Благородные газы. Электронное строение атомов благородных газов и особенности их химических и физических свойств.

Благородные газы (также инертные или редкие газы) — группа химических элементов со схожими свойствами: при нормальных условиях они представляют собой одноатомные газы без цвета и запаха с очень низкой химической реактивностью. К благородным газам относятся гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe) и радиоактивный радон (Rn). В последнее время к этой группе также причисляют оганесон (Og).

Благородные газы химически неактивны и способны участвовать в химических реакциях лишь при экстремальных условиях.

Электронное строение.

Инертные газы имеют цели­ком заполненные s- и р-подуровни. На единственном электронном уров­не атома гелия располагаются два электрона (1s²), а остальные предста­вители группы являются p-элементами, и у них на внешнем электронном уровне находятся по восемь электро­нов (ns²np⁶ где n — номер периода).

Все электроны в атомах гелия, неона и аргона очень прочно связа­ны с ядром, поэтому эти элементы не вступают в химические реакции. Энергия же р-орбиталей криптона, ксенона и радона позволяет им быть донорами р-электронов при образо­вании химических связей с наиболее электроотрицательными элемента­ми — фтором, кислородом.

Химические свойства.

Гелий, неон и аргон не образуют химических соединений и только их можно назвать истинными «инертными» газами. Чтобы заставить вступить в реакцию неон и гелий, нужно применить много усилий, искусственно ионизируя каждый атом.

Криптон, ксенон и радон образуют соединения с кислородом и фтором, а также комплексные соединения.

Ксенон горит в атмосфере фтора ярким пламенем, при этом образуется смесь фторидов:

Xe + F₂ = XeF₂,
Xe + 2F₂ = XeF₄,
Xe + 3F₂ = XeF₆.

Состав образующейся смеси зависит от соотношения компонентов в исходной смеси, времени и условий взаимодействия.

Дифторид ксенона может быть получен при окислении ксенона фторидом серебра (I):

2AgF₂ + 2BF₃ + Xe = XeF₂ + 2AgBF₄.

Оксосоединения образуются из фторидов.

Физические свойства.

Все благородные газы не имеют цвета, вкуса и запаха, плохо растворимы в воде, обладают низкими температурами плавления и кипения.

Инертные газы имеют самые большие энергии ионизации. Инертные газы не ядовиты. Однако атмосфера с увеличенной концентрацией инертных газов и соответствующим снижением концентрации кислорода может оказывать удушающее действие на человека, вплоть до потери сознания и смерти. Известны случаи гибели людей при утечках аргона. Вдыхание значительного количества радиоактивного радона может вызвать рак. Также они обладают наркотическим воздействием. Получают благородные газы фракционной перегонкой жидкого воздуха.

Вопрос 25.

Микроэлементы и макроэлементы в питании человека

Минеральные вещества, в отличие от углеводов, белков и жиров не имеют энергетической ценности. Их главное предназначение - участие в активном обмене веществ, происходящих в тканях человека. Активное участие минеральных веществ приходятся на ферментативные и обменные процессы: водно-солевой и кислотно-щелочной. Выделяют две группы минеральных веществ, отличающихся по количеству содержания в пище: макроэлементы (большое количество) и микроэлементы (малые величины).

Подробно о макроэлементах:

Кальций.

Кальций является основой костной ткани, активирует деятельность некоторых важных ферментов, поддерживает ионный баланс в организме, оказывает влияние на процессы, происходящие в сердечно-сосудистой и нервно-мышечной системах. Среднему взрослому человеку необходимо кальция - около 800 мг/сут. Потребность в этом макроэлементе в организме может быть удовлетворена молочными продуктами

Фосфор.

Фосфор — очень важная часть при построении белков, костной ткани и нуклеиновых кислот. Различные соединения этого макроэлемента, что очень важно, участвуют в обмене энергии. Суточная норма для взрослых в фосфоре - 1200 мг/сут.

Богатые фосфором продукты: рыба, мясо, хлеб, фасоль, горох, сыр, овсяная, перловая и ячневая крупа.

Избыток фосфора приводит к выведению кальция из костей, недостаток - развивается мочекаменная болезнь. Правильное питание подразумевает, что эти макроэлементы в организме соотносятся в пропорции 1:1,5 (Р: Са для взрослого)

Магний.

Магний - регулирует работу нервной ткани, участвует в формировании костной ткани, обмене углеводов и общем энергетическом обмене. Суточная потребность среднего взрослого - 400 мг/сут.

Богаты магнием продукты: хлеб, ячневая и овсяная крупа, горох, фасоль, орехи, молоко, творог.

Натрий.

Натрий - межклеточный и внутриклеточный макроэлемент, принимающий участие в выработке необходимой буферности крови, производит регуляцию водного обмена и кровяного давления, активирует пищеварительные ферменты, производит регуляцию мышечной и нервной ткани.

Натрий содержится в продуктах питания относительно в небольших количествах, обычный рацион взрослого человека, без подсаливания пищи, удовлетворяющую суточную потребность организма. Дефицит этого макроэлемента в организме человека часто наблюдается при голодании и различных вегетарианских диетах. К временному дефициту приводит использование мочегонных препаратов, понос, обильное потение или избыток употребления воды.

Недостаток макроэлемента характеризуется потерей веса, нарушением усвоения аминокислот и моносахаридов, образованием газов в ЖКТ и рвотой. Дальнейший недостаток приводит к мышечным судорогам и невралгии.

Хлор.

Хлор - важный элемент, принимающий участие в формировании желудочного сока, образовании плазмы, активирует некоторые ферменты. Природное содержание в пищевых продуктах колеблется между 2-160 мг. Обычное питание без пищевой соли содержало бы около 1,6 г. Большая часть его (порядка 90%) взрослые получают с солью. В сутки для среднестатистического человека требуется этого макроэлемента приблизительно 2 г/сут. Безвредная доза доходит до 5-7 г. Привычный рацион полностью закрывает необходимость в хлоре и даже с избытком.

Подробно о микроэлементах:

Железо.

Железо (Fe) - общее содержание железа в организме человека составляет около 4,25 г. Из этого количества 57% находится в гемоглобине крови, 23% - в тканях и тканевых ферментах, а остальные 20% - депонированы в печени, селезенке, костном мозге и представляют собой "физиологический резерв" железа. Средний пищевой рацион человека должен содержать не менее 20 мг железа. Важно помнить, что в течение месяца женщины теряют железа почти вдвое больше, чем мужчины. Железо является жизненно необходимым элементом для организма.. В больших количествах содержится: в свиной печени, говяжьих почках, сердце и печени, непросеянной муке, сырых моллюсках, сушеных персиках, яичных желтках, устрицах, орехах, бобах, спарже, овсяном толокне.

Йод.

Йод (J) - Общее количество йода в организме около 25 мг, из них 15 мг - в щитовидно железе. Значительное количество йода содержится в печени, почках, коже, волосах, ногтях, яичниках и предстательной железе. Щитовидная железа является своего рода центральной регулирующей лабораторией, в которой образуются и накапливаются соединения йода. Нормальная потребность в йоде составляет около 100-150 (для взрослых)мкг в сутки. Большое количество йода содержится в келпе (бурая морская водоросль), овощах, особенно в луке, и всех морепродуктах.

Марганец.

Марганец (Mn) - находится во всех органах и тканях. Наиболее богаты марганцем трубчатые кости и печень Для взрослого организма необходимо в сутки 0,1мг марганца на 1 кг веса тела. Наряду с печенью важная роль в накоплении марганца принадлежит поджелудочной железе. Важен для репродуктивных функций и нормальной работы центральной нервной системы. Марганец помогает, улучшить мышечные рефлексы, предотвратить остеопороз, улучшить память и уменьшить нервную раздражительность. Особенно богаты марганцем чай, растительные соки, цельные злаковые, орехи, зеленые овощи с листьями, горох, свекла.

Цинк.

Цинк (Zn) - Суточная потребность человека в цинке составляет 12-16мг для взрослых. Наиболее богаты цинком дрожжи, пшеничные, рисовые и ржаные отруби, зерна злаков и бобовых, какао, морепродукты, но больше всего грибы. Цинк оказывает влияние на активность половых гормонов гипофиза. Цинк также увеличивает активность ферментов: фосфатаз кишечной и костной, катализирующих гидролиз. Тесная связь цинка с гормонами и ферментами объясняет его влияние на углеводный, жировой и белковый обмен веществ, на окислительно-восстановительные процессы, на синтетическую способность печени. Считается, что цинк способствует повышению интенсивности распада жиров, что проявляется уменьшением содержания жира в печени.