S-элементы и их соединения. Общая характеристика. Биологическая роль. Применение в медицине. Работу выполнили студенты 1 курса ПОБ-б-о-14 -2: Болотова Алла, Чернышев Егор Проверила КТН, доцент: Бирюкова И. В
S-элементами называются элементы главных подгрупп I и II групп Периодической Системы. К ним относятся: Водород (H) Литий (Li) Натрий (Na) Калий (K) Рубидий (Rb) Цезий (Cs) Франций (Fr) Бериллий (Be) Магний (Mg) Кальций (Ca) Стронций (Sr) Барий (Ba) Радий (Ra)
Начало всех начал – водород!
Водород Общая характеристика Неметалл, самый легкий газ, без цвета и запаха, обладает хорошей теплопроводностью. существует в жидком и твердом состоянии при очень низких температурах. имеет 3 изотопа. Плохо растворяется в воде, обладает восстановительными свойствами. Реагирует с кислородом, металлами, неметаллами. Входит в состав воды и органических веществ. Соединения Пероксид водорода H 2 O 2. В свободном состоянии встречается в нижних слоях атмосферы, в атмосферных осадках. В обычных условиях представляет собой бесцветную жидкость, без цвета, без запаха, с неприятным металлическим вкусом. Перекись водорода H 2 O 2 является средством дезинфекции и стерилизации. Применение в медицине В медицине один из изотопов водорода (дейтерий) в качестве метки используется при исследованиях фармакокинетики лекарственных препаратов. Другой изотоп (тритий) применяется в радиоизотопной диагностике, при изучении биохимических реакций метаболизма ферментов и др. Биологическая роль биологическое значение водорода определяется тем, что он входит в состав молекул воды и всех важнейших групп природных соединений, в том числе белков, нуклеиновых кислот, липидов, углеводов
Ближайшая к нам звезда Галактики, которую мы знаем под именем «Солнце» , на 70 % своей массы состоит из водорода.
Общая характеристика: металл серебристо-белого цвета, самый легкий из металлов, мягкий (можно резать ножом), тверже натрия, но мягче свинца. У лития среди щелочных металлов самая высокая температура плавления – 179, 0°С. Самый легкий, всплывает даже в керосине. Применение: 1. Охладитель в ядерных реакторах. 2. В металлургии для удаления азота, серы и др. примесей. 3. Для получения трития: 4. В силикатной промышленности для изготовления специальных сортов стекла и покрытия фарфоровых изделий. 5. В текстильной промышленности (отбеливание тканей) 6. В пищевой промышленности (консервирование). 7. В фармацевтической промышленности (изготовление косметики). Биологическая роль: литий в незначительных количествах присутствует в живых организмах, но, по-видимому, не выполняет никаких биологических функций. Установлено его стимулирующее действие на некоторые процессы в растениях, способность повышать их устойчивость к заболеваниям.
Магний(Mg) Общая характеристика: металл серебристо-белого цвета, обладает металлическим блеском. Магний высокой чистоты пластичен, хорошо прессуется, прокатывается и поддаётся обработке резанием. Применение в медицине: Магний является жизненно-важным элементом, который находится во всех тканях организма и необходим для нормального функционирования клеток. Участвует в большинстве реакций обмена веществ, в регуляции передачи нервных импульсов и в сокращении мышц, оказывает спазмолитическое и антиагрегантное действие. Оксид и соли магния традиционно применяется в медицине в кардиологии, неврологии и гастроэнтерологии.
Биологическая роль магния • Магний — один из важных биогенных элементов, в значительных количествах содержится в тканях животных и растений (хлорофиллы • Магний необходим на всех этапах синтеза белка. Он участвует в поддержании нормальной функции нервной системы и мышцы сердца, оказывает сосудорасширяющее действие, стимулирует желчеотделение, повышает двигательную активность кишечника, что способствует выведению из организма холестерина[7]. • К пище, богатой магнием, относятся: кунжут, отруби, орехи. Однако обилие фитина в этих продуктах делает его малодоступным для усвоения, поэтому только зелёные овощи могут служить надёжным источником магния.
Распространение Магния в природе Доломит Карналлит Магнезит Брусит Каинит
Применение • • • • Химические источники тока Магний в виде чистого металла, а также его химические соединения (бромид, перхлорат) применяются для производства очень мощных резервных электрических батарей. • Соединения Гидрид магния — один из наиболее ёмких аккумуляторов водорода, применяемых для его хранения. Огнеупорные материалы Оксид магния Mg. O применяется в качестве огнеупорного материала для производства тиглей и специальной футеровки металлургических печей. Перхлорат магния, Mg(Cl. O 4)2 — (ангидрон) применяется для глубокой осушки газов в лабораториях, и в качестве электролита для химических источников тока с участием магния. Фторид магния Mg. F 2 — в виде синтетических монокристаллов применяется в оптике (линзы, призмы). Бромид магния Mg. Br 2 — в качестве электролита для химических резервных источников тока. Военное дело. Свойство магния гореть белым ослепительным пламенем широко используется в военной технике для изготовления осветительных и сигнальных ракет, трассирующих пуль и снарядов, зажигательных бомб. В смеси с соответствующими окислителями он также является основным компонентом заряда светошумовых боеприпасов. Фотография Магниевый порошок с окисляющими добавками (нитрат бария, перманганат калия, гипохлорит натрия, хлорат калия и т. д. ) применялся (и применяется сейчас в редких случаях) в фотоделе в химических фотовспышках (магниевая фотовспышка). Аккумуляторы Магниево-серные батареи являются одними из самых перспективных, превосходя в теории ёмкость ионно-литиевых, однако, пока эта технология находится на стадии лабораторных исследований в силу непреодолённости некоторых технических препятствий. [6]
Кальций – металл серебристо-белого цвета, относительно легкий, температура плавления 854 °С, окисляется на воздухе. В природе: Ca. CO 3 – мел, мрамор, известняк; Ca. SO 4 * 2 H 2 O – гипс; Ca 3(PO 4)2 - фосфорит. Содержится в костях в виде гидроксофосфат кальция – Ca 10(PO 4)6(OH)2. Его суточное потребление составляет для взрослого человека 800 -1200 мг. Падение уровня кальция в крови приводит к усилению внутренней секреции околощитовидных желез (сопровождается увеличением поступления кальция в кровь). Наоборот, повышение содержания кальция в крови вызывает резкое повышение возбудимости центральной нервной системы, что сопровождается приступами судорог и может привести к смерти.
Биологическая роль кальция Кальций поддерживает нормальный сердечный ритм, как и магний, кальций способствует здоровью сердечнососудистой системы в целом участвует в обмене железа в организме, регулирует ферментную активность способствует нормальной работе нервной системы, передаче нервных импульсов действуя сообща, фосфор и кальций делают кости крепкими, а зубы здоровыми
Ca - один из биогенных элементов, необходимых для нормального протекания жизненных процессов. Он присутствует во всех тканях и жидкостях животных и растений. Кальций в больших количествах содержится во многих пищевых продуктах и ежедневно поступает в организм с пищей. Значительное количество кальция содержится в молочных продуктах. В меньших концентрациях кальций присутствует в огородной зелени и овощах. Всасывание Ca происходит в переднем отделе тонкого кишечника.
Применение Для получения некоторых металлов В металлургической Промышленности Кальций Используется в медицине Используется для изготовления строительных материалов
Радий Общая характеристика Радий блестящий щёлочноземельный металл серебристо-белого цвета, быстро тускнеющий на воздухе. Обладает высокой химической активностью. Радиоактивен. Радий довольно редок. За прошедшее с момента его открытия время — более столетия — во всём мире удалось добыть всего только 1, 5 кг чистого радия Применение До 70 -х годов XX века радий часто использовался для изготовления светящихся красок постоянного свечения (для разметки циферблатов авиационных и морских приборов, специальных часов и других приборов), однако сейчас его обычно заменяют менее опасными изотопами В начале века, после своего открытия, радий считался полезным и включался в состав многих продуктов и бытовых предметов: хлеб, шоколад, питьевая вода, зубная паста, пудры и кремы для лица, краска циферблатов наручных часов, средство для повышения тонуса и потенции Применение в медицине В медицине радий используют как источник радона для приготовления радоновых ванн (хотя в настоящее время их полезность оспаривается). Кроме того, радий применяют для кратковременного облучения при лечении злокачественных заболеваний кожи, слизистой оболочки носа. Биологическая роль Радий чрезвычайно радиотоксичен. В организме он ведёт себя подобно кальцию — около 80 % поступившего в организм радия накапливается в костной ткани. Большие концентрации радия вызывают остеопороз, самопроизвольные переломы костей и злокачественные опухоли костей и кроветворной ткани. Опасность представляет также радон — газообразный радиоактивный продукт распада радия. Преждевременная смерть Марии Кюри произошла вследствие хронического отравления радием, так как в то время опасность облучения ещё не была осознана. В организм животных и человека поступает с пищей, в которой он постоянно присутствует (в пшенице 20— 26× 10 -15 г/г, в картофеле 67— 125× 10 -15 г/г, в мясе 8× 10 -15 г/г), а также с питьевой водой.
Барий • • • • Общая характеристика Барий — серебристо-белый ковкий металл. При резком ударе раскалывается. Хранят металлический барий в керосине или под слоем парафина. • Применение Вакуумные электронные приборы Антикоррозионный материал Оптика Фторид бария применяется в виде монокристаллов в оптике (линзы, призмы). Пиротехника Пероксид бария используется для пиротехники и как окислитель. Нитрат бария и хлорат бария используется в пиротехнике для окрашивания пламени (зеленый огонь). Атомно-водородная энергетика Ядерная энергетика Химические источники тока • Применение в медицине Сульфат бария, нерастворимый и нетоксичный, применяется в качестве рентгеноконтрастного вещества при медицинском обследовании желудочно-кишечного тракта. • Биологическая роль бария изучена недостаточно. В число жизненно важных микроэлементов он не входит. Все растворимые в воде соединения бария высокотоксичны. Хорошо растворимые в воде соли бария быстро резорбируются в кишечнике. Смерть может наступить уже через несколько часов от паралича сердца.
Франций • Общая характеристика • Франций похож по свойствам на цезий. Всегда сокристаллизуется с его соединениями. Практически все соединения франция растворимы в воде • Соответственно, франций является и самым химически активным щелочным металлом. • Применение • В настоящее время франций и его соли практического применения не имеют, в связи с малым периодом полураспада и высокой радиоактивностью.
рубидий • • • Рубидий образует серебристо-белые мягкие кристаллы, имеющие на свежем срезе металлический блеск. Применение Можно отметить следующие основные области применения рубидия: катализ, электронная промышленность, специальная оптика, атомная промышленность, медицина (его соединения обладают нормотимическими[8] свойствами). Изотоп рубидий-86 широко используется в гамма-дефектоскопии, измерительной технике, а также при стерилизации лекарств и пищевых продуктов. . Хлорид рубидия в сплаве с хлоридом меди находит применение для измерения высоких температур (до 400 °C). Пары рубидия используются как рабочее тело в лазерах, в частности, в рубидиевых атомных часах. Хлорид рубидия применяется в топливных элементах в качестве электролита, то же можно сказать и о гидроксиде рубидия, который очень эффективен как электролит в топливных элементах, использующих прямое окисление угля. По содержанию в организме человека рубидий (10 -5%) и цезий (10 -4%) относятся к микроэлементам. Они пос–тоянно содержатся в организме, но биологиче-с-кая роль их еще не выяснена. Являясь полным аналогом калия, рубидий также накапливается во внут–риклеточной жидкости и может в различных процессах замещать эквивалентное количество калия. Радиоактивные изотопы 13 r. Cs и 87 Rb используются в радиотерапии злокачественных опухолей, а также при изучении метаболизма калия. Благодаря быстрому рас–паду их можно даже вводить в организм, не опасаясь длительного вредного воздействия.
Натрий • Общая характеристика Натрий — серебристо-белый металл, в тонких слоях с фиолетовым оттенком, пластичен, даже мягок (легко режется ножом), свежий срез натрия блестит. Под давлением становится прозрачным и красным, как рубин. • Натрий является макроэлементом, его содержание в организме взрослого человека составляет около 150 -200 граммов. Биологическая роль натрия • поддерживает осмотическое давление и р. Н среды • участвует в транспорте через мембраны клеток аминокислот, сахаров, неорганических и органических анионов • участвует в образовании желудочного сока • активирует ферменты слюны и поджелудочного сока • Пищевые источники • Натрий содержится практически во всех продуктах питания в количестве 15 -80 мг на 100 г, однако наибольшее количество натрия человек получает с поваренной солью (хлоридом натрия). • Соединения натрия и их применение • В пищевой отрасли это весьма необходимая для приготовления пищи поваренная соль, в химической отрасли он используется для производства минеральных удобрений и антисептиков, а в легкой промышленности натрий применяют для обработки кожи. Также он широко применяется в металлургическом производстве, при изготовлении газоразрядных светильников, а в виде сплава с калием его используют в качестве хладагента. - пероксид натрия Na 2 O 2 — применяется для отбеливания тканей, шелка, шерсти и др. • - бромид натрия Nа. Вг — в фотографии и в медицине; – сода кальцинированная (Nа 2 СО 3 карбонат натрия) и питьевая (Nа. НСОз бикарбонат натрия) являются основными продуктами химической промышленности; – хлорид натрия Nа. Сl (соль поваренная) — в пищевой промышленности, в технике, медицине, для производства едкого натра, соды и др. ; – нитрат натрия Na. NO 3 (селитра натриевая) — азотное удобрение; – сульфит натрия Na 2 SO 4 с тиосульфатом натрия Na 2 SO 3 — применяются в медицине и фотографии и т. д. •
бериллий • • • • Общая характеристика Бериллий — относительно хрупкий металл серебристо-белого цвета. Один из самых твердых металлов в чистом виде. • Биологическая роль В живых организмах бериллий не несёт какой-либо значимой биологической функции. Однако бериллий может замещать магний в некоторых ферментах, что приводит к нарушению их работы. Бериллий ядовит: Летучие (и растворимые) соединения бериллия, в том числе и пыль, содержащая соединения бериллия, высокотоксичны. • Применение Легирование сплавов Бериллий в основном используют как добавку к различным сплавам. Добавка бериллия значительно повышает твёрдость и прочность сплавов, коррозионную устойчивость поверхностей изготовленных из этих сплавов изделий. Рентгенотехника Бериллий слабо поглощает рентгеновское излучение, поэтому из него изготавливают окошки рентгеновских трубок. Ядерная энергетика Лазерные материалы Аэрокосмическая техника Конструкционные материалы на основе бериллия обладают одновременно и лёгкостью, и прочностью, и стойкостью к высоким температурам. Будучи в 1, 5 раза легче алюминия, эти сплавы в то же время прочнее многих специальных сталей. Ракетное топливо Огнеупорные материалы Оксид бериллия применяется в качестве очень важного огнеупорного материала в специальных случаях. Считается одним из лучших огнеупорных материалов
стронций • • • • Стронций — мягкий серебристо-белый металл, обладает ковкостью и пластичностью, легко режется ножом. Основные области применения стронция и его химических соединений — это радиоэлектронная промышленность, пиротехника, металлургия, пищевая промышленность. Металлургия Магнитные материалы Пиротехника В пиротехнике применяются карбонат, нитрат, перхлорат стронция для окрашивания пламени в карминовокрасный цвет. Сплав магний-стронций обладает сильнейшими пирофорными свойствами и находит применение в пиротехнике для зажигательных и сигнальных составов. Ядерная энергетика[править | править вики-текст] Уранат стронция играет важную роль при получении водорода. Химические источники тока Медицина Изотоп с атомной массой 89, имеющий период полураспада 50, 55 суток, применяется (в виде хлорида) в качестве противоопухолевого средства Биологическая роль Стронций природный — составная часть микроорганизмов, растений и животных. Стронций является аналогом кальция, поэтому он наиболее эффективно откладывается в костной ткани. Обмен стронция изменяется при некоторых заболеваниях органов пищеварения и сердечно-сосудистой системы. Радиоактивный стронций практически всегда негативно воздействует на организм человека. Откладываясь в костной ткани, он облучает костную ткань и костный мозг, что увеличивает риск заболевания раком костного мозга, а при поступлении большого количества может вызвать лучевую болезнь.
Цезий • • • • • • • Цезий — мягкий металл, из-за низкой температуры плавления при комнатной температуре находится в полужидком состоянии. Металлический цезий представляет собой вещество золотисто-белого цвета, по внешнему виду похожее на золото, но светлее. Расплав представляет подвижную жидкость, при этом его цвет становится более серебристым. Жидкий цезий хорошо отражает свет. Пары цезия окрашены в зеленовато-синий цвет. Применение В настоящее время цезий и его соединения используются в электронике, радио-, электро-, рентгенотехнике, химической промышленности, оптике, медицине, ядерной энергетике. . Оптика[править | править вики-текст] Иодид и бромид цезия применяются в качестве оптических материалов в специальной оптике — инфракрасные приборы, очки и бинокли ночного видения, прицелы, обнаружение техники и живой силы противника (в том числе из космоса). Источники света[править | править вики-текст] В электротехнике цезий применяется в изготовлении светящихся трубок, в виде соединений с цирконием или оловом (метацирконаты и ортостаннаты цезия). Наряду с другими металлами цезий используется для наполнения осветительных газоразрядных металлогалогеновых ламп. Катализаторы[править | править вики-текст] Химические источники тока[править | править вики-текст]. Медицина На основе соединений цезия созданы эффективные лекарственные препараты для лечения язвенных заболеваний, дифтерии, шоков, шизофрении. Его соли, подобн опрепаратам лития, способны проявлять нормотимический эффект[10]. Применение цезия в энергетике и космосе[править | править вики-текст] Производство лазеров[править | править вики-текст] Производство электродов[править | править вики-текст] Термоэлектрические материалы[править | править вики-текст] Оптические материалы микроэлектроники[править | править вики-текст] Атомно-водородная энергетика Защита воздушных судов[править | править вики-текст] Цезий применяется в производстве специальных ламп. Такие цезиевые лампы устанавливаются на современных боевых самолётах и в значительной степени повышают живучесть самолетов в бою. Биологическая роль[править | править вики-текст] Хлорид цезия участвуют в газовом обмене, активируя деятельность окислительных ферментов, соли этого элемента повышают устойчивость организма к гипоксии. [11] Цезий в живых организмах — постоянный химический микроэлемент организма растений и животных. Животные получают цезий с водой и пищей. цезий относительно малотоксичен; его биологическая роль в организме растений и животных окончательно не раскрыта. Цезий-137 — радиоактивный изотоп цезия, испускающий бета-излучение и гамма-кванты, и один из главных компонентов техногенного радиоактивного загрязнения биосферы. Содержится в растениях и организме животных и человека. В организме животных Cs-137 накапливается главным образом в мышцах и печени. Наибольший коэффициент накопления его отмечен у северных оленей и североамериканских водоплавающих птиц. Накапливается в грибах, ряд которых (маслята, моховики, свинушка, горькушка, польский гриб) считается «аккумуляторами» радиоцезия [12]. Цезий — самый мягкий металл при комнатной температуре. [13] Также, как и галлий, его можно расплавить в руках (однако, естественно, это можно сделать только при условии, что цезий запаян в стеклянную ампулу, иначе происходит его возгорание).
Калий Общая характеристика Калий — серебристое вещество с характерным блеском на свежеобразованной поверхности. Очень лёгок и легкоплавок. Относительно хорошо растворяется в ртути, образуя амальгамы. Будучи внесённым в пламя горелки, калий (а также его соединения) окрашивает пламя в характерный розово-фиолетовый цвет [10]. Соединения калия — важнейший биогенный элемент и потому применяются в качестве удобрений. Калий является одним из трех базовых элементов, которые необходимы для роста растений наряду азотом и фосфором. Бромид калия применяется в медицине и как успокаивающее средство для нервной системы. Хлорид калия (сильвин, «калийная соль» ) используется как удобрение. Нитрат калия (калийная селитра) — удобрение, компонент чёрного пороха. Перхлорат и хлорат калия (бертолетова соль) используются в производстве спичек, ракетных порохов, осветительных зарядов, взрывчатых веществ, в гальванотехнике. Перманганат калия — сильный окислитель, используется как антисептическое средство в медицине и для лабораторного получения кислорода. Сульфат калия -применяется как удобрение
• • Калий выполняет следующие функции: Поддержание осмотической концентрации крови. Поддержание кислотно-щелочного баланса. Нормализация водного баланса. • • • Источники калия Основными пищевыми источниками являются бобы (в первую очередь белая фасоль), шпинат и капуста кормовая, картофель, батат, сушёные абрикосы, дыня, киви, авокадо, помело, бананы, брокколи, печень, молоко, ореховое масло, цитрусовые, виноград. Калия достаточно много в рыбе и молочных продуктах. Практически все сорта рыбы содержат более 200 мг калия в 100 г. Овощи, грибы и травы также содержат много. Много калия содержится в шоколаде.
Литий Общая характеристика • Литий — серебристобелый металл, мягкий и пластичный. Биологическая роль • • Литий в небольших количествах необходим организму. Преимущественно в организме находится в щитовидной железе, лимфоузлах, сердце, печени, легких, кишечнике, плазме крови, надпочечниках. Литий принимает участие в важных процессах: участвует в углеводном и жировом обменах; поддерживает иммунную систему; предупреждает возникновение аллергии; снижает нервную возбудимость. Препараты лития широко используются в терапии психических расстройств. Выделяется литий преимущественно почками
Применение лития • Химические источники тока Из лития изготовляют аноды химических источников тока (аккумуляторов, например литий-хлорных аккумуляторов Гидроксид лития используется как один из компонентов для приготовления электролита щелочных аккумуляторов. • Лазерные материалы Монокристаллы фторида лития используются для изготовления высокоэффективных лазеров. • Окислители Перхлорат лития используют в качестве окислителя. • Дефектоскопия Сульфат лития используют в дефектоскопии. • Пиротехника Нитрат лития используют в пиротехнике для окрашивания огней в красный цвет. • Сплавы лития с серебром и золотом, а также медью являются очень эффективными припоями. Сплавы лития с магнием, скандием, медью, кадмием и алюминием — новые перспективные материалы в авиации и космонавтике (из-за их легкости). На основе алюмината и силиката лития создана керамика, затвердевающая при комнатной температуре. Электроника Литий также используется при наполнении осветительных газоразрядных металлогалогеновых ламп. Гидроксид лития добавляют в электролит щелочных аккумуляторов, для увеличения срока их службы. • Металлургия В чёрной и цветной металлургии литий используется для раскисления и повышения пластичности и прочности сплавов. • Ядерная энергетика Литий-6 Применяется в термоядерной энергетике. • Медицина Соли лития обладают нормотимическими и другими лечебными свойствами. • Смазочные материалы • Силикатная промышленность Литий и его соединения широко применяют в силикатной промышленности для изготовления специальных сортов стекла и покрытия фарфоровых изделий. • Прочие области применения Соединения лития используются в текстильной промышленности (отбеливание тканей), пищевой (консервирование) и фармацевтической (изготовление косметики).
Скачать презентацию S-элементы и их соединения Общая характеристика Биологическая роль
S-elementy_i_ikh_soedinenia.pptx