène le lithium forme l'oxyde Li 2 O et les métaux alcalins restants forment des peroxydes Na 2 O 2 et des superoxydes KO 2, RbO 2, CsO 2. Par exemple:

4Li (t) + O 2 (g) = 2Li 2 O (t)

2Na (t) + O 2 (g) = Na 2 O 2 (t)

K (t) + O 2 (g) = KO 2 (t)

Les métaux alcalins réagissent activement avec des halogènes, formant des halogénures EG ; avec du soufre- avec formation de sulfures E 2 S. Les métaux alcalins, à l'exception du lithium, ne réagissent pas directement avec l'azote.

2E(t) + Cl 2 (g) = 2ECl (t)

2E(t) + S (t) = E 2 S (t)

Tous les métaux alcalins réagissent directement avec de l'eau, formant des hydroxydes d'EON - alcalis et réduisant l'eau en hydrogène :

2E (t) + 2H 2 O (l) = 2EON (r) + H 2 (g)

L'intensité de l'interaction avec l'eau augmente considérablement dans la série Li-Cs.

Capacité de régénération Les métaux alcalins sont si nombreux qu'ils peuvent même réduire les atomes d'hydrogène, les transformant en ions H - chargés négativement. Ainsi, lors du chauffage de métaux alcalins dans un jet hydrogène leurs hydrures sont obtenus, par exemple :

2E(t) + N2 (g) = 2EN

1.4. Application de métaux alcalins

Les métaux alcalins et leurs composés sont largement utilisés en technologie.

Le lithium est utilisé dans énergie nucléaire. En particulier, l'isotope 6 Li sert source industrielle pour la production de tritium, et l'isotope 7 Li est utilisé comme caloporteur dans les réacteurs à uranium. En raison de la capacité du lithium à se combiner facilement avec l’hydrogène, l’azote, l’oxygène et le soufre, il est utilisé en métallurgie pour éliminer les traces de ces éléments des métaux et alliages.

Le lithium et ses composés sont également utilisés comme carburant pour les fusées. Les lubrifiants contenant des composés de lithium conservent leurs propriétés sur une large plage de températures. Le lithium est utilisé dans les industries de la céramique, du verre et autres industrie chimique. De manière générale, en termes d'importance dans technologie moderne ce métal est l'un des éléments rares les plus importants.

Le césium et le rubidium sont utilisés pour fabriquer des cellules solaires. Dans ces appareils qui convertissent l'énergie rayonnante en énergie courant électrique et basée sur le phénomène de l'effet photoélectrique, la capacité des atomes de césium et de rubidium à se séparer électrons de valence lorsque le métal est exposé à une énergie rayonnante.

Les domaines d'application les plus importants du sodium sont l'énergie nucléaire, la métallurgie et l'industrie de la synthèse organique.

Dans l’énergie nucléaire, le sodium et son alliage avec le potassium sont utilisés comme réfrigérants métalliques liquides. Un alliage sodium-potassium contenant 77,2 % de potassium se trouve dans état liquide sur une large plage de températures, possède un coefficient de transfert thermique élevé et n'interagit pas avec la plupart des matériaux de structure.

En métallurgie, un certain nombre de métaux réfractaires sont obtenus par la méthode thermique au sodium. De plus, le sodium est utilisé comme additif pour renforcer les alliages de plomb.

Dans l’industrie de la synthèse organique, le sodium est utilisé dans la production de nombreuses substances. Il sert également de catalyseur dans la production de certains polymères organiques.

Le potassium est l'un des éléments nécessaires à montant important pour la nutrition des plantes. Bien qu'il y ait beaucoup de sels de potassium dans le sol, ils sont également emportés par certains plantes cultivées aussi beaucoup. Le lin, le chanvre et le tabac absorbent particulièrement beaucoup de potassium. Pour reconstituer la perte de potassium du sol, il est nécessaire d'ajouter des engrais potassiques au sol.

1.5. Composés de métaux alcalins

Oxydes E 2 À PROPOS- des solides. Ils ont des propriétés basiques prononcées : ils interagissent avec l'eau, les acides et les oxydes d'acide. Par exemple:

E 2 O(t) + H 2 O(l) = 2EON (p)

Peroxydes et superoxydes E 2 À PROPOS 2 et EO 2 les métaux alcalins sont de puissants agents oxydants. Le peroxyde de sodium et le superoxyde de potassium sont utilisés dans des installations fermées ( sous-marins, vaisseaux spatiaux) pour absorber le dioxyde de carbone et régénérer l'oxygène :

2Na 2 O 2 (t) + 2CO 2 (g) = 2Na 2 CO 3 (t) + O 2 (g)

4KO 2 (t) + 2CO 2 (g) = 2K 2 CO 3 (t) + 3O 2 (g)

Le peroxyde de sodium est également utilisé pour blanchir les tissus, la laine, la soie, etc.

Alcalis– dur, blanc, très hygroscopique substances cristallines, relativement fusible et hautement soluble dans l'eau (à l'exception du LiOH). Les alcalis solides et leurs solutions concentrées ont un effet corrosif sur les tissus, le papier et les tissus vivants en raison de la déshydratation et de l'hydrolyse alcaline des protéines. Par conséquent, travailler avec eux nécessite des précautions de protection. En raison de leur fort effet corrosif, ces alcalis sont appelés caustiques (NaOH - soude caustique, caustique, KOH - potassium caustique).

Les alcalis se dissolvent bien dans l'eau en dégageant une grande quantité de chaleur, présentent des propriétés prononcées de bases fortes solubles : ils interagissent avec les acides, les oxydes d'acide, les sels, les oxydes et hydroxydes amphotères.

La soude caustique est utilisée en grande quantité pour purifier les produits pétroliers. dans les industries du papier et du textile, pour la production de savon et de fibres.

Le potassium caustique est plus cher et est moins fréquemment utilisé. Son principal domaine d'application est la production savon liquide.

Sels de métaux alcalins– substances cristallines solides de structure ionique. Les plus importants d’entre eux sont les carbonates, les sulfates et les chlorures.

La plupart des sels de métaux alcalins sont très solubles dans l'eau (à l'exception des sels de lithium : Li 2 CO 3, LiF, Li 3 PO 4).

Avec les acides polybasiques, les métaux alcalins forment à la fois moyen (E 2 SO 4, E 3 PO 4, E 2 CO 3, E 2 SO 3, etc.) et acide (ENSO 4, EN 2 PO 4, E 2 NPO 4, ENSO 3, etc.) sels.

Na 2 CO 3 - carbonate de sodium, forme l'hydrate cristallin Na 2 CO 3 ∙10H 2 CO 3, connu sous le nom de soude cristalline, qui est utilisée dans la production de verre, de papier et de savon. C'est du sel moyen.

Mieux connu au quotidien sel acide– le bicarbonate de sodium NaHCO 3, il est utilisé dans industrie alimentaire(bicarbonate de soude) et en médecine (bicarbonate de soude).

K 2 CO 3 - carbonate de potassium, nom technique - potasse, utilisé dans la production de savon liquide et pour la préparation de verre réfractaire, ainsi que comme engrais.

Na 2 SO 4 ∙10H 2 O – sulfate de sodium cristallin hydraté, nom technique sel de Glauber, est utilisé pour la production de soude et de verre, ainsi que comme laxatif.

NaCl - le chlorure de sodium, ou sel de table, est la matière première la plus importante de l'industrie chimique et est largement utilisé dans la vie quotidienne.

2. Rôle biologique des éléments s du groupe IA. Leur utilisation en médecine

Élément chimique, E

10 -4 %

0,08%

0,23%

10 -5 %

10 -4 %

Les métaux alcalins sous forme de divers composés font partie des tissus humains et animaux.

Le sodium et le potassium sont des éléments vitaux constamment présents dans l’organisme et qui participent au métabolisme. Le lithium, le rubidium et le césium sont également présents en permanence dans l'organisme, mais leur rôle physiologique et biochimique est mal connu. Ils peuvent être classés parmi les oligo-éléments.

Dans le corps humain, les métaux alcalins se trouvent sous la forme du cation E +.

Similitudes structure électronique les ions de métaux alcalins et, par conséquent, les propriétés physico-chimiques des composés sont déterminées par la proximité de leur effet sur les processus biologiques. Différences dans structure électronique déterminer leurs différents rôles biologiques. Sur cette base, il est possible de prédire le comportement des métaux alcalins dans les organismes vivants.

Ainsi, le sodium et le lithium s'accumulent dans le liquide extracellulaire, et le potassium, le rubidium et le césium s'accumulent dans le liquide intracellulaire. Le lithium et le sodium ont une action biologique particulièrement proche. Par exemple, ils sont très similaires dans leurs propriétés activatrices enzymatiques.

La similitude des propriétés du sodium et du lithium détermine leur interchangeabilité dans l'organisme. À cet égard, avec une introduction excessive d'ions sodium ou lithium dans le corps, ils sont capables de se remplacer de manière équivalente. C'est la base de l'administration de chlorure de sodium en cas d'intoxication au sel de lithium. Conformément au principe de Le Chatelier, l'équilibre entre les ions sodium et lithium dans l'organisme s'oriente vers l'élimination des ions Li+, ce qui entraîne une diminution de sa concentration et l'obtention d'un effet thérapeutique.

Le rubidium et le césium ont des propriétés physiques et chimiques proches des ions potassium, ils se comportent donc de la même manière dans les organismes vivants. Dans les systèmes étudiés, le potassium, le rubidium et le césium sont synergiques, et avec le lithium ils sont antagonistes. La similitude du rubidium et du potassium est à la base de l'introduction de sels de potassium dans l'organisme en cas d'intoxication aux sels de rubidium.

Le sodium et le potassium sont généralement des antagonistes, mais dans certains cas, la similitude de nombreuses propriétés physico-chimiques détermine leur échange dans les organismes vivants. Par exemple, avec une augmentation de la quantité de sodium dans le corps, l'excrétion de potassium par les reins augmente, c'est-à-dire qu'une hypokaliémie se produit.

Lithium. La teneur en lithium du corps humain est d'environ 70 mg (10 mmol). Le lithium est l'un des microéléments les plus précieux ou, comme on l'appelle aussi, des mini-métaux. Le lithium était autrefois utilisé pour traiter la goutte et l’eczéma. Et en 1971 Un message intéressant est apparu dans le magazine Medical News : dans les zones où l'eau potable contient grand nombre lithium, les gens sont plus gentils et plus calmes, il y a moins de gens impolis et de bagarreurs parmi eux, et il y a beaucoup moins de maladies mentales. Les propriétés psychotropes de ce métal ont été révélées. Le lithium a commencé à être utilisé contre la dépression, l’hypocondrie, l’agressivité et même la toxicomanie.

Cependant, le lithium peut être à la fois « bon » et « mauvais ». Il y a eu des cas où, lors d'un traitement par injection de lithium, un puissant trouble métabolique s'est produit, dont les conséquences graves sont inévitables.

Les composés du lithium chez les animaux supérieurs sont concentrés dans le foie, les reins, la rate, les poumons, le sang et le lait. La quantité maximale de lithium se trouve dans les muscles humains. Le rôle biologique du lithium en tant qu’oligo-élément n’est pas encore totalement élucidé.

Il a été prouvé qu’au niveau des membranes cellulaires, les ions lithium entrent en compétition avec les ions sodium en pénétrant dans les cellules. De toute évidence, le remplacement des ions sodium dans les cellules par des ions lithium est associé à une plus grande covalence des composés du lithium, de sorte qu'ils sont mieux solubles dans les phospholipides.

Il a été établi que certains composés du lithium ont un effet positif sur les patients souffrant de maniaco-dépression. Absorbés par le tractus gastro-intestinal, les ions lithium s'accumulent dans le sang. Lorsque la concentration d'ions lithium atteint 0,6 mmol/l et plus, on observe une diminution de la tension émotionnelle et un affaiblissement de l'excitation maniaque. Cependant, la teneur en ions lithium du plasma sanguin doit être strictement contrôlée. Dans les cas où la concentration en ions lithium dépasse 1,6 mmol/l, des phénomènes négatifs sont possibles.

On sait désormais qu'en plus de ses effets psychotropes, le lithium possède des propriétés permettant de prévenir la sclérose, les maladies cardiaques et, dans une certaine mesure, le diabète et l'hypertension. Il « aide » le magnésium dans sa protection anti-sclérotique.

Fin 1977 Les résultats des études menées à la Clinique d'hématologie de Cracovie ont été publiés. Les études ont été consacrées à l'influence du lithium sur système hématopoïétique. Il s'est avéré que cet oligo-élément active l'action des cellules de la moelle osseuse qui ne sont pas encore mortes. La découverte faite peut jouer rôle important dans la lutte contre le cancer du sang. Les recherches sont toujours en cours. J'aimerais croire que leurs résultats apporteront une aide inestimable aux gens.

Sodium. La teneur en sodium du corps humain pesant 70 kg est d'environ 60 g (2 610 mmol). De cette quantité, 44 % du sodium se trouve dans le liquide extracellulaire et 9 % dans le liquide intracellulaire.

La quantité restante de sodium se trouve dans le tissu osseux, qui est le site de dépôt de l'ion Na + dans l'organisme. Environ 40 % du sodium contenu dans le tissu osseux est impliqué dans les processus métaboliques et de ce fait, le squelette est soit un donneur, soit un accepteur d'ions sodium, ce qui aide à maintenir une concentration constante d'ions sodium dans le liquide extracellulaire.

Le sodium est le principal ion extracellulaire. Le corps humain contient du sodium sous forme de sels solubles, principalement chlorure de NaCl, Na 3 PO 4 phosphate et NaHCO 3 bicarbonate.

Le sodium est distribué dans tout le corps : dans le sérum sanguin, le liquide céphalo-rachidien, le liquide oculaire, les sucs digestifs, la bile, les reins, la peau, le tissu osseux, les poumons, le cerveau.

Les ions sodium jouent un rôle important pour assurer la cohérence environnement interne corps humain, participe au maintien constant pression osmotique les biofluides, assurent l’équilibre acido-basique de l’organisme. Les ions sodium participent à la régulation des échanges ioniques et affectent le fonctionnement des enzymes. Avec les ions potassium, magnésium, calcium et chlore, l'ion sodium est impliqué dans la transmission influx nerveuxà travers les membranes cellules nerveuses et maintient l'excitabilité normale des cellules musculaires.

Lorsque la teneur en sodium dans le corps change, des dysfonctionnements des systèmes nerveux, cardiovasculaire et autres, lisses et muscles squelettiques. Le chlorure de sodium NaCl constitue la principale source d'acide chlorhydrique pour suc gastrique.

Le sodium pénètre dans le corps humain principalement sous forme de sel de table NaCl. Le véritable besoin quotidien du corps en sodium est de 1 g, bien que la consommation moyenne de cet élément atteigne 4 à 7 g.

Une consommation excessive continue de NaCI contribue à l’apparition de l’hypertension. Dans le corps d'une personne en bonne santé, un équilibre est maintenu entre la quantité de sodium consommée et excrétée. Environ 90 % du sodium consommé est excrété dans l’urine et le reste dans la sueur et les selles.

Donc, pour résumer : les ions sodium jouent un rôle important :

pour assurer l'homéostasie osmotique

pour assurer l’équilibre acido-basique de l’organisme

dans la régulation du métabolisme de l'eau

dans le travail des enzymes

dans la transmission de l'influx nerveux

dans le travail des cellules musculaires

Solution isotoniqueNaCI (0,9%) pour injection, il est administré par voie sous-cutanée, intraveineuse et en lavements en cas de déshydratation et d'intoxication, et est également utilisé pour laver les plaies, les yeux, la muqueuse nasale, ainsi que pour dissoudre divers médicaments.

Solutions hypertoniquesNaCI (3-5-10%) utilisé en externe sous forme de compresses et de lotions dans le traitement des plaies purulentes. L'utilisation de telles compresses favorise, par la loi de l'osmose, la séparation du pus des plaies et la plasmolyse des bactéries (effet antimicrobien). Une solution de NaCI à 2-5 % est prescrite par voie orale pour le lavage gastrique en cas d'intoxication à l'AgNO 3, qui se transforme en chlorure d'argent légèrement soluble et non toxique :

Ag + + CI - = AgCI (t)

Boire du soda(bicarbonate de sodium, bicarbonate de soude) NaHCO 3 est utilisé pour diverses maladies accompagné d'une acidité accrue - acidose (diabète, etc.). Le mécanisme de réduction de l'acidité est l'interaction de NaHCO 3 avec des produits acides. Dans ce cas, il se forme des sels de sodium d'acides organiques, qui sont en grande partie excrétés dans l'urine, et du dioxyde de carbone, qui quitte le corps avec l'air expiré :

NaHCO3 (p) + RCOOH (p) → RCOONa(p) + H 2 O(l) + CO2 (g)

NaHCO 3 est également utilisé pour augmenter l'acidité du suc gastrique, l'ulcère gastrique et duodénum. Lors de la prise de NaHCO 3, une réaction de neutralisation de l'excès d'acide chlorhydrique se produit :

NaHCO 3 (s) + HCl (s) = NaCl (s) + H 2 O (l) + CO 2 (g)

Il ne faut pas oublier que l'utilisation du bicarbonate de soude doit être prudente, car... peut provoquer un certain nombre d’effets secondaires.

Les solutions de bicarbonate de soude sont utilisées sous forme de rinçages, de lavages pour les maladies inflammatoires des yeux, des muqueuses de la partie supérieure voies respiratoires. L'action de NaHCO 3 comme antiseptique repose sur le fait que, suite à l'hydrolyse, une solution aqueuse de soude présente des propriétés légèrement alcalines :

NaHCO 3 + H 2 O ↔ NaOH + H 2 CO 3

Lorsque les cellules microbiennes sont exposées à des alcalis, les protéines cellulaires se précipitent et, par conséquent, la mort des micro-organismes.

Sel de Glauber(sulfate de sodium) Na 2 SO 4 ∙10H 2 O est utilisé comme laxatif. Ce sel est lentement absorbé par l'intestin, ce qui entraîne le maintien d'une pression osmotique accrue dans la cavité intestinale pendant une longue période. Grâce à l'osmose, l'eau s'accumule dans les intestins, son contenu se liquéfie, les contractions intestinales s'intensifient et les selles sont éliminées plus rapidement.

Borax(tétraborate de sodium) Na 2 B 4 O 7 ∙10H 2 O est utilisé en externe comme antiseptique pour le rinçage, les douches vaginales et la lubrification. l'effet antiseptique du borax est similaire à celui du bicarbonate de soude et est associé à une réaction alcaline de l'environnement solution aqueuse ce sel, ainsi qu'à la formation d'acide borique :

Na 2 B 4 O 7 + 7H 2 O ↔ 4H 3 BO 3 + 2NaOH

Hydroxyde de sodium sous forme de solution de NaOH à 10 %, il entre dans la composition du silane, utilisé en pratique orthopédique pour la coulée de modèles ignifuges dans la fabrication de prothèses solides en alliage cobalt-chrome.

Isotope radioactif Le 24 Na est utilisé comme traceur pour déterminer la vitesse du flux sanguin et est également utilisé pour traiter certaines formes de leucémie.

Potassium. La teneur en potassium dans le corps humain pesant 70 kg est d'environ 160 g (4 090 mmol). Le potassium est le principal cation intracellulaire, représentant les 2/3 de nombre total cations cellulaires actifs. Dans la plupart des cas, le potassium est un antagoniste du sodium.

De la quantité totale de potassium contenue dans l’organisme, 98 % se trouve à l’intérieur des cellules et seulement 2 % environ se trouvent dans le liquide extracellulaire. Le potassium est distribué dans tout le corps. Sa topographie : foie, reins, cœur, tissu osseux, muscles, sang, cerveau, etc.

Les ions potassium K+ jouent un rôle important dans processus physiologiques:

contraction musculaire

dans le fonctionnement normal du cœur

participe à la transmission de l'influx nerveux

dans les réactions d'échange

active le travail d'un certain nombre d'enzymes situées à l'intérieur de la cellule

régule l'équilibre acido-basique

Il possède des propriétés protectrices contre les effets indésirables de l’excès de sodium et normalise la tension artérielle. Dans le corps des personnes qui consomment beaucoup de légumes riches en potassium - les végétariens - les quantités de potassium et de sodium sont en équilibre. Ces personnes ont le plus souvent une tension artérielle inférieure à celle de leurs concitoyens amateurs de viande.

A un effet antisclérotique

Le potassium a la capacité d’améliorer la formation d’urine

Un adulte consomme généralement 2 à 3 g de potassium par jour avec de la nourriture. La concentration d'ions potassium dans le liquide extracellulaire, y compris le plasma, est normalement de 3,5 à 5,5 mmol/l et la concentration de potassium intracellulaire est de 115 à 125 mmol/l.

Rubidium et césium. En termes de teneur dans le corps humain, le rubidium et le césium sont classés parmi les microéléments. Ils sont constamment contenus dans l’organisme, mais leur rôle biologique n’est pas encore élucidé.

Le rubidium et le césium se trouvent dans tous les organes étudiés des mammifères et des humains. En pénétrant dans l'organisme avec de la nourriture, ils sont rapidement absorbés du tractus gastro-intestinal dans le sang. Le niveau moyen de rubidium dans le sang est de 2,3 à 2,7 mg/l et sa concentration dans les érythrocytes est presque trois fois supérieure à celle dans le plasma. Le rubidium et le césium sont répartis très uniformément dans les organes et les tissus, et le rubidium s'accumule principalement dans les muscles, et le césium pénètre dans l'intestin et est réabsorbé dans ses sections descendantes.

Le rôle du rubidium et du césium dans certains processus physiologiques est connu. Actuellement, l'effet stimulant de ces éléments sur les fonctions circulatoires et l'efficacité de l'utilisation de leurs sels pour l'hypotension ont été établis. d'origines diverses. Dans le laboratoire d'I.P. Pavlov, S.S. Botkin a découvert que les chlorures de césium et de rubidium provoquent une augmentation pression artérielle depuis longtemps et que cet effet est principalement associé à une augmentation de l'activité cardiovasculaire et à une constriction des vaisseaux périphériques.

Étant un analogue complet du potassium, le rubidium s'accumule également dans le liquide intracellulaire et peut remplacer une quantité équivalente de potassium dans divers processus. La synergie (chimique) est l'effet combiné simultané de deux (ou plusieurs) facteurs, caractérisé par le fait qu'un tel effet combiné dépasse largement l'effet de chaque composant individuel. Synergiste du potassium, le rubidium active bon nombre des mêmes enzymes que le potassium.

Isotopes radioactifs Le 137 Cs et le 87 Rb sont utilisés en radiothérapie des tumeurs malignes, ainsi que dans l'étude du métabolisme du potassium. En raison de leur dégradation rapide, ils peuvent même être introduits dans l’organisme sans crainte d’effets nocifs à long terme.

Franc. C'est un élément chimique radioactif obtenu artificiellement. Il existe des preuves que le francium est capable de s'accumuler sélectivement dans les tumeurs dès les premiers stades de leur développement. Ces observations peuvent être utiles pour diagnostiquer le cancer.

Ainsi, Parmi les éléments du groupe IA, Li, Rb, Cs sont physiologiquement actifs et Na et K sont vitaux. La similitude des propriétés physicochimiques du Li et du Na, du fait de la similitude de la structure électronique de leurs atomes, se manifeste également dans l'action biologique des cations (accumulation dans le liquide extracellulaire, interchangeabilité). Une nature similaire de l'action biologique des cations élémentaires de longues périodes– K + , Rb + , Cs + (accumulation dans le liquide intracellulaire, interchangeabilité) est également dû à la similitude de leur structure électronique et de leurs propriétés physico-chimiques. C'est la base de l'utilisation de préparations de sodium et de potassium en cas d'intoxication aux sels de lithium et de rubidium.

3. Voies d'entrée des métaux alcalins

dans le corps humain

Les voies par lesquelles les éléments chimiques pénètrent dans le corps humain sont variées ; elles sont présentées dans le schéma :

Humain

Dans le processus d'évolution des substances inorganiques aux substances bioorganiques, la sélection naturelle est la base de l'utilisation de certains éléments chimiques dans la création de systèmes biologiques.

Le tableau présente des données sur la teneur en éléments du groupe I A - métaux alcalins - dans la croûte terrestre, l'eau de mer, les organismes végétaux et animaux et dans le corps humain ( fraction massique V %).

Le tableau montre que plus un élément est abondant dans la croûte terrestre, plus il est présent dans le corps humain.

Li

N / A

K

Rb

Cs

La croûte terrestre

6,5∙10 -3

0,03

des données précises

Non

Sol

3∙10 -3

0,63

1,36

5∙10 -3

eau de mer

1,5∙10 -5

1,06

0,038

2∙10 -5

Plantes

1∙10 -5

0,02

5∙10 -4

Animaux

10 -4

0,27

10 -5

Humain

10 -4

0,08

0,23

10 -5

10 -4

Les métaux alcalins les plus nécessaires au corps humain sont le sodium et le potassium. Presque tous les éléments pénètrent dans le corps humain principalement par l’alimentation.

Sources de lithium.

Le lithium se trouve dans certaines eaux minérales, ainsi que dans le sel marin et gemme. On le trouve également dans les plantes, mais sa concentration, comme tout microélément, dépend non seulement du type et de la partie de la plante, mais aussi de la période de l'année et même du jour, des conditions de collecte et des conditions météorologiques, ainsi que de la zone. où pousse cette plante.

Dans notre pays, le lithium a été étudié par les employés de l'Institut de géochimie du nom d'Acad. V.I. Vernadski à Moscou. Il a été constaté que les parties aériennes des plantes sont plus riches en lithium que les racines. La plus grande quantité de lithium se trouve dans les plantes des familles des roses, des clous de girofle et des solanacées, qui comprennent les tomates et les pommes de terre. Bien qu'au sein d'une même famille, la différence dans son contenu puisse être énorme - plusieurs dizaines de fois. Cela dépend situation géographique et la teneur en lithium du sol.

Sources de sodium.

Le sodium est présent dans divers additifs alimentaires sous forme de glutamate monosodique (arôme), de saccharine sodique (édulcorant), de nitrate de sodium (conservateur), d'ascorbate de sodium (antioxydant) et de bicarbonate de sodium (bicarbonate de soude) ainsi que dans certains médicaments(antiacides). Cependant, la majeure partie du sodium présent dans l’alimentation provient du sel.
Les niveaux de NaCl sont relativement faibles dans tous produits alimentaires, qui n'ont pas été soumis à un traitement particulier. Cependant, le sel est utilisé comme conservateur et aromatisant depuis plusieurs siècles. Il est également utilisé comme colorant, agent de remplissage et pour contrôler le processus de fermentation (par exemple lors de la cuisson du pain). Pour cette raison, il est ajouté aux aliments tels que le jambon, les saucisses, le bacon et autres produits carnés, les poissons et viandes fumés, les légumes en conserve, la plupart des beurres, la margarine, le fromage, les aliments non sucrés, les grignotines et les céréales que nous mangeons à la maison. petit-déjeuner.

L’apport recommandé en sodium est 1,5 grammes par jour. L'excès de sel dans l'alimentation est associé à un risque accru de cancer de l'estomac et est nocif pour les reins, surtout s'ils ont des problèmes avec le système urinaire. L’excès de sel est l’un des principaux facteurs liés au mode de vie conduisant à l’hypertension. Si l’hypertension est asymptomatique, elle augmente le risque de maladie cardiovasculaire et d’accident vasculaire cérébral. Les lignes directrices actuelles pour la prévention de l'hypertension ont montré que le régime alimentaire le plus efficace pour la prévention et le traitement de l'hypertension artérielle doit être pauvre en sodium et en graisses et inclure de grandes quantités de produits laitiers faibles en gras (une source de calcium) et de fruits et légumes. (une source de potassium). Il est donc important de modifier le régime alimentaire dans son ensemble, plutôt que de se concentrer sur un seul élément du régime. D'autres facteurs positifs importants comprennent activité physique, poids corporel normal.
Les personnes atteintes d’une maladie rénale et les très jeunes enfants ne peuvent tolérer de grandes quantités de sodium parce que leurs reins ne peuvent pas l’éliminer. C’est pour cette raison qu’il ne faut pas ajouter de sel à la nourriture des jeunes enfants.

Selon la loi, les étiquettes des aliments doivent indiquer la teneur en sodium, mais certains fabricants ignorent cette règle et indiquent la quantité de sel.

On se souvient : « Le sel de table peut être ennuyeux notre santé!»

Sources de potassium.

Les aliments végétaux sont la meilleure source de potassium. Ce sont des pastèques, des melons, des oranges, des mandarines, des bananes, des fruits secs (figues, abricots, cynorrhodons). Les baies riches en potassium comprennent les airelles, les fraises, les groseilles noires et rouges. Les légumes (notamment les pommes de terre), les légumineuses, les produits complets et le riz contiennent également beaucoup de potassium.

La réaction du corps à une carence en potassium.

Avec un manque de potassium dans le corps, on observe une faiblesse musculaire, une léthargie intestinale et un dysfonctionnement cardiaque.

"Je ne me suis pas encore levé, je suis déjà fatigué" - c'est ainsi que le médecin caractérise au sens figuré et clair la carence en potassium dans le corps. Une faible teneur en potassium dans l'organisme entraîne généralement une asthénie (épuisement mental et physique, fatigue), une altération de la fonction rénale et un épuisement du cortex surrénalien. Il existe un risque de perturbation des processus métaboliques et de la conductivité du myocarde.

Une carence en potassium réduit les performances, ralentit la cicatrisation des plaies et entraîne une altération de la conduction neuromusculaire. On note une peau sèche, un teint terne et une faiblesse des cheveux (c'est un sujet de grave préoccupation, en particulier pour les femmes et les filles).

Une mort subite peut survenir avec un stress croissant. Il y a une mauvaise transmission de l'influx nerveux. Les diurétiques (diurétiques) réduisent l'absorption du potassium. Lors de la préparation des aliments, il faut faire attention au fait que les composés de potassium sont solubles dans l'eau. Cette circonstance nécessite de laver les produits qui en contiennent avant de les hacher et de les cuire dans une petite quantité d'eau.

À propos, la médecine traditionnelle estime que fringale La consommation d'alcool est associée à un manque de potassium dans l'organisme.

Pour l'épuisement du potassium, utiliser chlorure de potassium KCl 4 à 5 fois par jour, 1 g.

La réaction du corps à un excès de potassium.

Avec un excès de potassium dans l'organisme, les principales fonctions du cœur sont inhibées : une diminution de l'excitabilité du muscle cardiaque, un ralentissement de la fréquence cardiaque, une détérioration de la conductivité et un affaiblissement de la force des contractions cardiaques. À des concentrations élevées, les ions potassium provoquent un arrêt cardiaque en diastole (la phase de contraction des ventricules du cœur). La dose toxique de potassium est de 6 g. La dose mortelle est de 14 g. Les sels de potassium peuvent être toxiques pour l'organisme en raison de l'anion associé à l'ion potassium, par exemple le KCN (cyanure de potassium).

Pour réguler la teneur de ces nutriments, vous pouvez prendre en compte les données présentées dans le tableau suivant.

4. Partie pratique

Expérience 1.Coloration à la flamme avec des composés.

L'une des méthodes de détection qualitative des composés de métaux alcalins repose sur leur capacité à colorer la flamme du brûleur.

Les solutions de sels de métaux alcalins doivent être versées dans des tubes à essai. Lavez le fil de fer dans de l'acide chlorhydrique puis allumez-le dans la flamme d'un brûleur.

Ensuite, vous devez humidifier le fil avec une solution du sel testé et l'ajouter à la flamme.

Sels contenant des cations lithium, ainsi que lithium colorer les flammes rouge couleur, cations sodium et métal sodium-V jaune, cations potassium et métal potassium colorer les flammes violet couleur. Pour une meilleure observation, vous pouvez visualiser la couleur à travers un verre bleu.

Ainsi, des ions Li+, Na+ et K+ ont été découverts dans des solutions de sels LiCl, NaCl, Na 2 CO 3, Na 2 SO 4, NaNO 3, KCl, KNO 3, K 2 CO 3.

Expérience 2.Interaction des métaux alcalins avec l'eau.

Ajoutez un morceau de métal soigneusement nettoyé du film d'oxyde dans un verre d'eau. Après dissolution du métal, le milieu de solution a été examiné à l'aide de phénolphtaléine.

Réalisez cette expérience avec des morceaux de lithium, de sodium et de potassium. La réaction avec le potassium a été la plus active ; elle s'est accompagnée d'une combustion du potassium, des étincelles violettes et un dégagement de gaz ont été observés. Le sodium a réagi avec l'eau, produisant des étincelles jaunes, et le lithium a réagi plus calmement.

Les solutions résultantes contenant de la phénolphtaléine sont devenues pourpres, indiquant la présence d'alcali dans la solution.

2Li + 2H 2 O = 2LiOH + H 2

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2

Expérience 3. Hydrolyse des sels de sodium et de potassium.

La nature de l'environnement de la solution saline est étudiée à l'aide d'indicateurs acido-basiques.

Papiers indicateurs universels trempés dans des solutions de sels alcalins formés acides faibles Na 2 CO 3 et K 2 CO 3 sont devenus bleus, ce qui indique réaction alcaline solutions. l'hydrolyse s'est produite dans les solutions - l'interaction des sels avec les molécules d'eau :

Na 2 CO 3 ↔ 2Na + + CO 3 2-

CO 3 2- + H 2 O ↔ HCO 3 - + OH -

Na 2 CO 3 + H 2 O ↔ NaHCO 3 + NaOH

Les solutions de sels d'acides forts NaNO 3, KNO 3, NaCl, KCl, LiCl ont montré un environnement neutre (la couleur du papier indicateur n'a pas changé), ce qui signifie que l'hydrolyse de ces sels ne se produit pas

Conclusions

Pourquoi est-il si important de connaître la teneur en éléments chimiques du corps ?

Les éléments chimiques ne sont pas synthétisés, contrairement à de nombreuses substances organiques, dans l’organisme, mais proviennent de l’extérieur avec l’alimentation, l’air, par la peau et les muqueuses. Ainsi, le dosage des éléments chimiques permet de connaître :

dans quelle mesure votre corps correspond-il à l'idéal (d'ailleurs, environ 20 % des personnes ne présentent aucune déviation et vivent ainsi en harmonie avec la nature) ;

Mangez-vous correctement, votre alimentation fournit-elle l’ensemble des nutriments nécessaires ?

Les mauvaises habitudes nuisent-elles au corps ?

dans quelle mesure l'environnement dans lequel vous vivez est-il sûr ; la nourriture que vous mangez ; Votre lieu de travail ;

faire fonctionner correctement votre estomac, vos intestins, votre foie, vos reins et votre peau, en régulant les processus d'absorption et d'excrétion des nutriments ;

tu n'as pas maladies chroniques ou une prédisposition à eux ;

Êtes-vous traité correctement ?

Quelles maladies sont les plus étroitement liées au déséquilibre élémentaire ?

Tout d'abord, c'est :

diminution de l'immunité;

maladies de la peau, des cheveux, des ongles ;

scoliose, ostéoporose, ostéochondrose;

hypertension;

allergies, y compris l'asthme bronchique ;

diabète, obésité;

maladies du système cardiovasculaire;

maladies du sang (anémie);

dysbiose intestinale, gastrite chronique, colite ;

infertilité, diminution de la puissance chez les hommes;

croissance et développement altérés chez les enfants.

De nombreuses années d'expérience des médecins montrent que plus de 80 % de la population présente un déséquilibre en microéléments plus ou moins prononcé. Par conséquent, si vous en avez , tu devrais y prêter attention !

De nombreux scientifiques pensent que non seulement tous les éléments chimiques sont présents dans un organisme vivant, mais que chacun d’eux remplit une fonction biologique spécifique.

Nous avons clarifié le rôle biologique d'un seul groupe d'éléments chimiques. Les métaux alcalins sont extrêmement importants pour la santé humaine, comme la plupart des autres. Il est très important pour la santé humaine de maintenir la concentration optimale de chaque élément : tant la carence d'un élément que son excès sont nocifs.

Stabilité composition chimique le corps est l'une des conditions les plus importantes et obligatoires pour son fonctionnement normal .

Il existe une opinion erronée, bien que répandue, sur la possibilité de corriger un déséquilibre dans la composition élémentaire du corps humain en enrichissant l'alimentation avec certains produits contenant les éléments minéraux nécessaires. Cependant, il convient de garder à l'esprit que la présence de macro et microéléments nécessaires dans les produits alimentaires et dans l'eau (ce qui est particulièrement évident pour les habitants des zones rurales) dépend dans une large mesure de ce que l'on appelle « les conditions locales ». cycle biogéochimique"éléments, qui déterminent la teneur en macro et microéléments dans les plantes et les animaux alimentaires.

En règle générale, une carence ou un excès de certains éléments dans le corps humain est une conséquence d'une carence ou d'un excès de ces éléments passant par la chaîne alimentaire : du sol aux plantes et des animaux à l'homme. En cas de carence croissante d'un élément, la correction nutritionnelle ne suffit pas, même si l'on utilise à cet effet des produits provenant d'autres régions, dont les sols sont enrichis du microélément nécessaire.

Seule une sélection individuelle de préparations spéciales minérales et autres visant à normaliser l'équilibre des microéléments du corps apportera une aide réelle et efficace au développement d'un état pathologique.

En conclusion, nous présentons les commandements du peuple et médecine scientifique que tout le monde doit savoir :

Tout est connecté à tout.

Tout doit aller quelque part.

La nature sait mieux.

Rien n'est gratuit.

Littérature utilisée

1. Gabrielyan O.S. Chimie, 9e année, manuel pour les établissements d'enseignement. - M. «Outarde», 2001

2. Glinka N.L. Chimie générale, Manuel pour les universités. - L. « Chimie », 1983

3. Chimie générale. Chimie des éléments biogéniques. Manuel pour le miel. spécialiste. appel. Yu.A. Ershov et autres - M. " lycée", 1993

4. Sychev A.P., Fadeev G.N. Chimie des métaux. Guide d'étude. – M. « Lumières », 1984

5. MHTML. Faire c ument. leçon intégrée « Métaux alcalins ». Festival "Leçon Ouverte", 2003

6.

7.

De tout le tableau périodique la plupart les éléments représentent un groupe de métaux. amphotères, transitoires, radioactifs - il y en a beaucoup. Tous les métaux jouent un rôle important non seulement dans la nature et la vie biologique humaine, mais également dans diverses industries. Ce n’est pas pour rien que le XXe siècle a été appelé « fer ».

Métaux : caractéristiques générales

Tous les métaux partagent des propriétés chimiques et physiques communes, grâce auxquelles ils se distinguent facilement des substances non métalliques. Ainsi, par exemple, la structure réseau cristallin leur permet d'être :

• conducteurs de courant électrique;
• bons conducteurs thermiques;
• malléable et ductile;
• durable et brillant.

Bien entendu, il existe des différences entre eux. Certains métaux brillent couleur argent, d'autres - blanc plus mat, d'autres - généralement rouges et jaunes. Il existe également des différences de conductivité thermique et électrique. Cependant, ces paramètres restent communs à tous les métaux, tandis que les non-métaux présentent plus de différences que de similitudes.

De par leur nature chimique, tous les métaux sont des agents réducteurs. Selon les conditions de réaction et les substances spécifiques, ils peuvent également agir comme agents oxydants, mais rarement. Capable de former de nombreuses substances. Composés chimiques les métaux se trouvent dans la nature en quantités énormes dans le cadre de minerais ou de minéraux, minéraux et autres roches. Le degré est toujours positif et peut être constant (aluminium, sodium, calcium) ou variable (chrome, fer, cuivre, manganèse).

Beaucoup d'entre eux sont largement utilisés comme matériaux de construction et sont utilisés dans les domaines les plus différents secteurs sciences et technologies.

Composés chimiques des métaux

Parmi celles-ci, il convient de mentionner plusieurs classes principales de substances, qui sont des produits de l'interaction de métaux avec d'autres éléments et substances.

1. Oxydes, hydrures, nitrures, siliciures, phosphures, ozonides, carbures, sulfures et autres - composés binaires avec des non-métaux, appartiennent le plus souvent à la classe des sels (sauf les oxydes).
2. Hydroxydes - formule générale Me + x (OH) x.
3. Sel. Composés métalliques avec des résidus acides. Peut être différent :

• moyenne;
• aigre;
• double;
• basique;
• complexe.

4. Composés de métaux avec des substances organiques - structures organométalliques.

5. Composés de métaux entre eux - alliages obtenus de différentes manières.

Options d'assemblage de métaux

Substances pouvant contenir deux substances à la fois différents métaux et plus, sont divisés en :

• alliages;
• sels doubles;
• composés complexes;
• composés intermétalliques.

Les méthodes d’assemblage des métaux varient également. Par exemple, pour produire des alliages, la méthode de fusion, de mélange et de solidification du produit résultant est utilisée.

Les composés intermétalliques se forment à la suite de réactions chimiques directes entre métaux, souvent explosifs (par exemple le zinc et le nickel). De tels procédés nécessitent des conditions particulières : température, pression, vide très élevées, manque d’oxygène, etc.

Soude, sel, soude caustique - ce sont tous des composés de métaux alcalins dans la nature. Ils existent sous forme pure, formant des dépôts, ou font partie des produits de combustion de certaines substances. Parfois, ils sont obtenus par une méthode de laboratoire. Mais ces substances sont toujours importantes et précieuses, car elles entourent une personne et façonnent sa vie.

Les composés de métaux alcalins et leurs utilisations ne se limitent pas au sodium. Des sels tels que :

• chlorure de potassium;
• (nitrate de potassium);
• le carbonate de potassium ;
• sulfate.

Ils sont tous précieux engrais minéraux, utilisé en agriculture.

Métaux alcalino-terreux - composés et leurs applications

Cette catégorie comprend les éléments du deuxième groupe du sous-groupe principal du système d'éléments chimiques. Leur degré constant oxydation +2. Ce sont des agents réducteurs actifs qui entrent facilement dans des réactions chimiques avec la plupart des composés et substances simples. Ils montrent tout propriétés typiques métaux : éclat, ductilité, conductivité thermique et électrique.

Les plus importants et les plus courants sont le magnésium et le calcium. Le béryllium est amphotère, le baryum et le radium sont éléments rares. Tous sont capables de former types suivants relations:

• intermétallique;
• des oxydes;
• les hydrures;
• sels binaires (composés avec des non-métaux) ;
• les hydroxydes;
• sels (doubles, complexes, acides, basiques, moyens).

Considérons le plus connexions importantes d'un point de vue pratique et leur portée.

Sels de magnésium et de calcium

Les composés de métaux alcalino-terreux tels que les sels ont important pour les organismes vivants. Après tout, les sels de calcium sont la source de cet élément dans le corps. Et sans cela, la formation normale du squelette, des dents, des cornes des animaux, des sabots, des poils et du pelage, etc. est impossible.

Ainsi, le sel le plus courant du calcium du métal alcalino-terreux est le carbonate. Ses autres noms :

• marbre;
• calcaire;
• dolomie.

Il est utilisé non seulement comme fournisseur d'ions calcium pour un organisme vivant, mais également comme matériau de construction, matière première pour la production chimique, dans l'industrie cosmétique, dans l'industrie du verre, etc.

Les composés de métaux alcalino-terreux tels que les sulfates sont également importants. Par exemple, le sulfate de baryum (nom médical « bouillie de barytine ») est utilisé dans les diagnostics par rayons X. Le sulfate de calcium sous forme d'hydrate cristallin est du gypse que l'on trouve dans la nature. Il est utilisé en médecine, dans la construction et dans les moulages d’estampage.

Phosphore alcalino-terreux

Ces substances sont connues depuis le Moyen Âge. Auparavant, on les appelait des phosphores. Ce nom apparaît encore aujourd'hui. De par leur nature, ces composés sont des sulfures de magnésium, de strontium, de baryum et de calcium.

Avec certains traitements, ils sont capables de présenter des propriétés phosphorescentes et la lueur est très belle, du rouge au violet vif. Celui-ci est utilisé dans la fabrication de panneaux routiers, de vêtements de travail et autres.

Connexions complexes

Substances qui comprennent deux ou plusieurs différents éléments nature métallique - composés métalliques complexes. Le plus souvent, ce sont des liquides aux couleurs belles et colorées. Utilisé dans chimie analytique pour la détermination qualitative des ions.

De telles substances sont capables de former non seulement des métaux alcalins et alcalino-terreux, mais également tous les autres. Il existe des complexes hydroxo, des complexes aquatiques et autres.