Lysbilde 1Biologisk rolle for de viktigste ikke-metallene
Lysbilde 2 Forekomsten av kjemiske elementer i levende og livløs natur varierer betydelig. Mer enn 1/2 av massen til jordskorpen er oksygen, 1/5 er silisium. I en levende organisme dominerer 6 ikke-metalliske elementer: C, H, O, N, P, S - som utgjør 97,4% av massen til hele organismen. Disse elementene kalles organogener.
Lysbilde 3 Levende organismer foretrekker forbindelser av de grunnstoffene som er i stand til å danne ganske sterke, men samtidig labile bindinger. Det er derfor organogen nummer 1 er karbon. Hydrogen og oksygen er mye mindre labile atomer, men de danner et stabilt og unikt eksistensmiljø for forbindelsene til andre grunnstoffer - vann - og sikrer forekomsten av både syre-base- og redoksprosesser.
Lysbilde 4 Makro- og mikroelementer Basert på deres kvantitative innhold i levende materie, deles kjemiske elementer vanligvis inn i "makro" og "mikro" elementer. Makroelementer inkluderer 4 elementer: C, H, O, N, som står for 96% av massen av levende materie. Mikroelementer inkluderer Ca, P, K, S (totalt 3%) og I, Cl, Fe, Na, Mg, Cu, Co, Zn (totalt 1%).
Lysbilde 5 Makro- og mikroelementer utfører fundamentalt forskjellige funksjoner i levende organismer. Makroelementer danner grunnlaget for støttende vev, gir egenskapene til hele miljøet i kroppen som helhet: opprettholde visse pH-verdier; osmotisk trykk; opprettholde syre-basebalansen innenfor de nødvendige grensene; holde partikler av visse stoffer i kolloidal tilstand.
Lysbilde 6 Egenskaper til ikke-metaller, organogener Oksygen Oksygen er et element som sikrer liv på jorden. Atmosfæren inneholder omtrent 20,8 % oksygen. Uten oksygen er mange og ekstremt viktige livsprosesser umulige, spesielt pusting. I levende organismer forbrukes oksygen ved oksidasjon av forskjellige stoffer, hovedprosessen er reaksjonen av oksygen med hydrogenatomer for å danne vann, som frigjør en betydelig mengde energi.
Lysbilde 7 Karbon Karbon, med tanke på innholdet i kroppen (21%) og dets betydning for levende organismer, er et av de viktigste organogenene. De enkleste karbonforbindelsene, for eksempel fritt karbon i form av sot og dets oksid CO, er giftige for mennesker. Langvarig kontakt med sot eller kullstøv forårsaker hudkreft. Det fineste kullstøvet forårsaker endringer i strukturen til lungene, noe som betyr at det forstyrrer funksjonene deres. Karbondioksid CO 2 er tilstede i biosfæren som et produkt av respirasjons- og oksidasjonsprodukter.
Lysbilde 8 Hydrogen Hydrogen finnes i naturen i form av vann og en rekke organiske forbindelser. Vann er kroppens viktigste levemiljø. Vann har høy spesifikk varmekapasitet og sørger på grunn av langsom varmeveksling med omgivelsene for å opprettholde en konstant kroppstemperatur. I vannmiljøet opprettholdes syre-basebalansen i kroppen gjennom buffersystemer (karbonat, fosfat og hemoglobin).
Lysbilde 9 Vev, organ, biovæske Vanninnhold, % pH Hjerne 83 6,8 – 7,4 Ryggmarg 74,8 “Nyrer 82” Hjerte 79 “Lunger 79” Muskler 75 “Hud 72 6,2 – 7,5 Lever 70 6,4 – 44 – 47. Magesaft 99,5 0,9 – 1,1 Spytt 99,4 6,35 – 6,85 Blodplasma 92 7,4 Urin 83 4,8 – 7,5 Galle 75 7,5 – 8,5 Tårevæske 99 7,4
Slide 10Nitrogen Nitrogen finnes i levende organismer i form av ulike organiske forbindelser: aminosyrer, peptider, purinbaser, etc., samt i form av fri N 2 tilført med inhalert luft. INGEN molekyler er i stand til å trenge inn i cellene i veggene i blodårene og regulere blodstrømmen; i tillegg kontrollerer NO insulinsekresjon, nyrefiltrering osv. Innånding av ammoniakkdamp NH 3 i store mengder er skadelig, siden ammoniakk skaper et svært alkalisk miljø på overflaten av slimhinnene i strupehodet og lungene, som forårsaker irritasjon og hevelse. .
Lysbilde 11 Fosfor Fosfor spiller en ekstremt viktig rolle i metabolismen. Mer enn 86 % av fosfor finnes i dyrs faste vev. I form av fosfat er fosfor en essensiell komponent i adenosintrifosfat (ATP). Fosfor er en del av proteiner, nukleinsyrer, nukleotider og andre biologisk aktive forbindelser.
Lysbilde 12 Svovel Svovel er en del av sulfhydrylgruppene til SH-proteiner, og finnes også i form av sulfater og hydrogensulfid i mage-tarmkanalen. Som et resultat av menneskelig aktivitet frigjøres svovelforbindelser til atmosfæren, som er de mest aktive luftforurensningene.
Lysbilde 13 Halogener Av halogenene er det viktigste bioelementet klor (0,1 vekt%). Klor finnes hovedsakelig i ekstracellulær væske. Kloridioner deltar i dannelsen av blodbuffersystemet, regulerer osmotisk trykk i vann-saltmetabolismen, fremmer avsetningen av glykogen i leveren og opprettholder høy surhet i magen. Mangel på jod forårsaker sykdommen hypotyreose, hvor endemisk struma vokser. F - ioner er tilstede i kroppen i bein og tannvev i form av fluorapatitt.
Lysbilde 14 Noen ikke-metaller (B, As, Se, Si, etc.) finnes ofte i kroppen i spormengder, likevel er deres rolle merkbar og betydelig. Selen (Se) har relativt nylig blitt ansett som et viktig grunnstoff. Mangelen viser seg i vekststopp, levernekrose og bukspyttkjertelatrofi. Arsen (As) er et sporstoff; i menneskekroppen varierer As-innholdet fra 0,008 til 0,02 mg per 100 g vev. Silisium (Si) er et mikroelement. Det er fastslått at i tilfeller av tuberkulose og kreft, reduseres frigjøringen av silisium fra nyrene. Inntrengning av silisiumforbindelser i kroppen forårsaker leukocytose, og innånding av støv med SiO 2 forårsaker yrkessykdommen silikose (sklerose av lungevev).
"Ikke-metaller i menneskelivet"
Grunnleggende ikke-metaller. I fri form kan det være gassformige ikke-metalliske enkle stoffer - fluor, klor, oksygen, nitrogen, hydrogen, faste stoffer - jod, astatin, svovel, selen, tellur, fosfor, arsen, karbon, silisium, bor. Ved romtemperatur finnes brom i flytende tilstand. Vi skal se på noen få
Bruksområde 1. Ved produksjon av polyvinylklorid, plastblandinger, syntetisk gummi, som de lager av: isolasjon for ledninger, vindusprofiler, emballasjematerialer, klær og sko, linoleums- og grammofonplater, lakk, utstyr og skumplast, leker, instrumenter deler, byggematerialer. 2. Klorens blekeegenskaper har vært kjent i lang tid, selv om det ikke er klor i seg selv som "bleker", men atomært oksygen, som dannes ved nedbrytning av underklorsyre. 3. Produksjon av klororganiske insektmidler - stoffer som dreper insekter som er skadelige for avlinger, men som er trygge for planter. En betydelig del av kloret som produseres forbrukes for å skaffe plantevernmidler. 4. Brukes som et kjemisk krigføringsmiddel, samt for produksjon av andre kjemiske krigføringsmidler: sennepsgass, fosgen.
5. For å desinfisere vann - "klorering". Den vanligste metoden for desinfisering av drikkevann; er basert på evnen til fritt klor og dets forbindelser til å hemme enzymsystemene til mikroorganismer som katalyserer redoksprosesser. Når det gjelder holdbarhet ved interaksjon med klorert vann, viser kobbervannrør positive resultater. 6. Registrert i næringsmiddelindustrien som tilsetningsstoff E925. 7. I kjemisk produksjon av saltsyre, blekemiddel, bertholletsalt, metallklorider, giftstoffer, narkotika, gjødsel. 8. I metallurgi for produksjon av rene metaller: titan, tinn, tantal, niob. 9. Som en indikator på solnøytrinoer i klor-argon-detektorer.
Klorens biologiske rolle. Mange utviklede land streber etter å begrense bruken av klor i hverdagen, blant annet fordi forbrenning av klorholdig avfall produserer en betydelig mengde dioksiner.
Bruk av svovel Svovel brukes til produksjon av svovelsyre, gummivulkanisering, som soppdreper i landbruket og som kolloidalt svovel - et legemiddel. Svovel i svovelbitumensammensetninger brukes også til å produsere svovelasfalt.
Og svovel... deltar i dannelsen av brusk og beinvev, forbedrer funksjonen til ledd og leddbånd; påvirker tilstanden til huden, håret og neglene (del av kollagen, keratin og melanin); styrker muskelvev (spesielt i perioder med aktiv vekst hos barn og ungdom); deltar i dannelsen av visse vitaminer og forbedrer effektiviteten av vitamin B1, biotin, vitamin B5; har en sårheling og anti-inflammatorisk effekt; reduserer ledd- og muskelsmerter og kramper; hjelper med å nøytralisere og skylle ut avfall og giftstoffer fra kroppen; stabiliserer blodsukkernivået; hjelper leveren med å skille ut galle; øker motstanden mot radiostråling!
Takk for din oppmerksomhet
På grensen til kjemi, biologi og medisin har et nytt vitenskapelig felt - biouorganisk kjemi - dukket opp. Bioinorganisk kjemi undersøker rollen til metaller i fremveksten og utviklingen av ulike prosesser i en sunn og syk kropp, skaper nye effektive medisiner basert på organometalliske forbindelser, og deltar aktivt i kampen for å bevare menneskers helse og forlenge menneskeliv. Kroppen reagerer spesielt følsomt på endringer i konsentrasjonen av mikroelementer, dvs. elementer involvert i kroppen i mengder på mindre enn ett gram per 70 kilo menneskelig kroppsvekt. Slike elementer inkluderer kobber, sink, mangan, kobolt, jern, nikkel, molybden og andre.
Filer: 1 fil
METALLER OG IKKE-METALLER I MENNESKELIV
På grensen til kjemi, biologi og medisin har et nytt vitenskapelig felt - biouorganisk kjemi - dukket opp. Bioinorganisk kjemi undersøker rollen til metaller i fremveksten og utviklingen av ulike prosesser i en sunn og syk kropp, skaper nye effektive medisiner basert på organometalliske forbindelser, og deltar aktivt i kampen for å bevare menneskers helse og forlenge menneskeliv. Kroppen reagerer spesielt følsomt på endringer i konsentrasjonen av mikroelementer, dvs. elementer involvert i kroppen i mengder på mindre enn ett gram per 70 kilo menneskelig kroppsvekt. Slike elementer inkluderer kobber, sink, mangan, kobolt, jern, nikkel, molybden og andre.
Vann – universalløsningsmiddel. Hun bærer spor av alt hun kommer i kontakt med. Det er kjent rundt 70 000 stoffer som finnes i vann som urenheter. Noen av disse urenhetene har en skadelig effekt på menneskekroppen; overskridelse av deres maksimalt tillatte konsentrasjon (MPC) bør unngås på alle mulige måter.
Lede
Blyvannrør finnes noen ganger i eldre bygninger. Noen amerikanske toksikologer mener at Romerrikets blyvannforsyning bidro til dets fall. Det var blyvannforsyning i Kreml i Moskva under Ivan den grusomme regjeringstid. Vann som renner fra slike rør blir livsfarlig fordi bly er et giftig metall. Det avsettes i skjelettets bein og påvirker det sentrale og perifere nervesystemet. Dette er spesielt farlig for barn under 6 år, inkludert under fosterutvikling. Det er bevis på at bly fremmer utviklingen av svulster i nyrene. I tillegg undertrykker bly immunforsvaret. Bruk av blyholdig bensin som drivstoff fører til blyforurensning av miljøet.
Merkur
Kvikksølv er et unikt metall. Det er det eneste flytende metallet som kan fordampe. Det er mikroorganismer som kan inkorporere kvikksølv i organiske forbindelser. I naturen forekommer kvikksølv i naturlig, flytende form, og er også en del av mineraler. Noe kvikksølv fordamper fritt fra sprekker i jordskorpen. Omtrent halvparten av alt kvikksølv som brukes kommer fra batterier, lysrør, brytere og måleinstrumenter.
Kvikksølv og dets forbindelser forstyrrer proteinmetabolismen, påvirker nervesystemet, leveren, nyrene, mage-tarmkanalen og, hvis det inhaleres, luftveiene. Utslipp til vann med dannelse av metylkvikksølv- en forbindelse som er farligere enn kvikksølv i seg selv. Det kan samle seg i kroppen og forårsake Minamata sykdom. Sykdommen er oppkalt etter Lake Minamata i Japan, hvor et industriselskap dumpet kvikksølv i lang tid. Sykdommen ble oppdaget i 1956. Dens symptomer er svekket motorikk, parestesi i lemmer, svekket syn og hørsel. I alvorlige tilfeller - lammelse.
Kadmium
Kadmium er normalt tilstede i små mengder i en sunn menneskekropp. Det er imidlertid giftig, og derfor kan overskuddet lett bli skadelig. Kadmium har evnen til å samle seg; kronisk forgiftning fører til anemi og beinsykdom. Løselige kadmiumforbindelser påvirker sentralnervesystemet, lever og nyrer, og forstyrrer fosfor-kalsiummetabolismen. Kadmium endrer mange hormoner og enzymer som er nødvendige for normal funksjon av kroppen. Kilden til kadmiumforurensning er utslipp fra ikke-jern- og jernmetallurgi, termiske kraftverk og kulldrift.
Sink
I naturen finnes sink bare i polymetalliske malmer. I antikkens Hellas var en legering av sink og kobber kjent - messing. Sink er et element som er nødvendig for et normalt liv. Imidlertid forårsaker overskuddet nyreskade. Det er eksperimentelle bevis på dens toksiske effekter på blod og hjerte.
Nikkel
Nikkel er involvert i reguleringen av DNA-utveksling og er et essensielt sporelement for mennesker. Dens mangel fører til metabolske forstyrrelser og nedsatt immunitet. Men overflødig nikkel kan være helseskadelig. Når konsentrasjonen av nikkel i kroppen øker, kan allergiske reaksjoner oppstå i form av hudutslett eller allergisk rhinitt. I Tyskland er 15 % av menneskene allergiske mot nikkel. Med et overskudd av nikkel er anemi og økt eksitabilitet også mulig. Siden nikkel påvirker DNA, så vel som RNA, med kronisk forgiftning er det risiko for utvikling av svulster i lunger, nyrer og hud. Elektriske vannkokere med åpent varmeelement kan slippe ut nikkel i vannet.
Krom
Krom er et metall. Den er hard og sprø og meget motstandsdyktig mot korrosjon. Den er sølvhvit og blir skinnende når den poleres. Den leder strøm og varme dårlig.
Forskere ved US National Institutes of Health har mottatt bevis på at krom i drikkevann kan forårsake kreft. Laboratorieforsøk ble utført på dyr. Det viste seg at krom, som finnes i drikkevann, kan forårsake kreft. Slike data ble innhentet under laboratorieobservasjoner av dyr som mottok vann med høyt krominnhold. Ondartede svulster i munnhulen dukket opp hos rotter, og kreft i tynntarmen dukket opp hos mus. Forskere tror at krom 6 (seksverdig) kan forårsake lungekreft hos mennesker.
Jern
Jern er et viktig mikroelement involvert i hematopoiesis og intracellulær metabolisme. Jern finnes nesten alltid i naturlig vann, både på overflaten og i vann hentet fra en brønn. Mest jern finnes i sumpvann. Jern kommer inn i vannforsyningssystemet på grunn av korrosjon av rør. Normen for jerninnhold i vann er ikke mer enn 0,3 mg/l. Høyt jerninnhold i vann er ikke bra for huden. Overskudd av jern kan endre sammensetningen av blodet og forårsake allergiske reaksjoner; jern samler seg i bukspyttkjertelen, nyrene, myokard, noen ganger i skjoldbruskkjertelen, muskler og epitel i tungen.
Kobber
Kobber er et duktilt metall med lav tetthet. Har høy varmeledningsevne.
Kobber er nødvendig for høyerestående planter, dyr og mennesker, så mangel på kobber er uønsket, drikkevann bør imidlertid ikke inneholde mer kobber enn 1-1,5 mg/l. En økning i kobberkonsentrasjonen i drikkevannet forårsaker skade på slimhinnene i nyrene og leveren.
Molybden
Molybden er en del av menneskekroppen. Men et overskudd av det i drikkevann kan forårsake svekket immunitet, endringer i funksjonene til benmargen, thymus og milten. Og i nærvær av en samtidig mangel på kalsium i kroppen, fører overflødig molybden til gikt (reumatisk leddsykdom assosiert med saltavsetning kan være ledsaget av hevelse og deformasjon av leddene).
Mangan
Mangan er velkjent for oss alle i form av kaliumpermanganat, som kaliumpermanganat kalles i hverdagen, som har antiseptiske egenskaper. Mangan er et essensielt sporelement; det er involvert i beindannelse, hematopoiesis og vevsånding, fett- og karbohydratmetabolisme, og støtter reproduktive funksjoner. Med mangel på mangan observeres oppkast, endringer i hårfarge, og beinheling i brudd bremser.
Tillatt innhold av mangan i drikkevann fra springen er 0,1 mg/l. Dette er mer enn i Europa, men fem ganger mindre enn i Amerika. Med en økning i manganinnhold er utvikling av anemi og forstyrrelse av funksjonstilstanden til sentralnervesystemet mulig.
Fluor
Navnet fluor kommer fra det greske ordet φθόρος ("ødeleggelse"). Fluor i sin naturlige form er en ekstremt giftig gass. Samtidig er fluor et mikroelement som er nødvendig for mennesker. I menneskekroppen finnes fluor i form av fluorapatitt og finnes i tannemaljen og bein. Dersom det ikke er nok fluor i vannet (mindre enn 0,5 mg/l), øker risikoen for karies.
Men overflødig fluor er også farlig. Hvis det er for mye av det i vannet (mer enn 1,0 mg/l), fører det til fluorose. Fluorose viser seg i form av flekker eller flekker på tannemaljen, benvevsforandringer (osteosklerose), bein blir deformert, og ligamentapparatet blir forkalket. Dette skyldes det faktum at med et overskudd av fluor som kommer inn i kroppen, begynner fluorsalter å bli avsatt i bein og tenner og erstatte løselige kalsiumforbindelser med uløselige kalsium- og fluorforbindelser. Overflødig fluor er spesielt farlig for barn hvis molarer fortsatt er i ferd med å dannes. Med et lite overskudd av fluor påvirkes bare fortennene, med et stort overskudd - alle tennene. Beinskade oppstår når det er et sterkt overskudd av fluor - over 6 mg/l. Den gode nyheten er at hvis du reduserer fluorinntaket, vil symptomene på fluorose reduseres.
Brom
Hvis kvikksølv er det eneste flytende metallet, er brom det eneste flytende ikke-metallet. I sin enkleste form er det en giftig rødbrun væske med en ubehagelig lukt. Brom er vidt distribuert i naturen i form av forbindelser. Menneskekroppen inneholder omtrent 0,2 g brom. Det finnes i kroppsvæsker: blod, spytt og urin, samt i leveren og hjernen.
Brompreparater har en hypnotisk og beroligende effekt.
For høye nivåer av mikroelementet brom i kroppen kan føre til en hudsykdom - bromoderma (utslett på huden i form av plakk eller blemmer), samt forstyrre funksjonen til nervesystemet. Mangel på brom bidrar til søvnløshet og en reduksjon i veksthastigheten av røde blodlegemer i blodet.
Kilden til bromider kan være grunnvann eller underjordisk vann eller avløpsvann fra kjemiske industribedrifter.
Jod
Jod trenger ingen introduksjon. Navnet på gresk (ιώδης) betyr "lilla". I sin normale form er det svarte krystaller med en lilla metallisk fargetone. I naturen finnes den av og til i form av et mineral, men slike funn kan telles på én hånd – i de varme kildene til Vesuv og på den italienske øya med det vakre navnet Vulcano. Jod finnes i store mengder i sjøvann i form av jodider (bokstaven "og" i begynnelsen av dette ordet er ikke en feil, "jod" er et vanlig navn, og "offisielt" i det periodiske systemet kalles dette elementet akkurat det - "jod").
Jod er et essensielt sporelement og finnes i alle levende organismer. Hos dyr og mennesker er jod en del av hormonene som produseres av skjoldbruskkjertelen, som regulerer utviklingen av kroppen og stoffskiftet. Jodmangel er farlig og kan føre til utvikling av sykdommer som endemisk struma, kretinisme og hypotyreose. Menneskekroppen inneholder 12-20 mg jod, det daglige behovet for jod er ca. 0,2 mg.
Jod er giftig. Dødelig dose - 2-3 g. Jodoverskudd forårsaker skade på nyrer og kardiovaskulær system, generell svakhet, hodepine, oppkast, diaré, brunt belegg på tungen, smerter i hjertet og økt hjertefrekvens.
Havvind og fordampning bringer litt jod inn i atmosfæren, som deretter fanges opp av regn og ender opp i overflatevann. Jod blir også utlutet av naturlig vann fra magmatiske bergarter. Den tredje kilden til jod er vann fra oljefelt og avløpsvann fra kjemisk og farmasøytisk industri.
Bor
Vi kjenner alle bor fra synet takket være en av dets forbindelser – borsyre, som brukes i medisin som et desinfeksjonsmiddel og er en del av noen medisiner. I sin frie tilstand er bor et fargeløst, grått eller rødt krystallinsk eller amorft stoff. Rollen til bor i menneskekroppen er lite studert. Bor finnes i beinvev, muskler og blod. Hovedkilden til bor er mat, med det får en person 1-3 mg av dette elementet daglig. Den sikre dosen for en voksen er 13 mg.
Borforbindelser har nylig blitt brukt som hjelpemidler til vekttap, men det har blitt oppdaget at vekttap skyldes borindusert cellulær dehydrering, som er skadelig for kroppen. Borforbindelser absorberes raskt, men skilles sakte ut fra kroppen. Dermed akkumuleres bor, og som et resultat er bortoksisitet mulig, som manifesteres ved oppkast, vannaktig avføring, tap av appetitt og "boron psoriasis" - et hudutslett med vedvarende peeling. Også kjent er borisk enteritt, en forstyrrelse av fordøyelsesprosesser på grunn av langvarig eksponering for borforbindelser.
Bor kommer inn i naturlig vann fra grunnvann anriket med bor på grunn av borholdige sedimentære-metamorfe bergarter (borasitt, boraks, kolemanitt, etc.). Avløpsvann fra noen industrier (for eksempel garving, keramikk) og husholdningsavløpsvann med vaskepulver er også mettet med bor. Bor finnes i noen gjødsel og kan lekke ut i vann fra jord.
Arsenikk
Det russiske navnet på arsen er assosiert med bruken til å utrydde mus og rotter. Arsen er ekstremt giftig. Dessuten er det et essensielt sporelement og finnes i all levende natur. Menneskekroppen inneholder arsen i en mengde på 0,08-0,2 mg/kg.
Denne definisjonen utelater elementene i gruppe VIII i hovedundergruppen - inerte eller edle gasser, hvis atomer har et fullstendig ytre elektronlag. Den elektroniske konfigurasjonen av atomene til disse elementene er slik at de ikke kan klassifiseres som hverken metaller eller ikke-metaller. De er de gjenstandene som i det naturlige systemet tydelig deler elementer inn i metaller og ikke-metaller, og opptar en grenseposisjon mellom dem. Inerte eller edle gasser ("adel" uttrykkes i treghet) blir noen ganger klassifisert som ikke-metaller, men rent formelt, basert på fysiske egenskaper. Disse stoffene beholder en gassform ned til svært lave temperaturer.
Den kjemiske tregheten til disse elementene er relativ. For xenon og krypton er forbindelser med fluor og oksygen kjent. Utvilsomt, i dannelsen av disse forbindelsene, fungerte inerte gasser som reduksjonsmidler.
Fra definisjonen av ikke-metaller følger det at deres atomer er preget av høye elektronegativitetsverdier. Oia varierer fra 2 til 4. Ikke-metaller er elementer i hovedundergruppene, hovedsakelig p-elementer, med unntak av hydrogen - et s-element.
Alle ikke-metalliske elementer (unntatt hydrogen) opptar det øvre høyre hjørnet i D.I. Mendeleevs periodiske system for kjemiske elementer, og danner en trekant, hvis toppunkt er fluor.
Imidlertid bør spesiell oppmerksomhet rettes mot den doble posisjonen til hydrogen i det periodiske systemet: i gruppene I og VII i hovedundergruppene. Dette er ingen tilfeldighet. På den ene siden har hydrogenatomet, som alkalimetallatomer, ett elektron (elektronisk konfigurasjon 1s1) på det ytre (og eneste) elektroniske laget, som det er i stand til å donere, og viser egenskapene til et reduksjonsmiddel.
I de fleste av dets forbindelser har hydrogen, som alkalimetaller, en oksidasjonstilstand på +1. Men tapet av et elektron med et hydrogenatom er vanskeligere enn det for alkalimetallatomer. På den annen side mangler hydrogenatomet, som halogenatomene, ett elektron for å fullføre det ytre elektronlaget, så hydrogenatomet kan akseptere ett elektron, og viser egenskapene til et oksidasjonsmiddel og -1 oksidasjonstilstanden som er karakteristisk for halogen i hydrider - forbindelser med metaller, lik metallforbindelser med halogener - halogenider. Men tilsetningen av ett elektron til et hydrogenatom er vanskeligere enn for halogener.
Under normale forhold er hydrogen H2 en gass. Molekylet, som halogener, er diatomisk.
Ikke-metallatomer har overveiende oksiderende egenskaper, det vil si evnen til å få elektroner. Denne evnen er preget av verdien av elektronegativitet, som naturlig endres i perioder og undergrupper (fig. 47).
Fluor- det sterkeste oksidasjonsmidlet, dets atomer i kjemiske reaksjoner er ikke i stand til å gi fra seg elektroner, det vil si utviser reduserende egenskaper.
Konfigurasjon av ytre elektronlag
Andre ikke-metaller kan ha reduserende egenskaper, men i mye svakere grad sammenlignet med metaller; i perioder og undergrupper endres deres reduserende evne i motsatt rekkefølge sammenlignet med den oksidative evnen.
Det er bare 161 ikke-metalliske kjemiske grunnstoffer, ganske mye, med tanke på at 114 grunnstoffer er kjent. To ikke-metalliske elementer utgjør 76 % av massen til jordskorpen. Disse er oksygen (49 %) og silisium (27 %). Atmosfæren inneholder 0,03 % av massen av oksygen i jordskorpen. Ikke-metaller utgjør 98,5% av massen til planter, 97,6% av massen til menneskekroppen. Seks ikke-metaller - C, H, O, N, P og S - er biogene elementer som danner de viktigste organiske stoffene i en levende celle: proteiner, fett, karbohydrater, nukleinsyrer. Sammensetningen av luften vi puster inn inkluderer enkle og komplekse stoffer, også dannet av mineralske elementer (oksygen O2, nitrogen, karbondioksid CO2, vanndamp H2O, etc.).
Hydrogen- hovedelementet i universet. Mange romobjekter (gassskyer, stjerner, inkludert sola) består av mer enn halvparten av hydrogen. På jorden, inkludert atmosfæren, hydrosfæren og litosfæren, er den bare 0,88 %. Men dette er etter masse, og atommassen til hydrogen er veldig liten. Derfor er dets lille innhold bare tilsynelatende, og av hver 100 atomer på jorden er 17 hydrogenatomer.
Enkle stoffer er ikke-metaller. Struktur. Fysiske egenskaper
I enkle stoffer er ikke-metallatomer forbundet med kovalente ikke-polare bindinger. Takket være dette dannes et mer stabilt elektronisk system enn isolerte atomer. I dette tilfellet dannes enkle (for eksempel i hydrogenmolekyler H2, halogener Ru, Br2), doble (for eksempel i svovelmolekyler, troniske (for eksempel i nitrogenmolekyler) kovalente bindinger.
Som du allerede vet, kan enkle ikke-metalliske stoffer ha:
1. Molekylær struktur. Under vanlige forhold er de fleste av disse stoffene gasser eller faste stoffer, og kun brom (Br2) er væske. Alle disse stoffene har en molekylær struktur og er derfor flyktige. I fast tilstand er de smeltbare på grunn av den svake intermolekylære interaksjonen som holder molekylene deres i krystallen, og er i stand til sublimering.
2. Atomstruktur. Disse stoffene er dannet av lange kjeder av atomer. På grunn av den høye styrken til kovalente bindinger har de vanligvis høy hardhet, og eventuelle endringer forbundet med ødeleggelsen av kovalente bindinger i krystallene deres (smelting, fordampning) skjer med et stort energiforbruk. Mange slike stoffer har høye smelte- og kokepunkter, og deres flyktighet er svært lav. (I figur 47 er symbolene til de ikke-metalliske elementene som kun danner atomkrystallgitter understreket.)
Mange ikke-metalliske elementer danner flere enkle stoffer - allotropiske modifikasjoner. Som du husker, kalles denne egenskapen til atomer allotropi. Allotropi kan assosieres med forskjellige sammensetninger av molekyler og forskjellige krystallstrukturer. Allotropiske modifikasjoner av karbon er grafitt, diamant, karbyn og fulleren (fig. 48).
Ikke-metalliske elementer som har egenskapen allotropi er angitt i figur 47 med en stjerne. Så det er mye mer enkle stoffer (ikke-metaller) enn kjemiske grunnstoffer (ikke-metaller).
Du vet at de fleste metaller, med sjeldne unntak (gull, kobber og noen andre), er preget av en sølvhvit farge. Men enkle ikke-metalliske stoffer har et mye mer variert utvalg av farger.
Til tross for de store forskjellene i de fysiske egenskapene til ikke-metaller, er det fortsatt nødvendig å merke seg noen av deres fellestrekk. Alle gassformige stoffer, flytende brom, så vel som typiske kovalente krystaller er dielektriske, siden alle de ytre elektronene til atomene deres brukes til å danne kjemiske bindinger. Krystaller er ikke-plastiske, og enhver deformasjon forårsaker ødeleggelse av kovalente bindinger. De fleste ikke-metaller har ikke en metallisk glans.
Kjemiske egenskaper
Som vi allerede har bemerket, er ikke-metallatomer, og derfor de enkle stoffene dannet av dem, preget av både oksiderende og reduserende egenskaper.
Oksiderende egenskaper til enkle stoffer av ikke-metaller
1. De oksiderende egenskapene til ikke-metaller manifesterer seg først og fremst under deres interaksjon med metaller (som du vet er metaller alltid reduksjonsmidler):
De oksiderende egenskapene til klor Cl2 er mer uttalt enn svovelens, og derfor er metallet Fe, som har stabile oksidasjonstilstander i sine forbindelser, +2 b +3. oksidert av det til en høyere oksidasjonstilstand.
2. De fleste ikke-metaller viser oksiderende egenskaper når de interagerer med hydrogen. Som et resultat dannes flyktige hydrogenforbindelser.
3. Ethvert ikke-metall fungerer som et oksidasjonsmiddel i reaksjoner med de ikke-metaller som har en lavere elektronegativitetsverdi:
Elektronegativiteten til svovel er større enn for fosfor, så det viser oksiderende egenskaper her.
Elektronegativiteten til fluor er større enn for alle andre kjemiske elementer, så det viser egenskapene til et oksidasjonsmiddel.
Fluor er det sterkeste oksidasjonsmidlet blant ikke-metaller; det viser bare oksiderende egenskaper i reaksjoner.
4. Ikke-metaller viser også oksiderende egenskaper i reaksjoner med enkelte komplekse stoffer. Ikke bare oksygen, men også andre ikke-metaller kan også være oksidasjonsmidler i reaksjoner med komplekse stoffer - uorganiske og organiske.
Det sterke oksidasjonsmidlet klor Cl2 oksiderer jern(II)klorid til jern(III)klorid.
Du husker selvfølgelig den kvalitative reaksjonen på umettede forbindelser - misfarging av bromvann.
Reduserende egenskaper til enkle stoffer - ikke-metaller
Når vi vurderer reaksjonen av ikke-metaller med hverandre, har vi allerede bemerket at, avhengig av verdiene til deres elektronegativitet, viser en av dem egenskapene til et oksidasjonsmiddel, og den andre - egenskapene til et reduksjonsmiddel.
1. I forhold til fluor har alle ikke-metaller (selv oksygen) reduserende egenskaper.
2. Selvfølgelig fungerer ikke-metaller, bortsett fra fluor, som reduksjonsmidler når de interagerer med oksygen:
8 Mange ikke-metalliske stoffer kan fungere som et reduksjonsmiddel i reaksjoner med komplekse oksiderende stoffer:
Det er også reaksjoner der det samme ikke-metallet er både et oksidasjonsmiddel og et reduksjonsmiddel; dette er selvoksidasjons-selv-reduksjonsreaksjoner.
Så, la oss oppsummere det! De fleste ikke-metaller kan virke i kjemiske reaksjoner både som et oksidasjonsmiddel og som et reduksjonsmiddel (reduserende egenskaper er ikke iboende i fluor alene).
Hydrogenforbindelser av ikke-metaller
En felles egenskap for alle ikke-metaller er dannelsen av flyktige hydrogenforbindelser, i de fleste av disse har ikke-metallet en lavere oksidasjonstilstand.
Det er kjent at disse forbindelsene lettest kan oppnås direkte ved interaksjon av et ikke-metall med hydrogen, det vil si syntese.
Hydrogenforbindelser av ikke-metaller er assosiert med konalente polare forbindelser, har en molekylær struktur og er under normale forhold andre gasser enn vann (væske). Hydrogenforbindelser av ikke-metaller er preget av et sterkt forhold til vann. Metai og enlan er praktisk talt uløselige i det. Ammoniakk danner, når den er oppløst i vann, en svak base - ammoniakkhydrat.
I tillegg til egenskapene som vurderes, viser hydrogenforbindelser av ikke-metaller i redoksreaksjoner alltid reduserende egenskaper, fordi ikke-metallet i dem har en lavere oksidasjonstilstand.
Ikke-metalloksider og deres tilsvarende hydroksyder
I ikke-metalloksider er bindingen mellom atomer polar kovalent. Blant oksidene av molekylær struktur er det gassformig, flytende (flyktig), fast (flyktig).
Ikke-metalloksider er delt inn i to grupper: ikke-saltdannende og geldannende. Når sure oksider løses i vann, dannes oksidhydrater - hydroksider, som er syrer i naturen. Syrer og sure oksider, som et resultat av kjemiske reaksjoner, danner salter der ikke-metallet beholder sin oksidasjonstilstand.
Oksider og deres tilsvarende hydroksyder - syrer der ikke-metallet har en oksidasjonstilstand lik gruppenummeret, det vil si dens høyeste verdi, kalles høyere. Når vi vurderer den periodiske loven, har vi allerede karakterisert deres sammensetning og egenskaper.
styrking av de sure egenskapene til oksider og hydroksider Innenfor en hovedundergruppe, for eksempel gruppe VI, opererer følgende mønster av endringer i egenskapene til høyere oksider og hydroksider.
Hvis et ikke-metall danner to eller flere sure oksider, og derfor tilsvarende oksygenholdige syrer, øker deres sure egenskaper med økende grad av oksidasjon av ikke-metallet.
Oksider og syrer, der ikke-metallet har den høyeste oksidasjonstilstanden, kan kun vise oksiderende egenskaper.
Oksider og syrer, hvor ikke-metallet har en mellomliggende oksidasjonstilstand, kan oppvise både oksiderende og reduserende egenskaper.
Praktiske oppgaver
1. Hvilke elektroniske familier tilhører ikke-metalliske elementer?
2. Hvilke ikke-metalliske grunnstoffer er biogene?
3. Hvilke faktorer bestemmer valensevnen til ikke-metalliske atomer? Tenk på dem ved å bruke eksemplet med oksygen- og svovelatomer.
4. Hvorfor er noen ikke-metaller, under normale forhold, gasser, mens andre er ildfaste faste stoffer? 5. Gi eksempler på enkle ikke-metalliske stoffer som eksisterer under normale forhold i ulike aggregeringstilstander: a) gassformig, b) flytende, c) fast.
6. Skriv ned ligninger for redoksreaksjoner som involverer ikke-metaller. Hvilke egenskaper (oksiderende eller reduserende) viser ikke-metaller i disse reaksjonene?
Av hvilken grunn er koketemperaturene til vann og hydrogensulfid veldig forskjellige, men koketemperaturene for hydrogensulfid og hydrogenselenid er nær hverandre?
7. Hvorfor er metan stabil i luft, men sterk i luft antennes spontant: hydrogenfluorid er motstandsdyktig mot oppvarming, jod-hydrogen brytes ned til jod og hydrogen selv ved lav oppvarming?
8. Skriv reaksjonsligninger som kan brukes til å utføre følgende overganger:
9. Skriv reaksjonsligninger som kan brukes til å utføre følgende overganger:
12. 20 g hydrogensulfid ble ført gjennom en løsning inneholdende 10 g natriumhydroksid. Hva slags salt og i hvilken mengde får du?
Svar: 0,25 mol NaHS.
14. Når 30 g kalkstein ble behandlet med saltsyre, ble det oppnådd 11 g karbondioksid. Hva er massefraksjonen av kalsiumkarbonat i naturlig kalkstein? Svar: 83,3 %. 15. Jodtinktur brukt i medisin er en 51 % løsning av krystallinsk jod i etylalkohol. Hva er volumet av alkohol hvis tetthet er 0,8 g/ml. kreves det for å tilberede 250 g av en slik løsning?
Svar: 297 ml. 16. En blanding av silisium, grafitt og kalsiumkarbonat som veide 34 g ble behandlet med en løsning av natriumhydroksid for å oppnå 22,4 liter gass (n.o.). Ved behandling av en slik del av blandingen med saltsyre ble det oppnådd 2,24 liter gass (n.o.). Bestem massesammensetningen til blandingen.
Svar: 14 g 81: 10 g C; 10 g CaCO2.
17. Gassformig ammoniakk med et volum på 2,24 l (n.o.) absorberes av 20 g fosforsyreløsning med en massefraksjon på 49 %. Hvilket salt ble dannet, hva er massen?
Svar: 11,5g
19. Hvilket volum ammoniakk kreves for å produsere 6,3 tonn salpetersyre, forutsatt produksjonstap på 5 %?
Svar: 2352 m3.
20. Acetylen ble oppnådd fra naturgass med et volum på 300 liter (n.o.) med en volumfraksjon av metan i gassen på 96 %. Bestem volumet hvis produktutbyttet er 65 %.
Svar: 93,6 l.
21. Bestem strukturformelen til et hydrokarbon med en damptetthet i luft på 1,862 og en massefraksjon av karbon på 88,9 %. Det er kjent at hydrokarbonet interagerer med en ammoniakkløsning av sølvoksid.
Ikke-metallers rolle i menneskelivet
Ikke-metaller spiller en stor rolle i menneskelivet, siden uten dem er livet umulig ikke bare for mennesker, men også for andre levende organismer. Faktisk, takket være slike ikke-metalliske elementer som oksygen, karbon, hydrogen og nitrogen, dannes aminosyrer, hvorfra proteiner deretter dannes, uten hvilke alt liv på jorden ikke kan eksistere.
La oss se nærmere på bildet nedenfor, som viser de viktigste ikke-metallene:
La oss nå se på noen ikke-metaller mer detaljert og finne ut hvilken betydning de spiller i menneskelivet og i kroppen hans.
En persons fulle liv avhenger av luften han puster inn, og luften inneholder ikke-metaller og forbindelser mellom dem. Oksygen sørger for de viktigste funksjonene til kroppen vår, og nitrogen og andre gassformige stoffer fortynner den, og beskytter derved luftveiene våre. Tross alt, fra biologikurset ditt vet du allerede at alle kroppens beskyttende funksjoner er nært knyttet til tilstedeværelsen av oksygen.
Ozon beskytter kroppen vår mot inntrengning av skadelig UV-stråling.
Et så essensielt mikroelement som svovel fungerer som et skjønnhetsmineral i menneskekroppen, siden takket være det vil hud, negler og hår forbli sunt. Ikke glem at svovel tar del i dannelsen av brusk og beinvev, bidrar til å forbedre funksjonen til leddene, styrker muskelvevet vårt og utfører mange andre funksjoner som er svært viktige for menneskers helse.
Kloranioner spiller også en viktig biologisk rolle for mennesker, da de deltar i aktiveringen av visse enzymer. Med deres hjelp opprettholdes et gunstig miljø i magen og det osmotisk trykk opprettholdes. Klor kommer som regel inn i menneskekroppen gjennom bordsalt når du spiser.
I tillegg til de viktige egenskapene som ikke-metaller har på menneskekroppen og andre levende organismer, brukes disse stoffene også i ulike andre industrier.
Påføring av ikke-metaller
Hydrogen
Denne typen ikke-metall, som hydrogen, er mye brukt i kjemisk industri. Det brukes til syntese av ammoniakk, metanol, hydrogenklorid, samt for hydrogenering av fett. Dessuten kan man ikke klare seg uten deltakelsen av hydrogen som et reduksjonsmiddel i produksjonen av mange metaller og deres forbindelser.
Hydrogen er også mye brukt i medisin. Ved behandling av sår og for å stoppe mindre blødninger, bruk en tre prosent løsning av hydrogenperoksid.
Klor
Klor brukes til å produsere saltsyre, gummi, vinylklorid, plast og mange organiske stoffer. Det brukes i industrier som tekstiler og papir som blekemiddel. På husholdningsnivå er klor uunnværlig for desinfisering av drikkevann, siden det har en oksiderende egenskaper og har en sterk desinfiserende effekt. Både klorvann og kalk har samme egenskaper.
For medisinske formål brukes natriumklorid vanligvis som saltoppløsning. Mange vannløselige legemidler produseres på grunnlag av det.
Svovel
Et ikke-metall som svovel brukes til å produsere svovelsyre, krutt og fyrstikker. Det brukes også til vulkanisering av gummi. Det brukes i produksjon av fargestoffer og fosfor. Kolloidalt svovel er nødvendig i medisin.
Svovel har også funnet anvendelse i landbruket. Det brukes som et soppdrepende middel for å kontrollere ulike skadedyr.
I syntesen av polymere materialer, så vel som for fremstilling av forskjellige medisinske preparater, er ikke-metaller som jod og brom også mye brukt.