Хімічні властивості p- та d-елементів

Чортківський медичний фаховий коледж. Хімічні властивості p- та d-елементів. Викладач Нога О. М.2023 р.

План заняття. Хімічні елементи у живій природі і завдання хімії біогенних елементів. Вчення Вернадсткого В.І. та його послідовників про біосферу, ноосферу та роль живої речовини. Навколишнє середовище і вміст елементів в організмі людини. Класифікація біогенних елементів за різними ознаками. Синергізм і антогонізм в дії біогенних елементів на організм. Загальна характеристика і властивості атомів та сполук s-елементів. Біологічна роль s-елементів. Застосування у медицині.

Елементи, необхідні для побудови й життєдіяльності клітин і організмів, називають біогенними. В організмі людини знайдені 82 елемента із 91-го, які зустрічаються у природі, біогенна функція встановлена для 62-х. Засновник вчення про біогенні елементи. Володимир Іванович Вернадський (1863-1945)

Питання біологічної ролі хімічних елементів знайшли глибоке наукове обґрунтування у роботах В.І. Вернадського і його послідовників. В.І. Вернадський, вивчаючи геохімічні перетворення у земній корі, встановив, що зміни елементного складу верхнього шару земної кори впливають на хімічний склад живих організмів. В організмі людини є всі хімічні елементи, які має морська вода. У морській воді присутні всі елементи земної кори. Речовини неживої й живої природи складаються з однакових хімічних елементів і між ними діють однакові сили хімічної взаємодії: ковалентні, іонні, водневі й ін.

Сімейства хімічних елементів. Разташування сімейств хімічних елементів в періодичній системі Д.І. Менделєєва:s-p-d-I A і II A групиголовні підгрупи. III A,IV A,V A,VI A,VII Aголовні підгрупи. III В, IV В, V В, VI В, VII В, VIII В, I В, II Впобічні підгрупи

Елементи – органогени: ОNSР97 %СН

Незамінні елементи – завжди містяться в живому організмі, входят до складу його органічних і неорганічних сполук: H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu, Co, Fе, Zn, Mo, V. Їх дефіцит призводить до порушення життєдіяльності. Примісні елементи – також завжди присутні в організмі тварин і людин: Ga, Sb, Sr, Br, B, Be, Li, Si, Sn, Cs, Al, Ba, Ge, As, Rb, Bi, Cd, Cr, Ni, Ti, Ag, Hg, U, Se. Їх біологічна роль не завжди детально вивчена. Mікропримісні елементи: Sc, In, Tl, La, W, Rе, Tb та ін.

Хімічний Добова потреба, в мг елемент Дорослі Діти. Калій 2000-5500 530 Натрій 1100-3300 260 Кальцій 800-1200 420 Магній 300-400 60 Цинк 15 5 Залізо 10-15 7 Марганець 2-5 1,3 Мідь 1,5-3,0 1,0 Титан 0,85 0,06 Хром 0,05-0,20 0,04 Кобальт около 0,2 0,001 Хлор 3200 470 Йод 0,15 0,07 Фтор 1,5-4,0 0,6 РО4 3- 800-1200 210 РО4 2- 10 -

Характеристика атомів s-елементів: s-елементи: I A і II A ns1 і ns2ступінь окиснення: +1 и +2метали-відновники. У групі знизу вверх, а в періодах зліва направо: збільшується - потенціал іонізації - спорідненість до електрону - електронегативність - радіус гідратованого йону - окиснювальні властивостізменьшуються - йоні радіуси - відновні властивості

Властивості атомів s-елементів: Метали s-елементи енергійно взаємодіють із воднем, киснем, галогенами, сіркою з утворенням гідридів, оксидів або пероксидів, галогенидів і сульфідів, відповідно.2 Na + H2 ↔ 2 Na. Н4 Li + O2 ↔ 2 Li2 O2 K + O2 ↔ K2 O2 Ca + H2↔ Ca. Н22 Na + Cl2 ↔ 2 Na. Cl. Ca + Cl2 ↔ Ca. Cl22 K + S ↔  K2 SMg + S ↔ Mg SMg +O2 ↔ 2 Mg. ООксиди й гідроксиди металів s-елементів мають основний характер, крім оксиду й гідроксиду берилію. Останні амфотерні. Гідроксиди Li, Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba – сильні основи, які називаються лугами.

Біологічна роль s-елементів. Застосування у медицині. Один із шести елементів органогенів. 10% маси тіла людини відповідає гідрогену. Він є складовою частиною важливих органічних і неорганічних сполук, які відіграють велику біологічну роль в організмі людини: білки, нуклеїнові кислоти, вітаміни, гормони, ферменти й т.д. Функціі: - транспорт поживних речовин- підтримка гомеостазу- утворення секретів, екскретів- забезпечення тургору тканин- участь у всіх біохімічних процесах- універсальний розчинник

Вода необхідна для утворення секретів і екскретів, забезпечення тургору тканин. Препаратами води, які застосовуються у медицині, є вода для ін'єкцій і мінеральні води («Боржомі» - гідрокарбонатно-натрієва, «Миргородська» - хлоридно-натрієва, «Єсентуки-4» - гідрокарбонатно-хлоридно-натрієва, «Нарзан» - сульфатно-гідрокарбонатно-магнієво-кальцієва й інші). Пероксид водню H2 O2 застосовується у вигляді 3% розчину в якості дезінфікуючого й кровоспинного засобу.

Натрій – макроелемент (0,25%). Основний позаклітинний іон. Біогенна роль: 1) забезпечує осмотичний тиск; 2) підтримує кислотно-основний стан організму; 3) бере участь у нервово-м'язовій передачі (виникнення біопотенціалів); 4) бере участь у водно-сольовому обміні; 5) впливає на роботу ферментів.

Калій − макроелемент (0,22%). Основний внутрішньоклітинний іон. Біогенна роль:забезпечує осмотичний тиск; забезпечує виникнення біопотенціалів, що пов'язане із процесом нервової й м'язової збудливості й провідності;  підтримує кислотно-основний стан; бере участь у водно-сольовому обміні;  бере участь у синтезі білків, вуглеводів; впливає на активність ферментів.

Кальцій − макроелемент (1,4%). Добова потреба 0,8-0,9 г. Кальцій − основний компонент кісткової й зубної тканини у вигляді гідроксиапатиту Са5(РО4)3 ОН і Са5(РО4)3 F – фторапатиту. Біогенна роль кальцію: 1) у передачі нервових імпульсів (кальцій знижує збудливість кліток ЦНС), зменшення його концентрації приводить до збільшення збудливості (тетанія); 2) регулює роботу серця; 3) бере участь у згортанні крові; 4) входить до складу ферментів (лецитінази) і впливає на їхню активність; 5) впливає на кислотно-основний стан організму; 6) проявляє протизапальну й десенсибілізуючу дію. Іони кальцію – біологічні антагоністи іонів натрію, калію, магнію.

Магній – макроелемент (0,04%). Добова потреба організму у магнії – 10 мг на 1 кг маси тіла людини. Біогенна роль: 1) залежно від концентрації блокує або забезпечує нервово-м'язову передачу; 2) гнітить центр подиху;3) гнітить судинно-рухальний центр, внаслідок чого знижує артеріальний тиск; 4) компонент і активатор деяких ферментів; 5) стимулює перистальтику кишечника й жовчовиділення.