Биогенная роль элементов II-А группы. Применение в сельском хозяйстве

Кальций– микроэлемент.

Кальцию принадлежит исключительно важная биогенная роль. Он необходим организмам для скелетообразования, костной ткани, зубов, сердечной и нервной деятельности.

Кальций играет большую роль в процессах фотосинтеза, образования белков, различных органических кислот. В животных организмах его присутствие необходимо для свертывания крови, осаждения казеина (сложного белка) при действии сычужного фермента. Избыток ионов кальция подавляет возбудимость мышечной ткани и нервных волокон, повышает тонус сердечной мышцы, действие нервной системы.

Ион Са²⁺ - антагонист иона Mg²⁺, Ca²⁺ в отличие от Mg²⁺ является внеклеточным катионом. При поступлении избытка солей Mg наблюдается усиленное выделение кальция из костной ткани.

Основная масса Са находится в костной и зубной тканях. Са, вводимый с пищей только на 50% всасывается в кишечнике. Кальций не используется внутри клетки, он выступает в качестве строительного материала в организме, в костях, зубах. Скелет – основное хранилище кальция в организме.
Ионы кальция участвуют в обмене веществ, они поддерживают в норме свертываемость крови.

Магний – необходимая часть молекулы хлорофилла растений, без которого не могут происходить процессы фотосинтеза и развитие растительного мира.

Магниевое микроудобрение – доломит MgCO₃×CaCO₃.

В растениях магний участвует также в превращениях фосфорных соединений, в образовании жиров, в синтезе и распаде углеводов. При недостатке магния в почвах у растений возникают заболевания – хлороз (разрушение хлорофилла, обесцвечивание хлоропласта), у животных мышечные судороги, наблюдается остановка роста конечностей.

MgSO4- успокаивающее, желчегонное средство

MgO- для очищения кишечника

MgCO3- слабительное

Аналитические реакции:

MgCl2+Na2HPO4+NH4OH=MgNH4PO4(осадок)+2NaCl+H2O

Ca⁺+C2O2^2-=CaC2O4(осадок)

Ba²⁺+ CrO4^2-=BaCrO4(осадок)

34. К d-элементам относятся 32 элемента периодической системы IV- VII

больших периодов. В III В - группе у атомов появляется первый электрон на d-

орбитали, в последующих В-группах d-подуровень заполняется до 10

электронов.

В периодах с возрастанием заряда ядра увеличение радиуса атомов

происходит довольно медленно. Особенности химических свойств d-элементов

позволяют рассматривать их как единую группу. К этим особенностям

относятся следующие:

1. Все d-элементы отличаются от s-элементов меньшей

восстановительной способностью и большей химической инертностью.

2. Для большинства d-элементов характерно проявление двух и больше

степеней окисления, почти одинаковых по термодинамической стойкости в

обычных условиях, т.е. характерно большое разнообразие окислительно-

восстановительных реакций.

3. Соединения многих d-элементов в высших степенях окисления

проявляют кислотные, а в низших - слабоосновные свойства.

4. Наиболее характерной особенностью d-металлов является способность

образовывать разнообразные комплексные соединения, многие из которых

устойчивы в водных растворах.

С увеличением порядкового номера элемента устойчивость его высшей

степени окисления в периоде уменьшается, а в группе возрастает. Снижение

устойчивости высшей степени окисления в периоде обусловлено эффектом d-6

сжатия.

В побочных подгруппах сверху вниз уменьшаются металлические и

восстановительные свойства элементов.

Амфотерные свойства характерны для

соединений в промежуточных степенях окисления.

Ag 4d¹⁰ 5s¹

Cu 3d¹⁰ 4s¹

Карбонат меди(II) имеет зелёную окраску, что является причиной позеленения элементов зданий, памятников и изделий из меди и медных сплавов при взаимодействии оксидной плёнки суглекислым газом воздуха в присутствии воды. Сульфат меди(II) при гидратации даёт синие кристаллы медного купороса CuSO₄∙5H₂O, используется как фунгицид.

Оксид меди (II) используются для получения оксида иттрия бария меди (YBa₂Cu₃O_7-δ), который является основой для получения сверхпроводников.

CuSO4-антисептик,рвотное действие

Cu(NO3)2-содержится в глазных каплях

В сочетании с железом- лечение анемии

AgBr-Применяют для изготовления фотопленок и в качестве катализатора в органическом синтезе.

AgNO₃-Применяют для изготовления зеркал, для производства светочувствительных эмульсий, красителей для хлопчатобумажных тканей, в качестве катализатора, а также в медицине(для обработки слизистых оболочек)

Ag₂O-Применяют в медицине как антисептическое средство.

Свежеосажденный гидроксид меди (II) Cu(OH)₂ растворяется и в концентрированных растворах щелочей, но его кислотный характер выражен слабо:

Cu(OH)₂+2NaOH=Na₂[Cu(OH)₄]

Гидроксид меди (II) Cu(ОН)₂ легко растворяется в водных растворах аммиака, образуя раствор ярко-синего цвета. Этот раствор нередко применяют в органической химии для разного рода качественных реакций, а также иногда для обработки целлюлозы:

Cu(OH)₂+4NH₃=[Cu(NH₃)₄](OH)₂

Для ионов меди (II) Cu²⁺ характерно образование комплексных соединений, например K₂[Cu(CN)₄] — тетрацианокупрат (II) калия:

CuСl₂+4KCN«K₂[Cu(CN)₄]+2KCl

Характерной особенностью солей серебра, как и других элементов побочных подгрупп I группы, является способность образовывать комплексные соединения с аммиаком, цианидами щелочных металлов и тиосульфатом натрия:

AgCl+2NH₃+H₂O=[Ag(NH₃)₂]OH+НСl

AgBr+2KCN=K[Ag(CN)₂]+KBr

2Na₂S₂O₃+AgCl=Na₃[Ag(S₂O₃)₂]+NaCl

Все соли серебра легко восстанавливаются до металла. Нитрат серебра и его растворы, попав на кожу, оставляют на ней черные пятна мелкораздробленного серебра; отсюда старинное название AgNO₃— ляпис.

Аналитические реакции:

Ag⁺+CrO4^2-=Ag2CrO4 (кирпично-кр)

Cu²⁺+ K2[Fe(CN)6]=Cu2[Fe(CN)6] (кирп-кр)

35. Элементы d–блока – это элементы, у которых происходит достройка d–подуровня предвнешнего уровня. Они образуют В – группы. Электронное строение валентного уровня d–элементов: (n-1)d^1-10, ns^1-2. Они расположены между s– и р–элементами, поэтому получили название «переходные элементы».

Свойства простых веществ d-элементов определяется в первую очередь структурой внешнего слоя, и лишь в меньшей степени зависят от строения предшествующих электронных слоев. Невысокие значения энергии ионизации этих атомов указывают на сравнительно слабую связь внешних электронов с ядром. Это определяет их общие физические и химические свойства, исходя из которых следует отнести простые вещества d-элементов к типичным металлам. Для V, Cr, Mn, Fe, Co энергия ионизации составляет соответственно от 6,74 до 7,87 эв. Именно поэтому переходные элементы в образуемых ими соединениях проявляют только положительную степень окисления и проявляют свойства металлов. Большая часть d-элементов – это тугоплавкие металлы. По химической активности d-элементы весьма разнообразны. Такие как Sc, Mn, Zn наиболее химически активны (как щелочноземельные). По мере увеличения заряда ядра d-элементов слева направо возрастает энергия ионизации, необходимая для отрыва электрона. В пределах одного семейства (декады) устойчивая максимальная степень окисления элементов сначала возрастает, благодаря увеличению числа d-электронов, способных участвовать в образовании химических связей, а затем убывает (вследствие усиления взаимодействия d-электронов с ядром по мере увеличения его заряда). Так максимальная степень окисления Sc, Ti, V, Сr, Mn совпадает с номером группы, в которой они находятся, у последнего не совпадает, для Fe равна 6, для Со, Ni, Сu -3, а для Zn -2 и соответственно меняется устойчивость соединений, отвечающих определенной степени окисления. В степени окисления +2 оксиды TiO и VО – сильные восстановители, неустойчивы, а СuО и ZnO не проявляют восстановительных свойств и устойчивы. Водородных соединений не образуют.

Как изменяются свойства элементов в различных семействах сверху вниз? Размеры атомов сверху вниз от d-элементов 4 периода к d-элементам 5 периода возрастают, энергия ионизации уменьшается и металлические свойства увеличиваются. Когда переходим от 5 к 6 периоду, то размер атомов остается практически без изменений, свойства атомов также близки, например, Zn и Hf по свойствам очень близки и их трудно разделить. То же можно сказать о Мо и W, Те и Re. Элементы 6 периода идут после семейства лантаноидов, за счет этого дополнительное возрастание заряда ядра атома, а это приводит к оттягиванию электронов, более плотной их упаковке – происходит лантаноидное сжатие.

Оксид хрома (II)применяется в качестве адсорбента для очистки углеводородов от кислорода.

Оксид хрома (III)служит пигментом лаков и красок, применяется в качестве абразивного материала.

Дихромат калияиспользуется в качестве окислителя в органическом синтезе, протравы при крашении, компонентов состава для спичек, ингибиторов коррозии металлов и сплавов.

Хромкалиевые квасцыKCr(SO₄)₂ применяют для дубления кож.

ХромитFeCr₂O₄ – главная хромовая руда используется в производстве огнеупоров (магнезитохромовые кирпичи), которые химически пассивны и термостойки.

Из хромата свинца РbСrО₄ изготовляют пигменты.

Все соли хромовых кислот сильно ядовиты.

MnO-Применяют в качестве катализатора реакций органической химии.

MnO₂-Применяют для изготовления стекол, в качестве адсорбента, в качестве катализатора и деполяризатора.

Перманганат калия – соль марганцевой кислоты HMnO₄, существующей только в растворе с максимальной концентрацией около 20%. Цвет ее растворов подобен цвету раствора KMnO₄. Марганцевая кислота принадлежит к числу наиболее сильных кислот. Реакция образования марганцевой кислоты при действии диоксида свинца или висмутата натрия на соли марганца(II) имеет значение в аналитической химии, так как благодаря возникающей интенсивной розовой окраске, можно открыть даже следы марганца.

Аналитические реакции

Mn²⁺+H2O2+2NaOH= H2MnO3 (темно-бурый)

Cr³⁺+3H2O2+10KOH= 2K2CrO4 (желтый осадок)

36 Общая характеристика элементов d-блока

Элементы d–блока – это элементы, у которых происходит достройка d–подуровня предвнешнего уровня. Они образуют В – группы. Электронное строение валентного уровня d–элементов: (n-1)d^1-10, ns^1-2. Они расположены между s– и р–элементами, поэтому получили название «переходные элементы», d-элементы образуют 3 семейства в больших периодах и включают по 10 элементов (4-й период семейство Sc²¹ – Zn³⁰, 5-й период – Y³⁹ - Cd⁴⁸, 6-й период - La⁵⁷ – Hg⁸⁰, 7-й период Ас⁸⁹ – Mt¹⁰⁹).

Особенности d-элементов определяются электронным строением их атомов: во внешнем электронном слое содержится, как правило, не более 2 s-электронов, р-подуровень свободный, происходит заполнение d-подуровня предвнешнего уровня. Свойства простых веществ d-элементов определяется в первую очередь структурой внешнего слоя, и лишь в меньшей степени зависят от строения предшествующих электронных слоев.

Как изменяются свойства элементов в различных семействах сверху вниз? Размеры атомов сверху вниз от d-элементов 4 периода к d-элементам 5 периода возрастают, энергия ионизации уменьшается и металлические свойства увеличиваются. Когда переходим от 5 к 6 периоду, то размер атомов остается практически без изменений, свойства атомов также близки, например, Zn и Hf по свойствам очень близки и их трудно разделить. То же можно сказать о Мо и W, Те и Re. Элементы 6 периода идут после семейства лантаноидов, за счет этого дополнительное возрастание заряда ядра атома, а это приводит к оттягиванию электронов, более плотной их упаковке – происходит лантаноидное сжатие.