Учебное пособие Санкт-Петербург




НазваниеУчебное пособие Санкт-Петербург
страница18/18
Дата конвертации03.02.2013
Размер0.99 Mb.
ТипУчебное пособие
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   18

3.9 Биологическая роль металлов




Соединения бериллия, стронция, бария и радия очень токсичны. Смертельная доза хлорида бария составляет 0,8 г. Вдыхание пыли, содержащей соединения бериллия, вызывает неизлечимые заболевания многих внутренних органов человека. Стронций опасен тем, что замещает кальций в костях, делая их хрупкими. Радиоактивный изотоп 90Sr, образующийся при ядерных взрывах, поражает костный мозг, чем нарушает кроветворный процесс. Радий также опасен сильным радиоактивным облучением организма.

Ионы магния входят в состав многих ферментов, участвующих в биохимических реакциях. Так, например, в растениях комплекс магния – хлорофилл – участвует в процессе фотосинтеза. Ионы магния активизируют внутриклеточные ферменты, стабилизируют РНК и ДНК.

Кальций входит в состав панцирей беспозвоночных организмов (CaCO3) и костей позвоночных (Са3(РО4)2 и Ca5(PO4)3F). Ионы кальция активизируют различные внеклеточные ферменты, участвуют в работе мышц, выполняют важную роль в процессе свёртывания крови, подавляют воспалительные процессы.


3.10 Применение металлов и их соединений



Бериллий находит широкое применение в современной технике. До 80% всего производимого бериллия расходуется на получение медно-бериллиевых сплавов («бериллиевых бронз»), из которых изготавливают пружины, износостойкие подшипники, выдерживающие высокие температуры и вибрации. Сплавы бериллия с алюминием и магнием применяются в ракетной технике и самолётостроении. Уникальны свойства ядра атома бериллия. Металлический бериллий используется как источник нейтронов при облучении -частицами, он превосходный замедлитель и отражатель нейтронов, а бериллиевая фольга прозрачна для рентгеновского излучения. Оксид бериллия как огнеупорный материал в ряде случаев не имеет замены. Он используется в качестве тиглей для плавки Be, U, Th, Ti, как конструкционный материал индукционных печей и деталей реактивных двигателей.

Магний главным образом применяется для получения легких сплавов. Наиболее широко применимы сплавы магния с алюминием (дюралюминий), а также Mg-Al-Zn, Mg-Mn и Mg-Zn-Zr. Недостатком сплавов магния является их низкая коррозионная стойкость. Чистый магний применяют как восстановитель в химической практике и для получения некоторых металлов магнийтермическим методом. Весьма широко используется магний в промышленном синтезе органических веществ (магний-органические реактивы Гриньяра). Порошок магния является непременной составляющей большинства пиротехнических средств.

Оксид магния, благодаря прочности и тугоплавкости, применяется в качестве химически устойчивого огнеупорного материала. Смесь MgO и СаO (венская известь) используется для очистки поверхности металлов. MgO (жжёная магнезия), а также смесь основных карбонатов магния (магнезия) и сульфат магния (английская соль) применяется в медицине.

Широкое промышленное применение находит хлорид гидроксомагния, носящий название магнезиального цемента, изделия из которого по износостойкости приближаются к граниту. Его получают взаимодействием твердого оксида магния с насыщенным водным раствором хлорида магния:


MgO + MgCl2 + H2O  2MgOHCl.


Такая смесь через некоторое время затвердевает в результате полимеризации MgOHCl c образованием цепочек –Mg–O–Mg–O–.

Разнообразное применение находят природные силикаты магния – тальк 3MgO·4SiO2·H2O (в медицине и как наполнитель пластмасс) и асбест СаO·3MgO·4SiO2 (в качестве огнестойкого и теплоизоляционного материала). При попадании в органы дыхания асбест очень токсичен.

Кальций используется в металлургии для получения других металлов и специальных сплавов с бериллием, алюминием, медью, свинцом и др.. Кальцием обезвоживают органические растворители. Оксид кальция применяют для футеровки печей, для получения гашёной извести, карбида кальция, в производстве стекла и цементов, в качестве флюса в металлургии. Гидроксид кальция применяется как компонент вяжущих растворов в строительстве, в производстве хлорной извести. Известковую воду применяют для рафинирования сахара, ею обрабатывают промышленные сточные воды для удаления токсичных металлов. Раствором медного купороса в известковой воде (бордосская жидкость) обрабатывают виноградники, плодовые кусты и деревья для предотвращения грибковых заболеваний. Са(ОН)2 и СаСО3 применяют для уменьшения кислотности почв и побелки деревьев. Карбонат кальция самое важное соединение кальция. Он используется в строительстве, в производстве стали, карбоната натрия, стекла, цемента и оксида кальция. Из других солей нужно отметить сульфат кальция (гипс) и хлорид кальция. Хлорид кальция является отходом некоторых химических производств, его большие количества применяются для борьбы с гололёдом. Цианоамид кальция используется как азотное удобрение, карбид кальция – для получения ацетилена.

Стронций не имеет широкого применения, однако его соли используются в пиротехнике. Металлический стронций добавляют к сплавам магния, алюминия, свинца, меди и никеля. Радиоактивные изотопы стронция используют как источники -излучения.

Барий. Сульфат бария применяется как пигмент для масляных красок, как наполнитель в производстве дорогих сортов бумаги, как рентгеноконтрастное (непроницаемое для рентгеновских лучей) вещество, в рентгеноскопии кишечно-желудочного тракта. Карбонат бария добавляют в стеклянную массу, чтобы повысить коэффициент преломления стекла. Нитрат и хлорат используют в пиротехнике. Оксид бария применяют для получения пероксида бария, в производстве керамических магнитов, электрических конденсаторов, пьезоэлементов и сверхпроводников.

Контрольные вопросы


  1. Объясните особое расположение водорода в Периодической системе.

  2. Чем объясняется тот факт, что при комнатной температуре молекулярный водород относительно малореакционноспособен.

  3. В лаборатории водород получают взаимодействием цинка с 20%-ой серной кислотой в аппарате Киппа. Почему скорость выделения водорода можно существенно увеличить, добавив в кислоту несколько кристалликов медного купороса?

  4. Почему при получении водорода в аппарате Кипа обесцвечивается подкисленный раствор перманганата калия, установленной на выходе из аппарата. Чем это можно объяснить?

  5. Как изменяется по группе сверху вниз термическая устойчивость гидридов щелочных металлов? Почему?

  6. Приведите реакции, в которых молекулярный водород выступает в роли окислителя, восстановителя.

  7. Если пламя горящего водорода направить на кусок льда, то можно обнаружить, что образовавшаяся жидкость вызывает посинение иод-крахмальной бумаги. Дайте объяснение.

  8. Почему водород как топливо менее опасен, чем газообразные углеводороды (метан – бутан)?

  9. Почему в водных и неводных растворах водород в момент выделения более реакционноспособен, чем молекулярный водород?

  10. Приведите примеры реакций использования водорода для получения металлов из их соединений. Какие металлы нельзя получать таким способом и почему?

  11. При травлении металлов и их сплавов в соляной и серной кислотах выделяющиеся газы опасны для здоровья. Почему?

  12. Какова природа водородной связи? Почему структура льда и структуры жидких HF и NH3 принципиально различаются?

  13. Почему синтез аммиака по методу Габера проводят в аппаратах с толщиной стенок в несколько сантиметров?

  14. Объясните, почему аммиак при высоких температурах восстанавливает оксиды металлов.

  15. При контакте льда с расплавленным железом возможен взрыв, почему?

  16. На аноде или катоде выделяется водород при электролизе расплава гидрида натрия?

  17. На аноде или катоде выделяется водород при электролизе жидкого фтороводорода?

  18. Как изменяется энтальпия гидратации ионов щелочных металлов? Почему?

  19. Укажите, как изменяются в ряду элементов Li – Na – K – Rb – Cs радиусы катионов, радиусы гидратированных катионов, потенциалы ионизации, стандартные электродные потенциалы в водных растворах, электродные потенциалы в расплавах.

  20. Объясните, почему литий в отличие от других щелочных металлов может выступать комплексообразователем? С какими лигандами Li+ образует комплексы?

  21. Напишите реакции окисления металлических лития и натрия на воздухе. Что получится, если продукты реакций обработать водой?

  22. Получение всех щелочных металлов требует высоких энергетических затрат. Как объяснить, что щелочные металлы можно получить из солей и оксидов восстановлением менее активными металлами, коксом или кремнием?

  23. Перспективным способом получения лития является прямое восстановление сподумена алюминием. Почему выход лития взрастает в присутствии известняка? Напишите уравнение реакции. Укажите, какие примеси может содержать литий полученный таким образом?

  24. Объясните, почему термическая устойчивость гидридов, оксидов и нитридов щелочных металлов убывает вниз по группе, а устойчивость пероксидов, супероксидов (надпероксидов), озонидов и карбонатов при этом возрастает.

  25. Почему литий реагирует с водой менее энергично, чем натрий? Не противоречит ли это значениям стандартных электродных потенциалов металлов?

  26. Как можно получить пероксиды лития, натрия и калия? Напишите уравнения реакций.

  27. При разрезании металлического калия возможно его возгорание, почему?

  28. Для регенерации воздуха в изолированных помещениях используются пероксиды и надпероксиды натрия и калия. Напишите уравнения реакций. Почему в устройства регенерации воздуха недопустимо попадание воды и масла?

  29. Почему нитрат и хлорат натрия более гигроскопичны, чем соответствующие соли калия?

  30. Напишите уравнения реакций термического разложения нитратов, карбонатов и сульфатов лития и калия.

  31. Почему производство гидрокарбоната натрия дешевле, чем карбоната натрия?

  32. Напишите формулы следующих веществ: сода кальцинированная, сода каустическая, сода питьевая, поташ, чилийская селитра, едкое кали, едкий натр.

  33. Почему тяжёлые щелочные металлы (K, Rb, Cs) не получают электролизом расплавов их солей или гидроксидов?

  34. Почему метод Сольве нельзя использовать для получения K2CO3? Чем объясняется различная растворимость в воде гидрокарбонатов натрия и калия?

  35. При пропускании CO2 через раствор гидроксида лития не образуется кислая соль. Как это можно объяснить?

  36. Щелочноземельные металлы в сравнении с щелочными обладают большей плотностью, твердостью, более высокими температурами и энтальпиями плавления. Чем это объясняется?

  37. Укажите особенности соединений бериллия по сравнению с однотипными соединениями щелочноземельных металлов.

  38. Какие ионы существуют в водном растворе фторида бериллия, фторида магния?

  39. Почему магний растворяется в водном растворе хлорида аммония?

  40. Почему бериллий растворяется в насыщенном водном растворе фторида аммония?

  41. Растворимость оксида магния в растворе MgCl2 выше, чем в чистой воде. Как это можно объяснить?

  42. При добавлении к водным растворам нитратов бария, стронция и кальция насыщенного раствора сульфата аммония выпадают осадки BaSO4 и SrSO4, а осадка CaSO4 не образуется. С чем это связано?

  43. Сульфат бария практически нерастворим в воде и в разбавленных растворах минеральных кислот, однако медленно растворяется в концентрированной серной кислоте, почему?

  44. Общность каких свойств позволяет говорить о диагональном сходстве лития и магния?

  45. При 400С гидроксид кальция реагирует с СО. Каковы продукты этой реакции?

  46. Чем отличается временная жесткость воды от постоянной? Как они устраняются?

  47. Чем комплексоны отличаются от обычных лигандов? Приведите примеры комплексов кальция с комплексонами.

  48. Объясните принцип действия процесса «содовой вытяжки», применяемого при превращении малорастворимого сульфата бария в кабонат.

  49. Какие свойства позволяют считать хлорид бериллия ковалентным соединением?

  50. Что такое известняк, известь, гашеная известь, баритова вода?

  51. Почему металлические магний и кальций используются в металлотермии?

  52. Объясните, почему подожженный на воздухе магний продолжает гореть под водой? Ответ подтвердите уравнениями реакций.



Литература





  1. Общая и неорганическая химия: учебник для вузов в 2 т./ под ред. А.Ф. Воробьёва. − М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. − 371 с. и 544 с. с ил.

  2. Ахметов, Н.С. Неорганическая химия: учебное пособие для вузов /Н.С. Ахметов. − М.: Высшая школа, 1989. − 672 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

1 ВОДОРОД 4

1.1 Краткая характеристика элемента. Нахождение в природе. Изотопы 4

1.2 Физические свойства 8

1.3 Получение водорода 10

1.4 Химические свойства 12

1.5 Гидриды 16

1.6 Применение 19

2 ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ 22

2.1 Краткая характеристика 22

2.2 Нахождение в природе и получение металлов. 24

2.3 Химические свойства 27

2.4 Сравнение лития с его аналогами 43

2.5 Применение 45

2.6 Роль натрия и калия в биологических процессах 47

3 ЭЛЕМЕНТЫ II-А ГРУППЫ 48

3.1 Краткая характеристика. 48

Температура кипения, С 48

3.2Нахождение в природе и получение металлов 50

3.3 Химические свойства металлов 52

3.4 Соединения с кислородом, гидроксиды 57

3.5 Соли 61

3.6 Комплексные соединения 65

3.7 Жёсткость воды 70

3.8 Аналитические реакции 72

3.9 Биологическая роль металлов 72

3.10 Применение металлов и их соединений 73

Литература 79

Литература Error: Reference source not found


Кафедра неорганической химии


Учебное пособие


Химия элементов.

Часть I. S-элементы


Владимир Иванович Башмаков

Светлана Александровна Симанова

Татьяна Борисовна Пахомова

Елена Александровна Александрова


Отпечатано с оригинал-макета. Формат издания 6090 1/16

Печ. л. 4,9 Тираж 800 экз.


ИК «Синтез» Санкт-Петербургский Технологический институт

(Технический университет)

190013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26

 Согласно расчётам, для того, чтобы перевести водород в металлическое состояние, необходимо очень высокое давление. В настоящее время удалось сжать водород до плотности, превышающей плотность многих металлов, однако металлические свойства у водорода не были обнаружены. Предполагают, что водород может присутствовать в металлическом виде в коре Юпитера.

 Гидропероксид лития LiOOH является кислой солью Н2О2. Для других щелочных металлов также получены гидропероксиды состава МООН.


 У иона Mg2+ z/r = 3,07, у иона Са2+ z/r = 2,02.

 В реакции бериллия с углём также проявляется его сходство с алюминием, который в аналогичных условиях образует метанид – Al4C3.

 При взаимодействии в вакууме металлического бериллия с оксидом ВеО установлено образование летучего оксида бериллия(I):

ВеО + Ве  Ве2О.

Существование такого соединения объясняют большой разностью между энергиями ионизации I1 и I2 у атома бериллия.

 Калгон (calgon) – смесь натриевых солей полифосфорных кислот.

1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   18

Похожие:

Учебное пособие Санкт-Петербург iconУчебное пособие Санкт-Петербург
Учебное пособие предназначено для студентов II курса химических специальностей

Учебное пособие Санкт-Петербург iconНовые поступления в библиотеку балтийского русского института
Федералогия: учебное пособие / Р. Г. Абдулатипов. Санкт-Петербург: Питер, 2004. 320 с.: ил. (Учебное пособие)

Учебное пособие Санкт-Петербург iconУчебное пособие санкт-петербург
Вязкость жидких сред: Учебное пособие / И. В. Степанова, А. В. Тарасов. – Спб.: Петербургский государственный университет путей сообщения,...

Учебное пособие Санкт-Петербург iconУчебное пособие Издательство спбгпу санкт-Петербург
Учебное пособие соответствует дисциплинам опд ф10 «Сети ЭВМ и телекоммуникации» государственного общеобразовательного стандарта направления...

Учебное пособие Санкт-Петербург iconУчебное пособие Санкт Петербург 2002 удк 629. 76
Керножицкий В. А., Бызов Л. Н. Надежность. Лабораторный практикум: Учебное пособие. Балт гос тех ун-т, спб., 2002. – с

Учебное пособие Санкт-Петербург iconУчебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А
Дан структурный анализ одного из важнейших направлений в исследовании турбулентных те

Учебное пособие Санкт-Петербург iconУчебное пособие Санкт-Петербург 2008 Авторы : Кокин В. Г., кандидат военных наук, доцент; Абликов В. И. Под общей редакцией
Учебное пособие предназначено для должностных лиц и специалистов го и рсчс организаций, преподавателей умц гочс и пб

Учебное пособие Санкт-Петербург iconУчебное пособие Санкт-Петербург 2007 Научный редактор: Шипицына Л. М. д б. н., проф., заслуж деят науки рф
Профилактика вич-инфекции у несовершеннолетних в образовательной среде: Учебное пособие / Под ред. Л. М. Шипицыной. – Спб, 2007

Учебное пособие Санкт-Петербург iconТехника и технические науки в целом 22. 30. 10я73 Метрология, стандартизация, сертификация и электроизмерительная техника : учеб пособие для вузов / К. К. Ким [и др.]; под ред. К. К. Кима. Санкт-Петербург и др. Питер, 2006. 367 с. (Учебное пособие)
Метрология, стандартизация, сертификация и электроизмерительная техника : учеб пособие для вузов / К. К. Ким [и др.]; под ред. К....

Учебное пособие Санкт-Петербург iconУчебное пособие для студентов гуманитарных факультетов Санкт-Петербург


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница