Биологическое значение щелочных и щелочноземельных металлов

Элементы расположены в периодической таблице по строкам и столбцам в соответствии с их химическими и физическими свойствами. Элементы в первом столбце известны как элементы группы 1 , в состав которых входят следующие элементы: литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций. Все эти элементы имеют схожие свойства, кроме лития, поэтому все элементы этой группы, включая литий (хотя он имеет разные свойства), известны как щелочные металлы .

Элементы во второй колонке известны как элементы группы 2 , в состав которых входят следующие элементы: бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий. Все эти элементы имеют схожие свойства, кроме бериллия, поэтому все элементы этой группы, кроме бериллия, известны как щелочноземельные металлы .

Общие характеристики щелочных металлов

• Атомные радиусы: в периодической таблице атомные радиусы элементов уменьшаются, когда мы движемся слева направо по строке, в то время как в столбце атомные радиусы увеличиваются, когда мы движемся сверху вниз. Следовательно, атомные радиусы щелочных металлов увеличиваются вниз по колонке от лития до франция.
• Энергия ионизации: Энергия ионизации или энтальпия ионизации — это минимальное количество энергии, необходимое для удаления электронов из энергетических оболочек атома. Щелочные металлы обладают низкими энергиями ионизации, так как атомы щелочных металлов имеют большие размеры, из-за которых заряд ядра атома может быть перевесить, так что вырвать электрон из энергетической оболочки затруднительно. Тренд энергий ионизации противоположен атомным радиусам, поэтому энергии ионизации уменьшаются по мере продвижения вниз по группе.
• Электроотрицательность: всякий раз, когда атом элемента образует связь с атомом какого-либо другого элемента путем обмена электронными парами, каждый атом пытается притянуть к себе общую электронную пару, это имеет тенденцию притягивать общую пару электронов, что известно как электроотрицательность. Электроотрицательность щелочных металлов уменьшается вниз по группе.
• Энергия гидратации: Энергия гидратации — это количество энергии, выделяемой при гидратации одного моля ионов. Энергия гидратации щелочных металлов следует противоположной тенденции, поскольку энергия гидратации ионов означает, что энтальпия гидратации ионов уменьшается вниз по группе по мере увеличения размера атома.

Li ⁺ > Na ⁺ > K ⁺ > Rb ⁺ > Cs ⁺

Физические свойства щелочных металлов:

1. Внешний вид щелочных металлов серебристо-белый.
2. Это мягкие металлы.
3. Они имеют более низкую температуру кипения, чем щелочноземельные металлы.
4. Эти элементы могут быть испытаны пламенем, так как они окрашиваются в разные цвета при воздействии пламени.
5. Эти металлы могут проводить электричество.
6. Щелочные металлы имеют низкую плотность, это легкие металлы.

Использование щелочных металлов:

1. Литий используется для изготовления различных типов сплавов, один из которых известен как белый металл.
2. Литий также используется для хранения энергии в электрохимических элементах.
3. В фотоэлементах цезий используется в качестве электрода.
4. Калий в основном используется в удобрениях, инсектицидах и пестицидах.
5. Натрий, особенно жидкий натрий, можно использовать в ядерных реакторах в качестве теплоносителя .

Биологическое значение щелочных металлов

Щелочные металлы легко реагируют с воздухом и водой, поэтому во избежание любой реакции эти металлы следует хранить под каким-либо маслом. Все щелочные металлы играют очень важную роль в существовании и поддержании жизненного цикла. Давайте посмотрим на биологическую важность всех щелочных металлов один за другим.

1. Биологическое значение лития: литий важен для человека, поскольку его высокая концентрация оказывает токсическое действие, он естественным образом встречается в почве и, следовательно, включается в пищевую цепочку, что говорит о биологическом значении, поэтому он обладает антиоксидантным действием и используется во многих лекарствах, которые используются для лечения. при депрессии и тревожных расстройствах используются соединения лития. Хлорид лития используется для лечения гипертонии.
2. Биологическое значение натрия: Натрий играет очень важную роль в балансировке воды в организме человека, ионы натрия используются для передачи нервных импульсов, эти ионы натрия также отвечают за сокращение и расслабление мышц. Достаточное количество натрия в организме помогает предотвратить различные сбои организма, такие как почечная недостаточность, сердечная недостаточность и т. д.
3. Биологическое значение калия: Калий очень важен, так как он поддерживает осмотическое давление между клетками и интерстициальной жидкостью, он используется для лечения многих заболеваний, таких как гипокалиемия, мышечная слабость, сердечные заболевания и т. д. Ионы калия помогают питательным веществам пищи перемещаться внутри клеток и вывод продуктов жизнедеятельности за пределы клеток.
4. Биологическое значение рубидия: Рубидий помогает в стимуляции метаболизма. Некоторые изотопы рубидия используются при лечении тяжелых сердечных заболеваний. Ионы рубидия также присутствуют в мышцах.
5. Биологическое значение цезия: Химические свойства цезия в основном аналогичны свойствам калия, поэтому в организме цезий может заменить калий, который очень вреден, поэтому люди в основном избегают ионов цезия.
6. Биологическое значение франция: На самом деле франций не играет никакой биологической роли как таковой.

Общие характеристики щелочноземельных металлов

• Атомные радиусы: в периодической таблице атомные радиусы элементов уменьшаются, когда мы движемся слева направо по строке, в то время как в столбце атомные радиусы увеличиваются, когда мы движемся сверху вниз. Следовательно, атомные радиусы щелочноземельных металлов увеличиваются вниз по столбцу, также по сравнению с щелочными металлами размеры щелочноземельных металлов меньше, потому что заряд ядра этих элементов больше, чем у щелочных металлов.

Be< Mg< Ca< Sr< Ba< Ra

• Энергия ионизации: Энергия ионизации или энтальпия ионизации — это минимальное количество энергии, необходимое для удаления электронов из энергетических оболочек атома. Щелочноземельные металлы имеют низкие энергии ионизации, так как атомы щелочноземельных металлов имеют большие размеры, из-за которых трудно вынести электроны из энергетической оболочки. Тренд энергий ионизации противоположен атомным радиусам, поэтому энергии ионизации уменьшаются по мере продвижения вниз по группе.

Be> Mg> Ca> Sr> Ba> Ra

• Электроотрицательность: всякий раз, когда атом элемента образует связь с атомом какого-либо другого элемента путем обмена электронными парами, каждый атом пытается притянуть к себе общую электронную пару, это имеет тенденцию притягивать общую пару электронов, что известно как электроотрицательность. Электроотрицательность щелочноземельных металлов уменьшается вниз по группе.

Be> Mg> Ca> Sr> Ba> Ra

• Энергия гидратации: Энергия гидратации — это количество энергии, выделяемой при гидратации одного моля ионов. Энергия гидратации щелочноземельных металлов следует противоположной тенденции, так как размер атома означает, что энтальпия гидратации ионов уменьшается вниз по группе по мере увеличения размера атома.

Be> Mg> Ca> Sr> Ba> Ra

Физические свойства щелочноземельных металлов:

1. Внешний вид щелочноземельных металлов серебристо-белый.
2. Это мягкие металлы.
3. Они имеют более высокую температуру кипения, чем щелочные металлы.
4. Эти элементы могут быть испытаны пламенем, так как они окрашиваются в разные цвета при воздействии пламени.
5. Эти металлы могут проводить электричество.
6. Щелочноземельные металлы обладают высокой электроположительностью, поэтому их природа является электроположительной.
7. Среди щелочноземельных металлов магний не дает окраски при воздействии пламени.
8. Щелочноземельные металлы являются хорошими проводниками тепла.
9. Плотность щелочноземельных металлов больше, чем у щелочных металлов.
10. Среди щелочноземельных металлов плотность кальция самая низкая.
11. Эти металлы растворимы в воде.

Использование щелочноземельных металлов:

1. Магний используется для изготовления различных сплавов.
2. Магний также используется в лекарствах для приема антацидов.
3. Радий используется для лечения рака.
4. Кальций используется для извлечения различных элементов.
5. Барий используется для удаления воздуха из вакуумных трубок.
6. Кальций используется для производства карбоната кальция, который используется для производства различных продуктов, таких как мел, мрамор, известняк и т. д.
7. Щелочноземельные металлы выделяют газообразный водород при взаимодействии с кислотами, этот газообразный водород можно использовать для других целей.
8. Щелочноземельные металлы используются в производстве электрохимических и фотоэлементов.
9. Сплавы магния используются в производстве самолетов и истребителей.
10. Гипс также формируется из кальция и используется в отделке, дизайне и огнезащите.

Биологическое значение щелочноземельных металлов

Щелочноземельные металлы имеют большое значение как для жизни животных, так и для жизни растений, эти элементы играют не одну роль в химических и биологических процессах. Давайте посмотрим на биологическую важность всех щелочноземельных металлов один за другим.

1. Биологическое значение бериллия: бериллий используется в образцах крови для выявления ВИЧ и других заболеваний. Он также используется в экспериментах с рентгеновскими лучами для изготовления окон излучения. Бериллиевая маммография — это метод, используемый для обнаружения опухолей и рака молочной железы.
2. Биологическое значение магния: магний помогает в синтезе белков и росте клеток. Он играет жизненно важную роль в движении мышц и кровяном давлении. Магний придает прочность костям и зубам, помогает вылечить астму и другие заболевания легких. Он также предотвращает свертывание крови.
3. Биологическое значение кальция: кальций необходим для укрепления костей, он также формирует клеточные стенки и способствует свертыванию крови в случае травм. Кальций делает тело сильным и здоровым.
4. Биологическое значение стронция: стронций в основном используется для восстановления костей, так как он способствует усвоению кальция и помогает фиксировать треснувшие или сломанные кости за счет взаимодействия кальция и стронция.
5. Биологическое значение бария: барий не является биологически важным для человека, так как он оказывает токсическое действие, небольшое количество раствора бария может вызвать проблемы с дыханием, а также увеличивает частоту сердечных сокращений и кровяное давление. При употреблении бария существует вероятность повреждения почек и сердца.
6. Биологическое значение радия: Радий радиоактивен, и из-за его токсичности радий не имеет большого биологического применения.

Примеры вопросов

Вопрос 1: Как можно использовать цезий и калий в коммерческих целях?

Отвечать:

Цезий и калий обладают особой способностью терять электроны, поглощая энергию солнечного света, когда световые лучи падают на эти элементы, и это приводит к фотоэлектрическому эффекту, благодаря которому цезий и калий коммерчески используются в качестве электродов в фотоэлементах.

Вопрос 2: Назовите 3 медицинских применения магния.

Отвечать:

• Magnesium is used in medicines to take antacids. 
• Magnesium oxide is used in the treatment of constipation.
• Magnesium is also used as anaesthesia when salts of magnesium are injected into the human body.

Вопрос 3: Почему литий отличается от остальных членов своей группы свойствами?

Отвечать:

There are mainly two reasons for the different properties of lithium from its group members: 

1. Size: Atomic size of lithium is really very small
2. Polarising power: Polarising power can be defined as the ratio of the charge of an element to the radius of that element. Lithium has high polarising power as its size is very small so the charge divided by radius gives a big number.

Вопрос 4: Почему свойства бериллия отличаются от свойств остальных членов его группы?

Отвечать:

There are mainly two reasons for the different properties of beryllium from its group members:

1. Size: Atomic size of beryllium is really very small as compared to other elements of the same group so it does not follow the same trends as other alkaline earth metals do.
2. Atomic Number: As the atomic number of beryllium is 4 so its coordination number cannot be greater than 4 while other members of the same group can have a coordination number 6 also.

Вопрос 5: Почему радий не имеет большого биологического значения?

Отвечать:

Radium is radioactive in nature and due to its toxicity, there is no biological use of Radium. In the medical field, it is only used to produce radon gas which is used in the treatment of cancer.