Неорганическая химия. Т. 2. Под ред. Ю.Д. Третьякова (975564), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Агпег. Свепг. Кос. 1961. Ч. 83. Р. 820. ла, проявляя при этом большую избирательность (селективность). Другие криптанды (-211, -221), имеющие радиус полости 0,08 и 0,11 нм, образуют наиболее прочные комплексы соответственно с Ы' и 14а' (см. г„,„в табл. 2.1). Криптанды часто используют для выделения неустойчивых соединений, например озоннда лития в виде комплекса ]1л(криптанд-211)]]О,]. Криптаты натрия и калия являются хорошими моделями биологических материалов для изучения транспорта ионов Ыа" и К' через клеточные мембраны. 1Целочные металлы образуют ярко-окрашенные растворы не только в жидком аммиаке, но и в других донорных растворителях, таких как амины или эфиры (тетрагидрофуран). Однако зти растворители в отличие от ХНз гораздо хуже сольватируют электроны, поэтому они восстанавливают щелочной металл до аниона — алкалида: Мч е 801Ч=М зо1ч Ионы М удалось стабилизировать в алкалидах — соединениях с криптандами, например ]Ыа(криптанд-222)]'Ыа (рис.
2.11, б). Это соединение имеет ионную структуру, которую можно рассматривать как плотнейшую упаковку комплексных катионов, в пустотах которой расположены анионы натрия. При высокой концентрации криптанда образуются заекериды'*' — в их структуре в пустотах катионной подрешетки находятся сольватированные электроны. " Хелп Х -М. // Апяеж. СЬепь 1гп. Ед. Еп81. 1988.
Ч. 27. Р. 89. '" Теяап Г Х // 1. Атег. СЬепь Зос. 1974. Ч. 96. Р. 7203. ~" Руе Х Х. //1погв. СЬев. 1997. Ч. 36. Р. 3816. 40 30 20 1О -1О 0 4 13 20 33 40 60 Содержание 1Ча~8О4, мас. % Рис. 2.12. Фазовая диаграмма системы Наз804 — Н70 (1. — жидкая фаза) (а); кристаллическая структура Ыа,804 10Н,О (б) 45 Рис. 2.13. Строение макроциклического полиэфира 18-краун-6 (а) и катиона [К(18-краун-6)]'(б) Биологическая роль щелочных металлов.
Натрий и калий относятся к числу важнейших биоэлементов. В живых организмах онн находятся исключительно в виде ионов. В организме человека в среднем содержится 170 г калия и 90 г натрия. Калий сосредоточен в клетках, а натрий — в межклеточных жидкостях. Так, концентрация ионов К' внутри клетки примерно в 35 раз выше, чем вне ее, а содержание Ха' — в 15 раз ниже. Ионы К' и Ха' участвуют в передаче нервных импульсов, работе мышц, способствуют поддержанию постоянного объема воды в организме.
Натриевые соли с физиологически активными анионами (Ха1, Ха,804, ХаВг, Хар, ХаНСО,) нередко используют в качестве лекарств, так как ионы натрия безвредны для организма даже в повышенных концентрациях. Ежедневно с пищей мы потребляем около 5 г натрия в основном в виде поваренной соли. Зто в несколько раз превышает истинную потребность организма в этом соединении. Избыточное потребление поваренной соли вызывает гипертоническую болезнь. Избыток ионов калия угнетает сердечную деятельность, поэтому прием препаратов калия необходимо строго контролировать. Для промывания ран, слизистой оболочки носа, глаз используют физиологический раствор (0,9% ХаС!), имеющий осмотическое давление, равное осмотическому давлению крови.
атомов кислорода в цикле) (рис. 2.13, а) ион К' координирован шестью атомами кислорода (рис. 2.13, б). Размер «полости» внутри кольца (радиус 0,14 нм) этого краун-эфира близок к размеру иона калия (радиус 0,138 нм). Константы образования комплексов (М(18-краун-6)]'. М' + 18-краун-6 Ф~ 1М(18-краун-6)]", измеренные в ацетоне, уменьшаются в ряду: К' > НЬ' > Сз'= Ха' > Ы'.
Поскольку полости различных краун-эфиров отличаются по размеру, то для каждого щелочного металла можно подобрать краун-эфир с близким размером полости. Это позволяет избирательно связывать те или иные ионы. Комплексы ионов щелочных металлов с краун-эфирами имеют достаточно большие размеры и являются гидрофобными, поэтому образуемые ими соли, несмотря на ионный характер связи, растворимы в органических растворителях. Например, перманганат калия образует с 18-храуи-6 комплекс [К(18-кра- ун-6)1!Мп04], который хорошо растворим в бензоле. Этим часто пользуются в препаратнвной органической химии.
Контрольные вопросы 0 'С !40 120 1. Как изменяется теплота гидратации ионов щелочных металлов? Почему? 2. Объясните особенности магнитного поведения пероксидов и супероксидов щелочных металлов с позиций метода молекулярных орбиталей.
3. Укажите, как изменяются в ряду элементов 1.! — Ха — К вЂ” йо — Сз радиусы газообразных катионов, радиусы гидратированных катионов, первые потенциалы ионизации, стандартные электродные потенциалы в водном растворе, стандартные электродные потенциалы в газовой фазе. 4. Перспективным способом получения лития 80 60 40 20 -20 0 20 40 60 80 !00 Содержание К, ат.% является прямое восстановление сподумена алюминием. Почему выход лития значительно возрас- р 2 14 Ф ис... азовая диаграмма тает в присутствии известняка? Напишите уравнение реакции.
Укажите, какие примеси может содержать металл, полученный таким способом? 5. Вычислите энергию кристаллической решетки ХаС1, если известно, что стандартная энтальпия образования ХаС1(тв.) -411,1 кДж/моль, энергия диссоциации С!з(г.) 242,6 кДж/моль, энергия атомизации натрия 108,3 кДж/моль, энергия сродства к электрону хлора — 351,0 кДж/моль, энергия ионизации натрия 495,8 кДж/моль. 6. В прошлом гидроксид натрия получали каустификацией соды — кипячением соды с гашеной известью. Рассчитайте, какую максимальную концентрацию щелочи можно получить в предположении, что кипячение не приводит к испарению воды (произведение растворимости СаСОз 4,8 10 ~, Са(ОН)з 5,5 1О 6). 7.
Объясните, почему термическая устойчивость гидридов, оксидов и нитридов щелочных металлов убывает вниз по группе, а устойчивость пероксидов, надпероксидов, озонидов и карбонатов при этом возрастает. 8. Почему натриевая селитра более гигроскопична, чем калийная? 9. Изучите диаграмму системы Хаг804 — Н~О (рис. 2.11, а). Какая соль будет выделяться: (1) при кипячении насыщенного раствора Ха~80„(2) при медленном испарении воды при комнатной температуре; (3) при охлаждении до 0'С раствора, насыщенного при 32 С; (4) при внесении затравки глауберовой соли в раствор, насыщенный при 32'С? (С описанием фазовой диаграммы можно познакомиться в книге СтромбергА.Г., Семченко Д.Л.
Физическая химия. — М.: Высш. шк., 1999. — С. !69.) 10. Изучите диаграмму системы Ха — К (рис. 2.14). К какому типу она относится? В каком диапазоне концентраций сплав является жидким при 20 'С? Постройте кривую охлаждения расплава, содержащего 80 ат. % калия. Глава 3 ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ 2-Й ГРУППЫ 3.1.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Таблица 3.1 Свойства элементов 2-й группы Ве зг Ва Заряд ядра л 20 56 12 38 88 [Не]2»-' Электронная конфигурация в основном состоянии [Хе]3~ [Аг]41 [Кг]51 [Хе]61 [йп]7~ Металлический радиус г,', нм 0,112 0,160 0,197 0,223 0,215 0,217 0,126 0,142 Ионный радиус г„,„'", нм 0,[127 0,148 0,72 Энергия ионизация, кДж/молев 71 72 4 899,5 1 757 14 850 589,8 1 145 4 912 549,5 1 064 4 138 509,3 979 3 300 737,7 ! 451 7 733 502,8 965 3 619 Электроотрнцатедьносгь: по Подннгу по Оллреду — Рохову 1,00 1,04 0,95 0,99 0,90 0,97 1,57 1,47 1,31 1„23 0,89 0,97 *Для КЧ!2.
»* Ддя Вег КЧ 4 ддя других Мг КЧ б Во вторую группу Периодической системы элементов входят бериллий,Ве, магний иМВ и четыре щелочноземельных металла (ЩЗМ): кальций „Са, стронций !гБг, барий мВа и радий г,йа, оксиды которых, раньше называемые «землями», при взаимодействии с водой образуют щелочи. Радий — радиоактивный элемент, образующийся при распаде изотопа ьи!1 ("«Ва, а-распад, период полураспада примерно 1 600 лет). Электронная конфигурация и некоторые свойства элементов второй группы приведены в табл.
3.1. По электронному строению атомов элементы второй группы близки щелочным металлам. Они имеют конфигурацию благородного газа, дополненную Академик А.В. Новоселова (1900 — 1986) «С 1925 года А. В. Новоселова занималась исследованием бериллия, его свойств, строения и условий образования сульфата„нитрата, хлорида, фторида бериллия и его комплексов, имеющих важное значение в процессах извлечения бериллия из руд и получения чистых соединений. За цикл исследований в области химии редких элементов в 1948 году А. В. Новоселовой была присуждена Государственная премия СССР«' * Биобибхиосрафия ученых СССР.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
