Курс лекций по дисциплине «неорганическая химия» (для студентов инженерно технологического факультета) (стр. 7 из 24)

.

Все это химические способы устранения жесткости.

Ионы Са²⁺ и Mg²⁺ можно удалить из воды посредством катионитов (ионообменных смол), сложных веществ, нерастворимых в воде, способных обменивать свои катионы.

(R – сложный кислотный остаток)

Ионы Са²⁺ и Mg²⁺ из воды переходят в катиониты.

Для восстановления катионита, его промывают концентрированным раствором NaCl, катионит потом снова можно использовать для очистки воды.

4. Важнейшие соединения элементов II-А группы

BeO, MgO – для производства огнеупорных материалов, МgO – жженая магнезия, применяется для нейтрализации при отравлении кислотами, входит в состав зубных порошков.

СаО – негашеная известь.

BaO₂ – для производства Н₂О₂ и как отбеливающее средство.

Са(ОН)₂ – гашенная известь (известковое молоко) дешевое растворимое основание.

СаСО₃ – карбонат кальция – главная составная часть известняка, мела, мрамора. Служит для производства (негашеной, гашеной и хлорной извести).

СаSO₄ – используют для штукатурных работ, в медицине для изготовления отливочных форм и слепков, наложения повязок при переломах.

2CaSO₄×H₂O – алебастр (в строительстве)

СаSO₄×2H₂O – гипс (в строительстве)

CaCl₂ – широко применяется в медицине для внутренних инъекций.

MgSO₄×7H₂O

MgCl₂×6H₂O

Раствор Ва(ОН)₂ – баритовая вода – лабораторный реактив для открытия СО₂.

Ba(NO₃)₂ – в пиротехнике.

5. 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.

Радиоактивный изотоп кальция (⁴⁵Са) широко используется в биологии и медицине при изучении процессов минерального обмена в живых организмах, процессов усвоения кальция растениями.

Многие растения являются кальцефильными, например европейская лиственница, европейская пихта, пушистый дуб. Для своего развития они требуют повышенные концентрации кальция в почвах с нейтральной или слабощелочной средой.

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. Плохое всасывание является следствием образования труднорастворимого Са₃(РО₄)₂. Кальций не используется внутри клетки, он выступает в качестве строительного материала в организме, в костях, зубах. Скелет – основное хранилище кальция в организме.

Нарушение нормального обмена веществ приводит к отложениям различных кальциевых солей в различных органах (образование «камней», глаукомы, артериосклеротические изменения сосудов и др.). Ионы кальция участвуют в обмене веществ, они поддерживают в норме свертываемость крови.

Ежедневная нормальная доза кальция для здорового человека составляет 1 г. Кальций содержит шпинат, молочный продукты, сыр, абрикосы.

Са – почвообразующий элемент. Почвы с высоким содержанием Са отличаются хорошей структурой и высоким плодородием. Почвы бедные Са наоборот имеют высокую кислотность.

Почвы редко нуждаются в увеличении содержания Са²⁺ и Mg²⁺. Но карбонаты Са и Mg вносят в почвы для химической мелиорации – устранение избыточной кислотности (известкование) и устранение избыточной щелочности (гипсование).

ППК Н₂⁺ + СаСО₃ = ППК Са²⁺ + Н₂О + СО₂

ППК Na₂⁺ + Ca²⁺ + SO₄^2-= ППК Са²⁺ + 2Na⁺ + SO₄^2-

Хорошо растворимый Na₂SO₄ вымывается из почвы.

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. Белое вещество мозга содержит Mg больше, чем серое, спинной мозг больше, чем головной. Богаты Mg абрикосы, персики, цветная капуста, картофель, помидоры. Магний содержат орехи, мед, морские продукты, хлеб из обойной муки, фасоль, горох, овсяная и гречневая крупа.

Стронций – концентрируется в костях, частично заменяя кальций. Радиоактивный изотоп ⁹⁰Sr вызывает лучевую болезнь. Он поражает костную ткань и в особенности костный мозг. Накопление ⁹⁰Sr в атмосфере и в организме способствует развитию лейкемии и рака костей. Применение ЭДТА для удаления ⁹⁰Sr приводит к дополнительному вымыванию Са из костей. Поэтому используют не кислоту, а Na₂CaЭДТА – комплекс.

Избыток стронция вызывает ломкость костей, стронциевый рахит и др. Причина – замена кальция костного вещества стронцием: ион стронция легко вымывается из костей и наступает их разрушение.

ЛЕКЦИЯ 3

Тема: p – Элементы III группы

1. Общая характеристика элементов III -A группы.

Известно 30 р - элементов в периодической системе, это элементы, расположенные в III-A - VIII-A группах. У р - элементов заполняется электронами р- подуровень внешнего электронного уровня.

III-A группа – B, Al, Ga, In, Tl – характеризуются наличием 3-х электронов в наружном электронном слое атома, причем у бора на предвнешнем слое атома – 2 электрона, у алюминия – 8 электронов, Ga, In, Tl – 18 электронов. III группа самая элементоемкая – содержит 37 элементов, включая лантаноиды и актиноиды. Все элементы металлы, за исключением бора.

При переходе от Al к Ga радиус атома уменьшается. Это связано с тем, что у Ga заполнение р - подуровня начинается после того, как заполняется 3d¹⁰ электронная оболочка. Под действием 3d¹⁰ - электронов электронная оболочка всего атома сжимается и размер атома уменьшается (эффект d - сжатия).

Монотонного (последовательного) изменения металлических свойств не наблюдается. Металлические свойства резко усиливаются при переходе от бора к алюминию, несколько ослабевают у галлия, и вновь постепенно растут при переходе к таллию. Обусловлено это тем, что атома Ga происходит сжатие электронной оболочки за счет d –электронов (эффект d – сжатия) , In, Tl (в отличие от B и Al) содержат по 18 электронов на предпоследнем слое. Поэтому нарушается линейное изменение свойств (rат, Тпл и т.п.) от Al к Ga.

Температура кипения закономерно уменьшается от B к Tl. Температура плавления незакономерно из-за особенностей строения кристаллической решетки.

Самый легкоплавкий металл – Ga (Тпл = 29,8˚С).

В невозбужденном состоянии конфигурация внешнего уровня ns²np¹, в возбужденном состоянии - ns¹np².

В невозбужденном состоянии имеется 1 неспаренный электрон, однако соединения большинства этих элементов, в которых их степень окисления +1, очень неустойчивы и наиболее характерна для них степень окисления +3 в возбужденном состоянии, т.к. на перевод электрона из s-состояния в р - надо немного энергии.

2s	2p
5B 2s22p1	¯		(+1)
5B 2s12p2			¯	(+3)