1 Група (1а підгрупа) - лужні метали (головна група)
У неї входять Li, Na, К, Rb, Cs, Fr (Табл. 1 і 2). За багатьма хімічними властивостями дещо відрізняється від інших лужних металів Li+, має діагональне схожість з Mg2+.
Таблиця 1. Деякі хімічні і фізичні властивості лужних металів
Назва | Ат. № | Відносить, ат. маса | Електронна формула | Радіус, пм | Основні ізотопи (%) | |
Li | Літій Lithium [від грец. Lithos - камінь] | 3 | 6,941 | [He] 2sl | Li+ 78, атомний 152, ковалентний 123 | 6Li (7,5) 7Li * (92,5) |
Na | Натрій Sodium [англ. Soda- лат. Natrium] | 11 | 22,9898 | [Ne] 3sl | Na+ 98, атомний 153,7, вандерваальсов 231 | 23Na * (100) |
До | Калій Potassium [англ. Potash- лат. Kalium] | 19 | 39,0983 | [Ar] 4sl | K+ 133, атомний 227, ковалентний 203 | 39K * (93,26) 40К (0,012) 41 К * (6,73) |
Rb | Рубідій Rubidium [від лат. rubidius - глибокого червоного кольору] | 37 | 85,4678 | [Kr] 5sl | Rb+ 1,49, атомний 247,5, вандерваальсов 244 | 85Rb * (72,17) 87Rb * (27,83) |
Cs | Цезій Cesium [від лат. Caesius - небесно-блакитний] | 55 | 132,905 | [Xe] 6sl | Cs+ 165, атомний 265,4, ковалентний 235 | 133Сз * (100) |
Fr | Францій Francium [на честь Франції] | 87 | 223 | [Rn] 7sl | Fr+ 180 | 223Fr * (сліди) |
Літій (Li) має серед всіх металів найнижчу щільність - 0,53 г / см3, з невеликою активністю реагує з киснем і водою. Є стратегічним металом оборонної промисловості. Застосовується у вигляді сплавів з Аl і Mg у виробництві водневих бомб, в складі мастильних масел, емалей, акумуляторів, скла-використовується в медицині.
Літій з лужних металів найбільш токсичний. препарат Li2СO3 використовують в медицині для лікування маніакально-депресивного психозу. При тривалому впливі препарат порушує функції нирок і ЦНС. Тому підвищений вміст Li в крові і сечі вважають ознакою порушення функції нирок. Крім того, значний розмір катіона призводить до заміщення літієм магнію в Мg2+-залежних ферментах, наприклад, ферментах гліколізу.
Натрій (Na) - М`який метал сріблясто-білого кольору, на зрізі швидко окислюється. Бурхливо реагує з водою. У великих кількостях використовується в промисловості, зокрема, в теплообмінниках ядерних реакторов- в складі NaCl широко застосовується в харчовій та хімічній промисловості.
Відноситься до життєво необхідних елементів. В організмі дорослої людини міститься близько 100 г натрію, з них 30% - в кістках. У з`єднаннях має валентність +1, а КЧ в координаційних сполуках (які натрій утворює рідко) зазвичай дорівнює 6. Неорганічні солі натрію розчинний у воді з утворенням відповідних іонів. Деякі солі натрію з органічними кислотами, наприклад, солі сечової і винної кислот (урати і тартрати) розчинні слабо.
Na+ є основним міжклітинних катионом, що регулює електролітний гомеостаз, діяльність натрієвих насосів, перенесення через біомембрани амінокислот, Сахаров, аніонів різної природи-підтримує осмотичний тиск і рН середовища, перенесення в крові СO2 (У вигляді бікарбонату), гідратацію білків, розчинність (солюбилизацию) органічних кислот. Надлишок натрію в їжі викликає перевантаження систем електролітного гомеостазу і зневоднення тканин організму. Клінічно це проявляється розвитком, зокрема, артеріальної гіпертонії.
Калій (К) - М`який метал білого кольору, активно реагує з киснем і водою. Використовується у виробництві добрив, в хімічній промисловості, для варіння скла.
Відноситься до життєво необхідних елементів. В організмі дорослої людини міститься близько 140 г калію, 98% - всередині клітин. Його валентність в координаційних сполуках дорівнює +1, а КЧ залежить від ліганда. До+ є найважливішим внутрішньоклітинним катионом. Він необхідний для підтримки нервово-м`язової збудливості, внутрішньоклітинного осмотичного тиску і рН, забезпечення скорочення м`язів і проникності мембран клітин. позаклітинний До+ стимулює роботу натрієвого насоса. В натрій-калійному насосі при деяких фізіологічних процесах іони До+ можуть заміщатися Rb+ і Cs+. Значні кількості останнього елемента можуть з`являтися в організмі після радіоактивного опромінення. За реакційної здатності калій схожий з Na+.
Na і До -2 Основних металу, що забезпечують електролітний гомеостаз. Обидва елементи в живих організмах визначають осмотичний тиск по обидва боки мембрани клітин і є позитивними противоионами для негативних аніонів (Сl-, НРО42, HCO3- і органічних).
У нормі у людини співвідношення іонів Na+/K+ в крові коливається біля значення 1,5. зниження концентрації До+ в цільної крові і підвищення в плазмі пов`язані з порушенням проникності зовнішньої мембрани клітин, зазвичай непроникною для До+, або з порушеннями діяльності Na+/K+ - обмінює насоса па внутрішній мембрані мітохондрій. У нервових клітинах таке порушення роботи цього насоса супроводжується порушенням мембранного потенціалу нейронів і проведення по ним нервових імпульсів. Зміни змісту іонів лужних металів відзначаються при багатьох неврологічних захворюваннях-описано розвиток гіперкаліємії при парестезіях, паралічі і т.д.
Гіпернатріємія супроводжується підвищенням артеріального тиску, причому одночасне споживання продуктів з високим вмістом калію (помідорів, апельсинів, шпинату, бананів) значно знижує ймовірність розвитку інсульту. За даними Гарвардської школи охорони здоров`я, яка проводила спостереження над 44 тисячами американців, таке зниження досягає 38%. Однак До корисний лише в помірних дозах- його надлишок в крові особливо часто спостерігається при захворюваннях нирок. Тривале порушення нормального співвідношення Na+/K+ призводить до серцево-судинних захворювань.
Рубідій (Kb) - Домішковий мікроелемент. В організмі людини міститься близько 0,3 мг рубідію, як правило, всередині клітин (аналогічно До+). Може утворювати координаційні сполуки. Оскільки динаміка і механізм поглинання та участі в обміні схожі з До, ізотоп 86Rb використовують в дослідженнях обміну До+. при дефіциті До+ прийом рубідію відновлює кислотно-лужний баланс. Rb швидко виводиться з організму через нирки.
Цезій (Cs) - За біологічними властивостями подібний з До+. В організмі людини може міститися до 1,5 мг цезію. В медицині використовують в якості радіоактивності ізотоп 137Cs (Період напіврозпаду t1/2 = 30 років), а також стабільний ізотоп 133Cs при магнітно-резонансної томографії. Вважається нетоксичним.
Францій (Fr) - В природі зустрічається в незначних кількостях в уранових рудах. Утворюється в результаті радіоактивного розпаду актинію (разом з гелієм). Через невеликий час напіврозпаду всіх ізотопів елемент вивчений слабо. Повинен бути токсичним через радіоактивності, хоча в організмі людини не виявлено.
Таблиця 2. Зміст в організмі, токсична (ТД) і летальна дози (ЛД) лужних металів
У земній корі (%) | В океані (%) | У людському організмі | ТД, ЛД | ||||
Середнє (при масі тіла 70 кг) | Кістки (%) | М`язи (%) | Кров (мг / л) | ||||
Li | 2 * 10-3 | 17 * 10-6 | 0,67 мг | нд | 23 * 10-7 | 0,004 | ТД 92-200 мг, ЛД - нд |
Na | 2,3 | 1,05 | 100 г | 1,0 | 0,26-0,78 | 1970 | нетоксичний |
До | 2,1 Відео: Хімія - просто. Урок 1 "ПТЕ" | 379 * 10-4 | 140 г | 0,21 | 1,6 | 1620 | ТД 6 г, ЛД 14 г |
Rb | 9 * 10-3 | 12 * 10-6 | 680 мг | (0,1-5) * 10-4 | (2-7) * 10-3 | 1,49 | ТД мала, ЛД-нд |
Cs | 3 * 10-4% | 3 * 10-8% | нд | (13-52) * 10-7 | (7-160) * 10-6 | 0,0038 | нетоксичний |
Fr | 0% | 0% | нд | нд | нд | нд | нд |
Медична біонеорганіка. Г.К. баранчиків