В IA группу входят литий, натрий, калий, рубидий и цезий. Эти элементы называют щелочными элементами. В эту же группу входит искусственно полученный малоизученный радиоактивный (неустойчивый) элемент франций. Иногда в IA группу включают и водород (см.главу 10).
Таким образом, в эту группу входят элементы каждого из 7 периодов.
Во IIA группу входят бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий. Последние четыре элемента имеют групповое название – щелочноземельные элементы.
4
Элементные вещества — типичные металлы, обладающие блеском, высокой электрической проводимостью и теплопроводимостью, химически весьма активны.
Как следует из электронных формул, элементы IА группы (Na, K) имеют на внешнем энергетическом уровне по одному s электрону. Элементы IIА группы (Mg, Ca) по 2 s электрона.
Химические свойства s элементов IА и IIА групп сходны.
s-элементы IА и IIА имеют относительно большие радиусы атомов и ионов.
s-элементы IА и IIА групп легко отдают валентные электроны. Являются сильными восстановителями. С ростом радиуса атома в группах IА и IIА ослабевает связь валентных электронов с ядром, следовательно s-элементы этих групп имеют низкие значения Еи и Еср. к ẽ. Все щелочные и щелочноземельные металлы имеют отрицательные стандартные окислительно-восстановительные потенциалы, большие по абсолютной величине. Что также характеризует их, как сильных восстановителей. Восстановительные свойства возрастают закономерно с увеличением радиуса атома. Восстановительная способность увеличивается по группе сверху вниз.
5
Для элементов IIА группы характерна большая, чем для элементов IА группы способность к комплексообразованию.s-элементы IА и IIА образуют соединения с ионным типом связи.Исключение составляет водород, для которого в соединениях даже с самыми электроотрицательными элементами характерна преимущественно ковалентная связь (например, фтороводород или вода).
Частично ковалентный характер связи в соединениях имеет место у лития, бериллия и магния.Сравнение свойств элементов IА и IIА (комплексообразование, образование осадков) на примере Na, K и Mg, Ca
Атомы элементов IА группы имеют по одному валентному электрону на s подуровне внешнего энергетического уровня. Это обуславливает проявление степени окисления +1.Все элементы IА группы сходны по свойствам, что объясняется однотипным строением не только внешней, валентной оболочки, но и предвнешней (исключение литий).С ростом радиуса атома в группе IА ослабевает связь валентного электрона с ядром. Соответственно, уменьшается энергия ионизации атомов. Так как радиус атома калия больше, чем радиус атома натрия, то энергия ионизации калия меньше, чем у натрия.
Биогенные элементы в организме человека
... Всего 97,3 68117 ≈ 68 кг 1.2 Биогенные элементы - металлы, входящие в состав организма человека К числу биогенных элементов относится ряд металлов, среди которых особенно важные биологические функции выполняют ... с их последующим распадом и образованием кислородосодержащих продуктов (кетоны, спирты, кислоты). Кислород входит в состав молекул множества веществ - от самых простых до сложных полимеров; ...
В результате ионизации образуются катионы Э+, имеющие устойчивую конфигурацию благородных газов.
Химическая активность металлов IА группы возрастает закономерно с увеличением радиуса атома и уменьшением их способности к гидратированию (чем меньше способность к гидратированию, тем активнее металл).
Так как радиус атома калия больше, чем радиус атома натрия, то способность к гидратации для катиона калия будет ниже, чем для катиона натрия, а, следовательно, химическая активность катиона калия выше, чем у катиона натрия.
Вследствие незначительного поляризующего действия (устойчивая электронная структура, большие размеры, малый заряд ядра) комплексообразование для
6
ионов щелочных металлов малохарактерно. Вместе с тем, они способны образовывать комплексные соединения с некоторыми биолигандами (КЧ для натрия и калия может принимать значения 4 и 6).
Способность образовывать донорно-акцепторные связи с соответствующими лигандами едва намечается у натрия. У калия имеется значительная тенденция к использованию имеющихся в атоме вакантных d-орбиталей.
Например, образование комплексов калия с антибиотиком валиномицином. Валиномицин образует с калием прочные комплексы, связывание этого антибиотика с натрием очень незначительно.
Большинство солей щелочных металлов хорошо растворимы в воде (исключение составляют некоторые соли лития).
Атомы элементов IIА группы имеют по два валентных электрона на s подуровне внешнего энергетического уровня.
В нормальном состоянии у атомов этих элементов нет неспаренных электронов, но при переходе атомов в возбужденное состояние один из s валентных электронов переходит на р-подуровень. Это обуславливает проявление степени окисления +2.
Степени окисления больше +2 элементы IIА группы не проявляют.
Несмотря на то, что число валентных s электронов у атомов IIА группы одинаково, свойства магния и кальция отличаются друг от друга.
Это связанно с тем, что в атоме кальция, в отличие от атома магния, имеются свободные d-орбитали, близкие по энергии к ns орбиталям.
7
Магний и кальций существенно различаются размерами атомов и ионов:
-
металлический радиус атома Mg = 160 пм;
-
металлический радиус атома Ca = 197 пм.
-
кристаллический радиус иона Mg2+ = 74 пм;
-
кристаллический радиус иона Ca2+ = 104 пм..
Больший размер иона кальция обусловливает и более высокое координационное число этого иона – КЧ (Ca2+) 6, 8, тогда как КЧ (Mg2+) – 6. Прочность комплексных соединений уменьшается по мере увеличения радиуса атома, следовательно, комплексные соединения магния будут более прочными, чем комплексные соединения кальция. Ион Mg2+ образует шестикоординационные соединения регулярной структуры. Ca2+ образует несимметричные комплексы. Кальций предпочтительно координируется с атомами кислорода, магний – с атомами азота.
Магний и его сплавы
... группах периодической системы, у них сильно различаются размеры атомов, температура плавления, поверхность натяжения. Так в частности, атомный диаметр магния равен 0,379 нм, а калия ... Вместе с тем магний и его сплавы обладают рядом недостатков. ... Магний относиться ко второй группе периодической системе Д.И. Менделеева. Атомная масса его 24,32; магний - щелочноземельный металл. Атомный радиус, 1,6 Радиус ...
Многие соли щелочноземельных металлов малорастворимы в воде (малорастворимы CaF2, MgF2; практически не растворимы фосфаты кальция и магния).
Причем с ростом порядкового номера растворимость солей снижается.
Такой характер изменения растворимости солей играет важную роль в биологическом действии катионов этой группы. Уменьшение растворимости кальция фосфата и карбоната по сравнению с фосфатами и карбонатами магния является, по видимому, одной из причин формирования скелета всех живых организмов именно из этих соединений кальция.
В живых организмах из ионов кальция и фосфат-ионов образовался кристаллический минерал ГИДРОКСИЛАПАТИТ – Ca10(PO4)6(OH)2 – основное вещество костной и зубной ткани. Магний является макроэлементом,
8
но лучшая растворимость магния фосфата Mg3(PO4)2 и основного карбоната Mg(OH)2)*4MgCO3*H2O объясняет тот факт, что его соединения не сыграли значительной роли в построении скелета.
