Какое применение находят соединения щелочных металлов

Щелочные и щелочно-земельные металлы находятся в I и II группе таблицы Менделеева.

Они крайне распространены не только на земном шаре, но и в организме человека.

К этой группе металлов относят натрий (основной внеклеточный положительный ион), калий (основной внутриклеточный положительный ион), кальция, магний, литий и другие.

I. Натрий и калий:

Эти металлы расположены в I группе таблицы Менделеева. У них есть один неспаренный электрон на внешнем энергетическом уровне. Натрий и калий отличаются прекрасными восстановительными способностями, а потому почти всегда существуют в виде ионов

Разгадкой того факта, что ионы калия превалируют внутри клетки, а натрия — снаружи, кроется в особенностях электронных оболочек атомов. Дело в том, что для ионов натрия характерна более высокая плотность положительного заряда на поверхности атома, поэтому вокруг иона натрия более охотно пристраиваются молекулы воды. Такое явление называется положительной гидратацией. При этом из-за большего радиуса иона калий имеет меньшую плотность заряда. Для К+ будет характерна отрицательная гидратация, что делает его более подходящим, «менее жадным до воды» внутриклеточным ионом

Соединения щелочных металлов

Ионы натрия и калия создают электрохимический градиент на поверхности мембраны, который направлен внутрь клетки. Поддерживать этот градиент помогают специальные насосы — Na/K АТФазы, которые при гидролизе одной молекулы АТФ выкачивают 3 иона натрий вне клетки и закачивают 2 иона калия внутрь

Основная функция натрия — поддержание осмотического давления крови. Благодаря высокой плотности заряда ионы натрия способны задерживать во много раз больше воды по объему, чем сами атомы

К другим функциям ионов натрия можно отнести: участие в работе буферных систем крови, участие в деполяризации при потенциале действия

Основная функция калия — поддержание осмотического давления внутри клеток.

Благодаря отрицательной гидратации ионы калия не строят вокруг себя столько молекул, сколько способы ионы натрия. Благодаря этому многие внутриклеточные белки не высаливаются и не выпадают в осадок.

К дополнительным функциям ионов калия можно отнести поддержание баланса рН в эритроцитах, а также активация карбоангидразы эритроцитов. К тому же ионы калия участвуют в реполяризации в рамках потенциала действия

Интересный факт: избыток ионов натрия в тканях головного мозга может привести к состоянию депрессии, а избыток ионов калия — к маниакальным состояниям

Соединения щелочных металлов:

Щелочи натрия и калия крайне опасны для человека.
В отличие от химических ожогов кислотами, которые имеют прижигающее действие (коагуляционный некроз), химический ожог щелочами, как правило, наносит более глубокие повреждения за счет колликвационного характера некроза

Применение щелочных металлов

• NaCl (0,9% физиологический раствор) — применяется для разбавления инъекционных препаратов, простейший кровезаменитель
• NaCl (3%, 5%, 10%) — применяется при лечении гнойных ран и воспалительных процессов кожи и слизистых за счет плазмолитических свойств, оказывающих бактерицидное действие
• Na2SO4*10H2O — кристаллогидрат сульфата натрия. Обладает слабительным свойством. Соль по законам осмоса вытягивает из тканей воду, оказывая послабляющее действие.
• NaHCО3 — всасывающиеся с антациды, которые при реакции с соляной кислотой могут выделять СО2. Углекислый газ, в свою очередь, может раздражать рецепторы слизистой желудка и вызывать вторичную гиперсекрецию.
• Na2O2 — применяют в замкнутых системах (подлодки и космические корабли) для регенерации кислорода из углекислого газа

Источник: universkill.ru

Соединения щелочных металлов и их применение

Из всей периодической системы большая часть элементов представляет группу металлов. Щелочные, щелочноземельные, амфотерные, переходные, радиоактивные — их очень много. Все металлы играют огромную роль не только в природе и биологической жизни человека, но и в различных отраслях промышленности. Не зря ведь XX век был назван «железным».

Металлы: общая характеристика

Все металлы объединяются общими химическими и физическими свойствами, по которым их легко отличить от неметаллических веществ. Так, например, строение кристаллической решетки позволяет им быть:

• проводниками электрического тока;
• хорошими теплопроводниками;
• ковкими и пластичными;
• прочными и блестящими.

Конечно, среди них есть и различия. Одни металлы блестят серебристым цветом, другие — более матовым белым, третьи — вообще красным и желтым. Также отличия есть и в показателях тепло- и электропроводности. Однако все равно эти параметры — общие для всех металлов, в то время как у неметаллов больше различий, нежели схожести.

По химической природе все металлы — восстановители. В зависимости от условий реакции и конкретных веществ могут выступать и в роли окислителей, однако редко. Способны образовывать многочисленные вещества. Химические соединения металлов встречаются в природе в огромном количестве в составе руды или полезных ископаемых, минералов и прочих пород. Степень окисления металлов всегда положительная, может быть постоянной (алюминий, натрий, кальций) или переменной (хром, железо, медь, марганец).

Многие из них получили широкое распространение в качестве строительных материалов, используются в самых разных отраслях науки и техники.

Химические соединения металлов

Среди таковых следует назвать несколько основных классов веществ, которые являются продуктами взаимодействия металлов с другими элементами и веществами.

1. Оксиды, гидриды, нитриды, силициды, фосфиды, озониды, карбиды, сульфиды и прочие — бинарные соединения с неметаллами, чаще всего относятся к классу солей (кроме оксидов).
2. Гидроксиды — общая формула Ме +х (ОН)х.
3. Соли. Соединения металлов с кислотными остатками. Могут быть разными:

• средние;
• кислые;
• двойные;
• основные;
• комплексные.

4. Соединения металлов с органическими веществами — металлорганические структуры.

5. Соединения металлов друг с другом — сплавы, которые получаются разными способами.

Варианты соединения металлов

Вещества, в которых одновременно могут находиться два разных металла и более, подразделяются на:

• сплавы;
• двойные соли;
• комплексные соединения;
• интерметаллиды.

Способы соединения металлов между собой также варьируются. Например, для получения сплавов используют метод расплавления, смешения и затвердевания полученного продукта.

Интерметаллиды образуются в результате прямых химических реакций между металлами, нередко происходящих со взрывом (например, цинк и никель). Для таких процессов нужны особые условия: температура очень высокая, давление, вакуумность, отсутствие кислорода и прочие.

Двойные соли и комплексные соединения могут сформироваться при сливании растворов исходных веществ, а также при их сплавлении.

Изготовление изделий из металлов подразумевает также их соединение между собой. Для этого используют такие способы, как:

• сварка (газовая, электрическая и так далее);
• пайка разными видами припоев;
• резьба;
• заклепывание.

Главное условие — это создать такое изделие, которое сможет быть устойчивым к коррозии и в котором не будет швов и примесей, щелей.

Соединения щелочных металлов и их применение

Щелочными называются элементы, расположенные в первой группе главной подгруппе периодической системы. Их всего 6, и открыты они были практически все одновременно с небольшим временным интервалом. В форме простых веществ в природе данные элементы не встречаются.

Вследствие высокой химической активности работать с ними очень тяжело и опасно. Поэтому пришлось потрудиться, чтобы выделить их в чистом виде. Гораздо раньше людьми начали использоваться различные соединения щелочных металлов. Некоторые из них были известны еще с древности и не потеряли важности и актуальности сегодня.

Они используются в технике, строительстве, медицине, пищевой отрасли, химической промышленности, металлургии, машиностроении, сельском хозяйстве и многих других разделах народного хозяйства. Основные из них рассмотрим подробнее.

Виды соединения щелочных металлов с другими металлами относятся к группам:

• интерметаллических соединений;
• комплексных соединений;
• двойных солей.

Оксиды

Из всех щелочных металлов при сгорании в кислороде нормальный оксид способен давать только литий. Остальные же проявляют чрезмерную активность, поэтому формируют пероксиды Ме2О2. Из пероксидов действием простого металла можно получить оксид нормального вида Ме2О. Кислородные соединения щелочных металлов имеют разную окраску.

1. Оксид лития, калия и натрия — белые кристаллические порошки.
2. Рубидий — желтая окраска оксида.
3. Цезий — оранжевая.

Основная область применения — химическая промышленность. Оксиды щелочных металлов реагируют с водой, образуя важные соединения — щелочи. Этим свойством и обусловлено название данной группы элементов. Соединения щелочных металлов — оксиды — лишь часть от общей массы значимых и важных веществ, в состав которых входят эти элементы.

Гидроксиды (щелочи)

Соединения щелочных металлов с гидроксогруппой называют щелочами, или гидроксидами. Все они — очень едкие вещества, способные легко разрушать практически любой материал. Особенно это касается животных тканей. Поэтому работать с щелочами следует крайне осторожно, на месте контакта с кожей может возникнуть глубокий химический ожег.

Самым известным веществом среди щелочей является каустическая сода, или гидроокись натрия. Данное соединение известно еще с древних времен, где оно добывалось из золы растений и использовалось для мыловарения и стирки белья. Химическая формула — NaOH. Сегодня едкий натр производится огромными количествами в каждой стране, так как без его участия не обходится практически ни одна отрасль производства. Он используется:

• в нефтеперерабатывающей промышленности;
• в косметической и парфюмерной;
• в химических синтезах;
• для производства чистящих и моющих средств, абразивных материалов;
• в кожевенной и текстильной промышленности и других областях.

Другие металлы из группы щелочных формируют не столь важные и распространенные щелочи. Более-менее значимым является лишь гидроксид калия — КОН, который известен как едкое кали.

Соли

Такие соединения щелочных металлов, как соли, являются не только практически востребованными веществами, но и присутствуют в организме живых существ, поддерживая их нормальную жизнеспособность.

Самой главной солью является, безусловно, хлорид натрия. Это обычная поваренная соль, которая есть у каждого дома и которой не придают особого значения вследствие большой распространенности. Однако если представить, что она вдруг исчезнет, мало кто обрадуется последствиям. Несоленую пищу есть сложно, к тому же это наносит непоправимый вред здоровью, так как в организм не поступают ионы натрия, нужные для работы сердца и сосудов.

Также важные соединения щелочных металлов — это карбонаты. Особенно карбонат и бикарбонат натрия, который в простонародье называется содой. Его используют при производстве стекла, для изготовления моющих средств. Содой можно спокойно чистить посуду. Она обладает хорошими дезинфицирующими, обеззараживающими, очищающими и отбеливающими свойствами.

Широко используется в пищевой промышленности, особенно в кондитерском деле и хлебопечении. С ее помощью варят мыло, создают стиральные порошки.

Сода, соль, каустик — все это соединения щелочных металлов в природе. Они существуют в чистом виде, формируя залежи, либо входят в состав продуктов сгорания тех или иных веществ. Иногда их получают лабораторным способом. Но всегда эти вещества важны и ценны, так как окружают человека и формируют его быт.

Соединения щелочных металлов и их применение не ограничиваются только натрием. Также распространены и популярны в отраслях хозяйства такие соли, как:

• хлорид калия;
• селитра калийная (нитрат калия);
• карбонат калия;
• сульфат.

Все они являются ценными минеральными удобрениями, используемыми в сельском хозяйстве.

Щелочноземельные металлы — соединения и их применение

К данной категории относятся элементы второй группы главной подгруппы системы химических элементов. Их постоянная степень окисления +2. Это активные восстановители, легко вступающие в химические реакции с большинством соединений и простых веществ. Проявляют все типичные свойства металлов: блеск, ковкость, тепло и электропроводность.

Самыми важными и распространенными из них являются магний и кальций. Бериллий проявляет амфотерность, барий и радий относятся к редким элементам. Все они способны формировать следующие типы соединений:

• интерметаллические;
• оксиды;
• гидриды;
• бинарные соли (соединения с неметаллами);
• гидроксиды;
• соли (двойные, комплексные, кислые, основные, средние).

Рассмотрим самые важные соединения с практической точки зрения и их области применения.

Соли магния и кальция

Такие соединения щелочноземельных металлов, как соли, имеют важное значение для живых организмов. Ведь именно соли кальция являются источником этого элемента в организме. А без него невозможно нормальное формирование скелета, зубов, рогов у животных, копыт, волос и шерстного покрова и так далее.

Так, самой распространенной солью щелочноземельного металла кальция является карбонат. Его другие названия:

Используется не только как поставщик ионов кальция в живой организм, но и как стройматериал, сырье для химических производств, в косметической промышленности, стекольной и так далее.

Такие соединения щелочноземельных металлов, как сульфаты, тоже имеют важное значение. Например, сульфат бария (медицинское название «баритовая каша») используется в рентгенодиагностике. Сульфат кальция в виде кристаллогидрата — это гипс, который содержится в природе. Он используется в медицине, строительстве, штамповке слепков.

Фосфоры из щелочноземельных металлов

Эти вещества известны еще со Средних веков. Раньше их называли люминофорами. Это название встречается и сейчас. По своей природе данные соединения — это сульфиды магния, стронция, бария, кальция.

При определенной обработке они способны проявлять фосфоресцирующие свойства, причем свечение очень красивое, от красного до ярко-фиолетового. Это применяется при изготовлении дорожных знаков, спецодежды и прочих вещей.

Комплексные соединения

Вещества, которые включают в себя два и более разных элементов металлической природы, — комплексные соединения металлов. Чаще всего они представляют собой жидкости, обладающие красивыми и разноцветными окрасками. Используются в аналитической химии для качественного определения ионов.

Такие вещества способны образовывать не только щелочные и щелочноземельные металлы, но и все остальные. Бывают гидроксокомплексы, аквакомплексы и другие.

Источник: fb.ru

4. Применение щелочных металлов и их соединений

Щелочные металлы (за исключением радиоактивного франция) и их соединения широко применяются в различных отраслях.

Из щелочных металлов наибольшее применение находит натрий.
Основными областями его использования является производство металлов и сплавов.
натрий служит восстановителем при получении калия, титана и циркония.

Натрий используется также для получения неорганических и органических соединений. Он служит восстановителем органических соединений, катализатором.

Натрий в сплаве с калием является теплоносителем (переносчиком теплоты) в ядерных реакторах.

Литий применяется для производства сплавов на основе меди, магния и алюминия (придаёт сплавам лёгкость), в металлургии — для удаления из металлов примесей кислорода, водорода, азота, серы, с которыми литий образует соединения, переходящие в шлак.

Калий, рубидий и цезий используют для создания фотоэлементов, которые преобразуют энергию света в электрическую.

Сульфат натрия применяют в производстве серной кислоты, соды и стекла.

Хлорид натрия используется для производства важных химических веществ, таких как: натрий, гидроксид натрия, хлор, хлороводородная кислота и сода. Растворы хлорида натрия используют в медицине (физраствор), кулинарии (засолка овощей) и т. д.

Соли калия применяют главным образом в виде минеральных удобрений. При недостатке калия в почве замедляется рост растений, на них желтеют листья, растения легче поражаются вредителями. В качестве удобрений обычно используют хлорид, нитрат и сульфат калия.

Соединения калия (в основном K 2 CO 3 ) содержит зола, образующаяся при сгорании древесины и растений, поэтому ее также используют как удобрение.

Источник: www.yaklass.ru