Урок на тему "Біогенні s-елементи, їхня біологічна роль та медичне застосування"

Тема заняття: Біогенні s-елементи, їхня біологічна роль та медичне застосування

Вид заняття: лекція-бесіда

Час – дорогоцінний подарунок,

даний нам, щоб у ньому стати розумнішими,

кращими, зрілішими і досконалішими.

Мета заняття:

•                   Навчальна: сформувати поняття про біогенні s-елементи: Натрій, Калій, Магній, Кальцій, забезпечити засвоєння студентами основних хімічних властивостей s-елементів та відомостей про будову їх атомів, дослідити роль біогенних елементів у життєдіяльності організмів, установити взаємозв’язок між хімічними властивостями s-елементів та застосуванням їх сполук у медицині, узагальнити знання про біогенні мікро-, макро- та органогенні елементи.
•                   Виховна: сприяти трудовому вихованню і профорієнтації студентів, формувати інтересу до науки, виховувати старанність, працелюбність, вміння досягати намічених цілей, прагнення до високої якості результатів праці.
•                   Розвиваюча: розвивати логічне мислення, пам’ять, увагу, пізнавальний інтерес, вміння встановлювати зв’язки між будовою та властивостями речовин, виділяти загальні та істотні ознаки, працювати в колективі та індивідуально, висловлювати свої думки та доводити їх.

Міждисциплінарна інтеграція:

Внутрішньопредметна інтеграція

Забезпечення заняття:

• Наочні посібники – таблиці «Періодична система хімічних елементів Д.І.Менделєєва», «Рад активності металів (ряд Бекетова)», таблиця розчинності, стенди «Лікарські засоби, що містять біогенні s-елементи». «Продукти, що містять біогенні s-елементи».
• Роздатковий матеріал – графічний диктант, опорні конспекти «Макроелементи в організмі людини, їх значення», таблиці «Біогенні s-елементи», картки – задачі домашнього завдання.
• Технічні засоби навчання – ноутбук, мультимедійні технології.
• Місце проведення – аудиторія хімії (№25).
• Література:

Основна:

1). Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. —Вінниця: Нова Книга, 2006. - 776 с.

2). Музиченко В.П. Медична хімія: підручник / В.П.Музиченко, Д.Д. Луцевич, Л.П.Яворська. – К.: ВСВ «Медицина», 2010. – 496 с.

Додаткова:

1). Базелюк І.І. та ін..Довідкові матеріали з хімії / І.І.базелюк, Л.П. Величко, Н.В. Титаренко. – Київ, Ірпінь: ВТФ «Перун», 1998. – 224 с.

2). Довідник з хімії для вчителів / за редакцією О.І.Астахова. – Київ:«Радянська школа».- 1976.

3). Гадецький М.В., Хлєбнікова Т.М., Організація навчального процесу в сучасній школі.– Харків, Ранок, 2004. – 136с.

4). Конаржевський Ю.А., Аналіз урока. – М. Центр «Педагогический поиск», 2003. – 336с.

5). Форми навчання в школі: Книга для вчителя / за редакцією Ю.І. Мальованого. – К.: Освіта, 2002. – 160с.

6). Аналітична хімія / Д.Д. Луцевич, А.С. Мороз, О.В. Грибальська, В.В. Огурцов. - К.: Здоров’я, 2003. — 296 с.

План та організаційна структура лекції

Структура заняття

1. Організаційний етап.
2. Підготовчий етап.

Перевірка домашнього завдання

Графічний диктант. Якщо твердження правильне, то під цифрою, що відповідає порядковому номеру питання необхідно поставити знак «+». Не правильне «-».

Бланк із завданням та для оформлення результату.

Прізвище:

Група:

Варіант №1

1. Карбон (ІІ) оксид належить до кислотних оксидів.
2. Органогенними р-елементами є Гідроген, Нітроген, Карбон і Оксиген.
3. D-елементи знаходяться в періодичній системі хімічних елементів лише в побічних підгрупах.
4. Будова зовнішнього енергетичного шару Алюмінію має вигляд 3s²3p¹.
5. Біогенні d-елементи в основному в організмі належать до мікроелементів.
6. В хімічних реакціях сполуки d-елементів мають основні властивості.
7. При нестачі Цинку виникає анемія, загальне ослаблення організму.
8. Кількість енергетичних підрівнів у Аргентуму відповідає 6.
9. Назва сполуки [Сu(NH₃)₂(H₂O)₄]SO₄ диакватетраамінкупрум (ІІ) сульфат.
10.              До складу ферменту печінки аргінази, який каталізує розщеплення аргініну з утворенням сечовини входить Манган.

Прізвище:

Група:

Варіант №2

1. Сполука Cr(OH)₃ має амфотерні властивості.
2. Метали життя, які представлені біогенними d-елементами, в періодичній системі хімічних елементів знаходяться лише в великих періодах.
3. Будова зовнішнього енергетичного шару Феруму має такий вигляд 3d⁶4s¹.
4. Карбоксигемоглобін – це сполука гемоглобіну із вуглекислим газом.
5. До складу амінокислот цистеїн, цистин та метіонін входить хімічний елемент Сульфур.
6. Кількість валентних електронів у Фосфору відповідає 6.
7. Сполука [Fe(OH)₂ (NH₃)]Cl має назву: аміндигідроксиферум (ІІІ) хлорид.
8. Серед d-елементів Купрум не належить до перехідних елементів.
9. Масова частка Амоній гідроксиду у нашатирному спирті становить 5%.
10.  На третьому енергетичному підрівні всіх біогенних елементів максимально може бути 18 електронів.

Час виконання 3 хв. Роботи збираються і в групі обираються «експерти», які називають правильні відповіді та пояснюють їх.

Актуалізація теми та мотивація навчальної діяльності

Все, що оточує нас складається із атомів. Атоми, які мають однаковий заряд ядра утворюють хімічні елементи. Кожен хімічний елемент виконує певну функцію в організмі. До біогенних s-елементів належать макроелементи Натрій, Калій, Магній та Кальцій, які постійно містяться в організмі тварин і людини і є життєво необхідними. Вони виконують роль пластичного матеріалу в побудові кісткових тканин, підтримують певні значення осмотичного тиску, рН середовище біологічних рідин, йонну та кислотно-основну рівновагу тощо.

Звертається увага на міждисциплінарну інтеграцію, студенти згадують про важливість даних хімічних елементів з тем, які вивчалися на інших предметах. Наголошується на значенні отриманих знань на сьогоднішньому занятті для подальшого вивчення тем природничо-математичного циклу.

При недостачі в організмі К виникають судоми та перебої в роботі серця. Са– розвивається аритмія та галюцинації, Мg – підвищення кров’яного тиску. Надлишок цих елементів також викликає порушення нормальної життєдіяльності організму. Так, при надмірна кількість Калію чи Магнію приводить до дефіциту Кальцію та зменшує його засвоєння.

Саме тому в медицині використовуються сполуки s-елементів як лікарські засоби. Пригадайте, які препарати, що вміщують сполука Натрію, Калію, Магнію та Кальцію вам відомі? (Наприклад, ізотонічний розчин, натрій сульфацил, магнезія, магне–В_6, глюконат Кальцію, Кальцемін тощо).

План лекції

1. Загальна характеристика біогенних s-елементів.
2. Хімічні властивості s-елементів та їх сполук:
   1.                    Бінарні сполуки s-елементів.
   2.                 Гідроксиди та солі лужних і лужноземельних металів.
   2.                    Кристалогідрати s-елементів.

3. Біологічна роль s-елементів.
4. Застосування деяких сполук s-елементів в медицині.

3. Основний етап.

Питання 1.

Всі s-елементи знаходяться в І і ІІ групі головних підгрупах. Біометали з родини s-елементів розміщені у верхній лівій частині періодичної системи хімічних елементів Д.І.Менделєєва і належать до лужних – Натрій та Калій та лужноземельних - Кальцій металів. Магній до групи лужноземельних металів не належить, хоча і знаходиться в ІІ групі, у зв’язку з тим, що властивості його сполук відрізняються від речовин інших s-елементів.

Використовуючи знання, які ви отримали при вивченні біогенних р- та d- елементів заповніть таблицю (час на заповнення таблиці – 2 хв., потім – обговорення результатів роботи). У кожного на парті бланк для оформлення результатів.

Біогенні s-елементи

Ми навчилися записувати електронну будову атомів р- та d-елементів. Запишемо електронну конфігурацію атомів біогенних s-елементів: Натрію та Кальцію (завдання біля дошки виконує одна студентка, всі інші в зошиті).

Загальна електронна формула елементів І групи [Х] ns¹, а у елементів ІІ групи [Х] ns², де [Х] – завершений передостанній рівень інертного елемента, n – номер періоду, до якого належить елемент.

Як бачимо, на зовнішньому енергетичному шарі s-елементів міститься невелика кількість електронів: Натрій та Калій – 1, Магній та Кальцій – 2, тому під час хімічної взаємодії вони віддають, а не приєднують електрони, виявляючи відновні властивості та позитивні ступені окиснення. Віддаючи електрони атоми цих елементів перетворюються на позитивно заряджені йони:

Na-e^-Na⁺

Mg-2e^-Mg²⁺

Розглянемо фізичні властивості Натрію, Калію, Магнію та Кальцію. Натрій та Калій – м’які сріблясті метали, які легко ріжуться ножем. Кальцій – ковкий. Досить твердий метал сріблясто-білого кольору.

Натрій та Калій і їх сполуки забарвлюють полум’я у характерні кольори, що і використовуються для розпізнання цих сполук.

У природі та в організмі людини ці метали трапляються лише у складі сполук. Натрій – кухонна сіль, сода. Кальцій – кальцит, крейда, мармур, гіпс тощо.
Питання 2.

2.1. Бінарні сполуки s-елементів.

Віддаючи електрони атоми біогенних s-елементів виявляють сильні відновні властивості. Це видно на прикладі їх взаємодії з неметалами – киснем, галогенами, фосфором, азотом та іншими речовинами, в результаті чого біогенні метали завжди віддають електрони, перетворюються на позитивно заряджені йони – катіони. Переважно в йонному стані s-елементи й трапляються в живих організмах.

Розглянемо деякі досліди взаємодії s-елементів із простими речовинами та запишемо рівняння реакції.

Відеодослід №1. Взаємодія Натрію та Сірки.

2Na+SNa₂S

Na^o — e^—Na⁺     (ВІДНОВНИК)

S^o + 2e^—S^-2        (ОКИСНИК)

Відеодослід №2. Взаємодія Калію та Брому.

2K+Br₂2KBr

К^о — е^—К⁺       (ВІДНОВНИК)

Br₂^о + 2e^—2Br^—   (ОКИСНИК)

Відеодослід №3. Взаємодія Калію та кисню.

2K+O₂K₂O₂

К^о — е^—К⁺          (ВІДНОВНИК)

О₂^о + 4 е^— 2 О^—2       (ОКИСНИК)

Після кожного відеодосліду студенти записують хімічні рівняння та рівняння електронного балансу в зошитах та біля дошки.

При взаємодії із киснем лужні метали Натрій та Калій утворюють не оксиди, а пероксиди – Ме₂О₂ чи надпероксиди – МеО₂. З вуглекислим газом, Карбон (IV) оксидом ці сполуки взаємодіють з виділенням кисню. Тому Натрій пероксид або суміш Na₂O₂ з K₂O використовують для регенерації кисню в ізольованих приміщеннях, зокрема, в підводних човнах, космічних кораблях, тощо. Процес регенерації ґрунтується на хімічних рівняннях:

2Na₂O₂ + 2СО₂ 2Na₂СО₃ + О₂↑

Na₂O₂ + 2K₂O + 2СО₂Na₂СО₃ + К₂СО₃ + О₂↑

Внаслідок цих реакцій утворюються йонні сполуки, які в переважній більшості добре розчинні у воді. Отже, найхарактернішою ознакою біогенних s-елементів є їх висока хімічна активність.

Пригадайте, як змінюються металічні властивості елементів при збільшенні атомних радіусів? Так, вони посилюються, тобто, в періодичній системі хімічних елементів Д.І. Менделєєва в групах у напрямку зверху вниз металічні властивості посилюються. Звідси, Калій та Кальцій в порівнянні із Натрієм та Магнієм мають чіткіше виражені металічні властивості.

Складемо загальні формули бінарних сполук s-елементів І-ІІ груп ПСЕ:

• Гідриди МеН, МеН₂
• Нітриди Ме₃N, Me₃N₂
• Фосфіди Ме₃Р, Me₃Р₂
• Сульфіди Me₂S, MeS
• Оксиди Me₂О, MeО

Всі бінарні сполуки – тверді речовини, що легко розкладаються кислотами і водою. Оксиди лужних і лужноземельних металів мають високу реакційну здатність, енергійно реагують з водою , утворюючи гідроксиди.

2.2. Гідроксиди та солі лужних і лужноземельних металів.

Гідроксиди лужних металів - безбарвні, тверді, легкоплавкі й дуже гігрокопічні речовини. Це типові йонні сполуки, у водних розчинах вони повністю дисоціюють на катіони металу Ме⁺ та аніони гідроксильної групи ОН^- і тому належать до найсильніших основ, які називають лугами. Розчини гідроксидів у воді агресивні щодо багатьох речовин, тому їх ще називають їдкими лугами. Гідроксиди натрію і калію застосовують у виробництві мила, фарб, для добування целюлози.

s-Елементи вступають у реакції і з багатьма складними речовинами: водою, нислотами-неокисниками (НС1, Н₃Р0₄) та кислотами-окисниками (H₂S0_{4 (конц),} HN0₃), наприклад:

Відеодослід.

2К + 2Н₂0 = 2КОН + Н₂↑;

Студенти записують рівняння реакції. Пояснюють причини зміни забарвлення індикатора.

Са + 2НСl = СаС1₂ + Н₂↑;

Унаслідок цих реакцій утворюються гідроксиди або солі відповідного металу. Переважна більшість солей лужних металів легко розчиняється у воді, оскільки є кристалічними речовинами йонної будови.

Завдання:здійснити перетворення:

Сa→Ca(OH)₂→CaSO₄

Серед солей найбільше значення мають нітрати, карбонати, галогеніди та сульфати. У медицині широко застосовують солі Натрію: NaCl, NaHCO₃, NaN0₂, Na₂SO₄*10H₂O та ін. Більшість солей Калію застосовують у сільському господарстві як калійні добрива, а КС1 і СН₃СООК - у медицині як джерело йонів Калію для організму.

Отже, найхарактернішою ознакою металів головних підгруп І-ІІ груп є їх висока хімічна активність, особливо в реакціях відновлення. Це підтверджується малими значеннями енергії йонізації атомів цих елементів та електродних потенціалів простих речовин у водних розчинах. Чітко виражені металічні властивості s-елементів, які виявляються у здатності атомів відщеплювати валентні електрони, є ознакою того, що усі s-елементи легко утворюють катіони — саме в йонному стані вони й містяться в живих організмах.

Зазначимо, що Магній не належить до лужноземельних металів у зв'язку з тим, що властивості його сполук відрізняються від сполук інших s-елементів ІІА групи. Якщо магній гідроксид Mg(OH)₂ - це основа середньої сили, малорозчинна у воді, то гідроксиди інших металів цієї групи є сильними основами.

Магній також належить до активних металів. Він вступає в реакцію з активними неметалами (кисень, галогени) за звичайних умов, а з менш активними (Н₂, N₂, С) - при нагріванні. Оскільки його стандартний ОВП від'ємний, він витісняє більшість металів з розчинів їхніх солей:

CdSO₄ + Mg = MgSO₄ +Cd.

У кислотах-неокисниках магній розчиняється енергійно, за винятком HF, Н₃Р0₄ і Н₂С0₃, які з ним утворюють малорозчинні солі MgF₂, Mg₃(PO₄)₂, MgCO₃. При взаємодії з кислотами утворює солі, що мають гіркий смак. Більшість із них добре розчиняється у воді й виділяється з розчинів у вигляді кристалогідратів, наприклад, гіркої солі MgS0₄ 7Н₂0.

Відеодослід. Взаємодія Магнію та нітратної кислоти.

4Mg + 10HNO₃→4Mg(NO₃)₂+ N₂O↑ + 5H₂O

2Mg(NO₃)₂→2MgO+4NO₂↑+O₂↑

Лужні й лужноземельні метали дуже подібні за хімічними властивостями, проте їхні фізико-хімічні параметри дещо відрізняються. Основна відмінність йонів К⁺ і Na⁺ полягає в розмірі їхніх йонів. Гідратовані йони Натрію і Калію також різняться за радіусом йона. Гідратовані йони Натрію більші за гідратовані йони Калію, тому перший йон є основним позаклітинним компонентом, а другий – внутрішньоклітинним.

2.        Кристалогідрати s-елементів.

Тенденція до утворення ковалентних зв'язків у них майже не виражена, що пов'язано з невеликими значеннями їх електронегативностей. Тому йони Калію і Натрію практично не вступають у реакції комплексоутворення, а їх гідратні сполуки (аквакомплекси) типу [Na(H₂O)_n ]⁺, [К(Н₂O)_n ]⁺ з координаційним числом n = 4, 6 для Na⁺ і  n = 6, 8 для К⁺ є нестійкими. Крім того, більшість солей s-елементів І групи не утворює кристалогідратів, особливо це стосується солей Калію.

Кристалічні солі Натрію з великим числом молекул води, наприклад, Na₂S0₄*10Н₂0 (глауберова сіль), Na₂C0₃*10H₂0 (сода кристалічна), Na₂B₄0₇*10Н₂0 (бура), є своєрідними впорядкованими твердими розчинами вклинення типу сіль-лід, які називають тектогідратами.

Більшість солей Магнію у твердому стані існує у вигляді кристалогідратів: Mg(NO₃)₂*6H₂O, MgCl₂*6H₂O, MgSO₄*7H₂O. Кальцій сульфат утворює дигідрат СаSO₄*2H₂O, який при нагріванні до 150-180^оС втрачає частину води і перетворюється на пів гідрат 2СаSO₄*H₂O – алебастр, медичний гіпс.

При змішуванні порошку випаленого гіпсу з водою спостерігається затвердіння всієї маси. На цій властивості ґрунтується використання гіпсу для виготовлення зліпків, накладання гіпсових пов’язок в медицині та як в’яжучого матеріалу в будівництві.

Питання 3.

s-елементи Натрій, Калій, Кальцій і Магній постійно містяться в організмі у макрокількостях і є життєво необхідними.

Натрій і Калій - важливі біогенні елементи, що містяться у плазмі крові, лімфі. Загальна масова частка Калію в організмі дещо більша, ніж Натрію, відповідно 0,35% і 0,15 %. Найбільше Калію в печінці, нирках, серці, м'язах та| мозку.

Основна біологічна функція сполук Натрію і Калію полягає в підтриманні водно-електролітного балансу. Катіони цих елементів істотно впливають на стан наводнення клітин та в'язкість цитоплазми. Входячи до складу електролітів крові, йони Натрію забезпечують сталу величину осмотичного тиску, а як компоненти буферних систем - підтримують на певному рівні рН біологічних рідин. Йони Калію беруть участь у передаванні нервових імпульсів, скороченні м'язів, регулюванні діяльності серця.

Йони К⁺ і Na⁺ необхідні живим організмам для генерування біопотенціалів у нервовій системі, м'язах та секреторній тканині, а також для регулюванню роботи серцевого м'яза (міокарда). Важливо, що Натрій є основним позаклітинним, а Калій - внутрішньоклітинним йоном.

Таблиця. Вміст йонів у фізіологічних рідинах організму, ммоль/дм³

* Позаклітинні рідини.

Так, концентрація йонів К⁺ всередині клітини в 35 разів вища, ніж у позаклітинній рідині, а йонів Na⁺, навпаки, - у 14 разів більша в позаклітинному середовищі, ніж усередині клітини. Такий нерівномірний розподіл йонів Калію і Натрію по обидва боки клітинної мембрани є причиною виникнення біопотенціалів у клітинах.

Завдяки цьому механізму, а також дії калій-натрієвої помпи відбувається створення імпульсів у нервових клітинах та регулювання роботи серцевого м’яза. Наявність йонної помпи є головною причиною виникнення мембранних потенціалів у клітинах. Робота цієї помпи забезпечується енергією, що утворюся в процесі гідролізу АТФ. Важливо, що в цій реакції беруть участь йони Натрію і Калію, активуючи фермент АТФазу.

Крім того, йони Натрію сприяють скороченню м'язів, а Калію - навпаки, їх розслабленню. Заміна Калію чи Натрію йонами інших лужних металів зумовлює зміну фізіологічних функцій деяких органів. Так, введення в організм йонів Літію нормалізує діяльність головного мозку, що й використовують на практиці для лікування деяких психічних захворювань.

Натрій хлорид, що постійно надходить в організм з їжею, є джерелом хлорної кислоти — важливого компонента шлункового соку, а натрій гідрогенкарнат NaHC0₃ разом з вуглекислим газом - буферною сумішшю, яка підтримує стале значення рН крові.

Слід зазначити, що для нормального функціонування окремих органів, зокрема роботи міокарда, потрібна не тільки певна концентрація йонів Калію, Натрію, Кальцію і Магнію в крові, а й відповідне кількісне їх співвідношення.

Деякі речовини здатні посилювати проникність клітинних мембран для окремих йонів. Наприклад, такі синтетичні сполуки, як краун-етери та природні антибіотики (валіноміцин, еніатин), можуть переносити йони Калію, а грамітидин - йони Калію та Натрію через мембрани. Тому ці речовини називають йонофорами, або «носіями йонів».

Внутрішньо- і міжклітинний простір клітини розділений мембраною, яка не дає можливості проникати гідратованим катіонам лужних і лужноземельних металів. Це є причиною підтримання постійного мембранного потенціалу. Йонофори, переносячи йони Калію крізь мембрану, зменшують мембранний потенціал і тим самим забезпечують оптимальні концентрації йонів s-елементів усередині й поза клітиною.

Добова потреба організму в сполуках Калію становить 2-3 г, Натрію - 4-5 г. При нестачі Калію (гіпокаліємії) порушуються нервово-м'язове збудження і робота серця, гальмується синтез білка, унаслідок чого спостерігаються слабість, втомлюваність, задишка. Нестача Натрію (гіпонатріємія) призводить до зниження осмотичного тиску крові, гемолізу еритроцитів, згущення крові, наслідком чого є тахікардія, спазм гладкої мускулатури, набряки головного мозку.

Вміст Натрію поповнюється вживанням кухонної солі NaCl, а Калію - рослинної їжі, особливо сої, квасолі, картоплі, а також молока і сухофруктів.

Кальцій і Магній. Масова частка Кальцію в організмі становить 1,5 % . Основна його маса знаходиться у кістках і зубах, менша кількість - у сироватці крові (2,3 ммоль/дм³). Доведено, що в плазмі крові близько 46% Кальцію перебуває в йонізованому стані, а решта зв'язана з білками (альбумінами) та іншими аніонами (фосфат-, гідрогенкарбонат-, сульфат- тощо). Фізіологічно важливою для нормальної діяльності біосистем є наявність йонізованого (вільного) Кальцію. У нормі його концентрація у плазмі крові має становити 1,25 ммоль/дм³. Існує стан рівноваги між концентраціями йонів Са ⁺, що містяться в позаклітинній рідині й цитоплазмі. Градієнт концентрацій йонів Кальцію між поза- і внутрішньоклітинною рідинами є значним.

Незмінність концентрації лужних і лужноземельних металів усередині клітини і в позаклітинному просторі пов'язана зі своєрідним механізмом транспортування йонів крізь мембрани. Він здійснюється шляхом активного транспорту проти градієнта концентрацій за рахунок енергії гідролізу АТФ та внаслідок дифузії йонів, яка залежить від активності йонофорів.

Йони Кальцію, що містяться у крові, посилюють її згортання. Проте значне збільшення концентрації йонів Са²⁺, особливо в серцевому м'язі, негативно впливає на метаболічні процеси і може спричинити руйнування клітинних структур. У зв'язку з цим у медичну практику впроваджено групу лікарських засобів, так званих антагоністів Кальцію, які блокують проникнення йонів Кальцію в міокард, поліпшуючи його роботу.

Відомо, що йони Кальцію гальмують збудження ЦНС, отже, істотне зменшення його концентрації в тканинах організму призводить до посилення збудження, аж до нападів тетанії.

Основна маса цього макроелемента зосереджена в кістках. Мінеральні солі Кальцію у вигляді гідроксоапатиту Са₅(РО₄)₃ОН є основою кісткової та зубної тканин, а фторапатиту Ca₅(PO₄)₃F - емалі зубів. Тому йони Кальцію впливають на ріст скелета, формування кісток та емалі зубів. Дефіцит Кальцію в організмі, особливо в дитячому віці, є причиною рахіту (викривлення кісток) і остеомаляцїі (розм'якшення кісток).

Надмірне накопичення Кальцію в деяких органах спричинює утворення каменів, що зумовлює такі захворювання, як нефролітіаз або панкреолітіаз, остеохондроз, катаракта.

Концентрація йонів Кальцію в організмі контролюється двома гормонами: кальцитонінот (інгібує вивільнення Кальцію з кісткової тканини) і паратироїдним гормоном, що активує цей процес. Тільки спільна дія цих гормонів дає можливість підтримувати на належному рівні структуру кісткових тканин,оскільки при нестачі Кальцію в крові він надходитиме з кісткових тканин, спричинюючи їх розм'якшення.

За своєю біологічною дією Кальцій є фізіологічним антагоністом Магнію і Калію. Суть цього явища полягає в тому, що подібні за розмірами та властивостями  елементи можуть замінювати один одного в структурі біокомплексів. Наслідки антагонізму бувають різними. Проте здебільшого така заміна спричинює втрату активності ферментів, руйнування важливих біоструктур. Так, у разі заміни йонів Са²⁺ ионами Sr²⁺ змінюються склад і структура кісткової тканини, унаслідок чого кістки стають крихкими.

Крім того, йони Кальцію впливають на кислотно-основну рівновагу біологічних рідин, виявляють протизапальну та десенсибілізувальну дію. Тому його сполуки використовують як лікарські засоби.

Добова потреба дорослої людини в сполуках Кальцію становить близько 1 г. Вона забезпечується вживанням рослинної їжі, молока, питної води. Однак засвоєння Кальцію залежить від наявності в організмі вітаміну D, концентрація якого регулюється гормонами щитоподібної залози.

Сполуки Магнію містяться у воді, рослинних і тваринних організмах. Загальний вміст цього макроелемента в організмі людини становить 35 г у розрахунку на масу тіла 70 кг, або 0,05 % . Це другий після Калію внутрішньоклітинний йон, причому у внутрішньоклітинних рідинах йони Mg²⁺  перебувають у гідратованому стані [Mg(H₂O)₆ ]²⁺ , [Mg(H₂O)₈ ]²⁺, а в кістках скелета й емалі зубів у вигляді нерозчинних фосфатів Mg₃(PO₄ )₂. Основна біологічна функція Магнію - стимулювання активності ферментів, участь у вуглеводному обміні, зниження збудження ЦНС. Магній, утворюючи комплексну сполуку з АТФ, активує процеси синтезу й гідролізу цієї біологічно важливої речовини, а також входить до складу деяких біокомплексів з нуклеїновими кислотами.

Це необхідний біоелемент для функціонування серця, нервових і м'язових тканин. Залежно від концентрації Магній може як прискорювати, так і гальмувати процеси передавання імпульсів по нервових волокнах. Він впливає на дихальні, судинорухові та інші центри мозку і загалом діє на нервову систему заспокійливо. Крім того, Магній впливає на вуглеводний і фосфорний обмін, сприяє зниженню артеріального тиску, виділенню жовчі, стимулює перистальтику кишок.

Багато Магнію міститься в листі рослин у складі хелатного комплексу - хлорофілу, що за структурою нагадує гем гемоглобіну крові. Проте в молекулі гемоглобіну центральним атомом є йон Феруму(ІІ), а хлорофілу - йон Магнію.

Хлорофіл бере участь у синтезі вуглеводів і кисню, зв'язуючи вуглекислий газ повітря. Цей процес дає змогу підтримувати рівновагу між змістом кисню і вуглекислого газу в довкіллі, забезпечуючи життя на Землі.

Питання 4.

У медицині здавна використовують хімічні сполуки s¹- та s²-елементів як лікарські засоби. Розглянемо найважливіші медичні препарати цієї групи.

Препарати Натрію: натрій хлорид NaCl застосовують для приготування ізо­тонічного (0,9 %) та гіпертонічного (10 %) розчинів; натрій гідрогенкарбонат NaHCO₃ — це антацидний засіб для нейтралізації високої кислотності шлункового соку; натрій тіосульфат Na₂S₂0₃ *5H₂O застосовують при отруєннях солями важких металів; натрій нітрит NaNO₂ — судинорозширювальний засіб при стенокардії та спазмах судин головного мозку; натрій саліцилат С₆Н₄(OH)COONa використовують як антипіретик для зниження температури тіла.

Препарати Калію: калій бромід КВг (або натрій бромід NaBr) використовують як заспокійливий засіб; калій ацетат CH₃COOK ~- як сечогінний препарат при набряках, зумовлених порушенням кровообігу; калій хлорид КС1 у розчині використовують при деяких серцевих захворюваннях; калій йодид КІ - для лікування зобу і катаракти.

Препарати Кальцію: кальцій хлорид СаС1₂ в розчинах використовують як протизапальний, протиалергійний та кровоспинний засіб; кальцій глюконат або лактат застосовують з тією самою метою, що й кальцій хлорид, проте ці медичні препарати виявляють лабільнішу дію на організм.

Препарати Магнію: магній сульфат MgS0₄ застосовують як заспокійливий і протисудомний засіб для внутрішньовенного введення, а при внутрішньому вживанні - як послаблювальний і жовчогінний препарат; магній оксид MgO -антацидний та жовчогінний засіб; магній карбонат основний 4MgCO₃*Mg(OH)₂*H₂O використовують як антацидний та послаблю вальний засіб. Калій-Магній аспаргінат (аспаркам) використовують при серцевих захворюваннях, а тальк – 3MgO*4SiO₂*2H₂O – для виготовлення різноманітних присипок та мезей.

4. Заключний етап.

Завдання для закріплення матеріалу

Завдання

Варіант №1

1. Зазначте елемент, солі якого забарвлюють полум’я в жовтий колір:

А) Кальцій

Б) Натрій

В) Калій.

Варіант №2

2. Зазначте елемент, солі якого забарвлюють полум’я в фіолетовий колір:

А) Кальцій

Б) Натрій

В) Калій.

Задачі:

• Визначте масову частку солі та води у бурі Na₂B₄O₇10Н₂О.
• Скільки утвориться грам натрій хлориду, при взаємодії відповідного металу з 3,6 г хлоридної кислоти.
• Обчисліть масову частку солі Натрій хлориду в розчині, якщо до 200г 10% розчину цієї солі додали 100 мл води.
• Завдання – здійснити перетворення:

NaNa₂CO₃NaHCO₃BaCO₃CO₂

• Подивившись в таблицю розчинності, поясніть чи є якісні реакцій на s елементи. Запишіть всі можливі рівняння реакції.