Оксиды, пероксиды и надпероксиды щелочных металлов
Получение
Окислением металла получается только оксид лития
4Li + O2 → 2Li2O
(в остальных случаях получаются пероксиды или надпероксиды).
Все оксиды (кроме Li2O) получают при нагревании смеси пероксида (или надпероксида) с избытком металла:
Na2O2 + 2Na → 2Na2O
KO2 + 3K → 2K2O
Химические свойства
Типичные основные оксиды.
Реагируют с водой, кислотными оксидами и кислотами:
Li2O + H2O → 2LiOH
Na2O + SO3 → Na2SO4
K2O + 2HNO3→ 2KNO3 + H2O
Пероксид натрия Na2O2
Получение
2Na + O2 → Na2O2
Химические свойства
1. Сильный окислитель:
2NaI + Na2O2 + 2H2SO4 → I2 + 2Na2SO4 + 2H2O
2Na2O2 + 2CO2 → 2Na2CO3 + O2
2. Разлагается водой:
Na2O2 + 2H2O → 2NaOH + H2O2
Надпероксид калия KO2
Получение
K + O2 → KO2
Химические свойства
1. Сильный окислитель:
4KO2 + 2CO2 → 2K2CO3 + 3O2
2. Разлагается водой:
2KO2 + 2H2O → 2KOH + H2O2 + O2
Гидроксиды щелочных металлов – ROH
Белые, кристаллические вещества, гигроскопичны; хорошо растворимы в воде (с выделением тепла). В водных растворах нацело диссоциированы.
NaOH-едкий натр, каустическая сода, KOH-едкое кали
Получение
1. Электролиз растворов хлоридов:
2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2+ Cl2
2. Обменные реакции между солью и основанием:
K2CO3 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + 2KOH
3. Взаимодействие металлов или их основных оксидов (или пероксидов и надпероксидов) с водой:
2Li + 2H2O → 2LiOH + H2
Li2O + H2O → 2LiOH
Na2O2 + 2H2O → 2NaOH + H2O2
Химические свойства
1. R–OH – сильные основания (щелочи) реагируют с кислотными оксидами и кислотами:
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
NaOH + HCl → NaCl + H2O
2. Взаимодействуют с солями, если в продуктах образуется нерастворимое основание:
3NaOH + FeCl3 → Fe(OH)3↓+ 3NaCl
Соли
Типично ионные соединения, как правило - хорошо растворимы в воде, кроме некоторых солей лития.
Na2CO3 10H2O - кристаллическая сода
Na2CO3 - кальцинированная сода
NaHCO3 - питьевая сода
K2CO3 – поташ
Калий относится к необходимым макроэлементам организма, играет важную роль в регуляции водно-солевого обмена и кислотно-щелочного состояния.
Калий можно назвать катионом клетки. Общее содержание этого макроэлемента в мужском организме составляет 136,5 г (или 3500 ммоль), причём 98% этого количества расположено внутриклеточно. У женщин количество калия в организме на 1000 ммоль меньше, это связано с тем, что 3/4 внутриклеточного калия находится в скелетных мышцах, которые у женщин развиты меньше. Известно также, что пик содержания макроэлемента в организме приходится на период полового созревания, потом содержание внутриклеточного и внеклеточного калия снижается. Физиологическая потребность – 2500 мг в сутки.
В плазме крови и межклеточной жидкости содержание калия составляет 4-5 ммоль/л.
Депо калия в организме являются мышечная ткань, печень, в клетках которой этот ион связан с гликогеном, фосфорными соединениями и белком. В эритроцитах концентрация калия составляет 105 ммоль/л, в миофибриллах мышечного волокна - 150-170 ммоль/л, в клетках печени - 180 ммоль/л.
В слюне концентрация калия - 20 ммоль/л, желудочном соке - 10-15 ммоль/л, жидком кале - 40 ммоль/л.
Биологическая роль калия сводится к следующему.
1. Поддерживает необходимый трансмембранный потенциал клетки, участвуя в работе калий- натриевого насоса, обеспечивая выполнение клеткой основных функций.
2. Участвует в акте сокращения любого мышечного волокна (опорно-двигательного аппарата, дыхательных мышц, миокарда, гладких мышц стенки кишечника, артериол, матки). Отсюда становится понятным важность калия для нормального функционального состояния сердечной мышцы. При некоторых нарушениях ритма сердца особенно показаны препараты калия.
3. Обмен калия очень тесно связан с обменом натрия. Известно, что натрий способствует задержке жидкости в организме, а калий находится с натрием в определённом антагонизме. Поэтому, за счёт повышенного введения в организм ионов калия можно добиться повышенного выведения с мочой ионов натрия и таким образом будет усиливаться диурез – выведение жидкости из организма. Поэтому препараты калия и пищевые продукты, богатые этим необходимым элементом, активно применяются в лечении отёков.
4. Важна роль калия в поддержании нормальной моторики желудочно-кишечного тракта. Низкое содержание ионов калия в крови приводит к развитию запоров, атонии кишечника.
5. Необходим для синтеза оксигемоглобина внутри эритроцитов и процессов восстановления оксигемоглобина в тканях.
6. Калий является катионом главных внутриклеточных буферных систем (фосфатной и белковой), которые обеспечивают стабильность внутренней среды клетки и нормальное функционирование ферментных систем клетки.
7. Участвует в процессах синтеза и накопления энергии в митохондриях клетки.
Итак, мы поняли важность калия для организма Человека. Расскажем теперь о тех продуктах, употребляя которые, мы можем в достатке получить ион этого электролита для нормального обеспечения всех физиологических процессов организма.
Больше всего калия содержится в растительных продуктах, мясе и морской рыбе. В растительных продуктах, в отличие от животных, калия во много раз больше, чем натрия.
Например, отношение калия к натрию в яйцах составляет 1:1, рыбе 1:3, говядине 1:5, овсяной крупе и яблоках 10:1, картофеле 20:1, гречневой крупе и абрикосах 100 :1.
Потребность в калии возрастает при недостаточности кровообращения, при артериальной гипертензии, некоторых болезнях почек, поносах и многократных рвотах.
Содержание калия в пищевых продуктах:
Очень большое (более 500 мг в 100 г съедобной части): фасоль, сухофрукты, морская капуста, горох, картофель.
Большое (251-400 мг в 100 г съедобной части): мясная свинина, говядина, хек, треска, филе кальмаров, скумбрия, овсяная крупа, зелёный горошек, томаты, свекла, зелёный лук, редис, черешня, красная и чёрная смородина, виноград, абрикосы, персики.
Умеренное (150-250 мг в 100 г съедобной части): мясо куры, жирная свинина, пшено, судак, гречневая крупа, хлеб из муки 2-го сорта, капуста, морковь, кабачки, тыква, груши, клубника, апельсины, сливы.
Малое (менее 150 мг в 100 г съедобной части): творог, молоко, сыр, сметана, рис, манная крупа, хлеб из муки высшего сорта, макароны, арбуз, огурцы, клюква, брусника.
Натрий один из основных макроэлементов организма Человека.
В организме взрослого мужчины массой 70 кг содержание натрия составляет 92 гр (или 4000 ммоль). 44% этого количества находится во внеклеточной жидкости, 9%- внутриклеточно, 47% - содержится в костной ткани. Около 3/4 общего количества натрия в организме постоянно активно перемещается в средах организма и участвует в процессах компенсации сдвигов гомеостаза. Суточная потребность – 1300-2300 мг ( в пересчёте на повареннную соль 3-5 г).
Биологическая роль натрия может быть представлена следующим образом.
1. Натрий совместно с калием формирует трансмембранный потенциал любой клетки организма, за счёт участия в работе калий–натриевого насоса – очень важного механизма поддержания нормального функционирования клетки и выполнению ей возложенных Природой функций.
2. Участвует в межклеточном обмене веществ.
3. Регулирует кислотно-щелочное состояние биологических сред организма.
4. Поддерживает нормальное осмотическое давление в клетках, тканях и играет важную роль в регуляции нормального артериального и венозного давления крови.
5. Способствует удержанию жидкости в организме.
6. Активирует пищеварительные ферменты.
7. Обмен натрия очень тесно связан с обменом всей воды организма и в физиологии Человека эти процессы текут нераздельно.
Натрия много в тех продуктах, в процессе приготовления которых была добавлена поваренная соль – хлорид натрия.
Рассмотрим содержание натрия в основных продуктах питания.
Очень большое (более 800 мг в 100 г съедобной части продуктов): брынза, сыры, копчёные и варёные колбасы, копчёная и солёная рыба, консервированные оливки, квашенная капуста.
Большое (400-800 мг в 100 г съедобной части продуктов): хлебобулочные изделия, мясные и овощные консервы, солёное сливочное масло, майонез.
Умеренное (51-100 мг в 100 г съедобной части продуктов): свежая рыба, свежее и мороженое мясо животных и птиц, яйца, шоколад, шпинат, свекла, салат.
Малое (20-50 мг в 100 г съедобной части продуктов): сметана, кефир, молоко, творог, мороженое, овсяная крупа, лущеный горох, томаты, картофель, ревень, персики, яблоки, виноград, чёрная смородина, печенье, конфеты.
Очень малое (менее 20 мг в 100 г съедобной части продуктов): макаронные изделия, мука, крупы, бессолевой хлеб, несолёное сливочное масло, орехи, мёд, большинство овощей, фруктов и ягод, свежие грибы.