S – елементи ІІА групи

До біогенних S - елементам ІІА групи відносять макроелементи магній і кальцій, які по класифікації А.І. Венчикова входять у групу біотиків, що грають роль пластичного матеріалу, а фізико-хімічні умови, що також створюють, для протікання фізіологічних процесів, і мікроелементи бериллій і стронцій; роль інших мікро- і ультрамікроелементів (барію й радію) в організмі з'ясовані недостатньо.

Магній і кальцій є життєво - важливими елементами. Кальцій - основний структурний елемент живих організмів, магній входить до складу великої кількості ферментів і є активатором багатьох біохімічних процесів. Кальцій має більший радіус іона й відповідно меншу енергію іонізації в порівнянні з магнієм, що визначає характер зв'язків у його сполуках (табл. 3.).

ТАБЛИЦЯ. 3. ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ БІОГЕННИХ S - ЕЛЕМЕНТІВ ІІ ГРУПИ.

Елемент	Ступінь окислювання в живому організмі	Радіус іона, 1*10 ^-10м	Енергія іонізації, кДж / моль
Be	+2	0,31	899,5
Mg	+2	0.65	737,7
Са	+2	0,99	589,8
Sr	+2	1.13	549,4
Ва	+2	1.35	502,8

Атом кальцію більше по розмірі, чим атом магнію, тому його здатність до утворення гідратів, а також розчинність його карбонатів і фосфатів у воді в порівнянні із сполуками магнію значно менше. Карбонати й фосфати кальцію є основним матеріалом, що формує кісткову й зубну тканини.

Кількісною характеристикою розчинності сполук є добуток розчинності (ДР). Його зміст стає ясним, якщо розглянути рівноважні процеси, що мають місце в гетерогенних системах. У таких системах - насичених розчинах важко розчинної речовини - тверда фаза перебуває в рівновазі з гидратированными іонами, що перебувають у розчині. У загальному виді

KmAn m^Kn+ + nA^m-

Осад розчин

Такий стан характеризується константою рівноваги, що одержують \ використовуючи закон діючих мас, і називають добутком розчинності:

ДР = [Kp ⁿ⁺]^m * [Ap ^m-]ⁿ (1.1)

Таким чином, у насиченому розчині важко розчинного сполучення добуток концентрацій його іонів у ступенях стехиометрических коефіцієнтів при даній температурі є величина постійна, (табл. 4).

ТАБЛИЦЯ 4. ДОБУТОК РОЗЧИННОСТІ ДЕЯКИХ МАЛОРОЗЧИННИХ ЕЛЕКТРОЛІТІВ У ВОДІ, Т = 25°С.

Сполуки	ДР	рПр = -lgДР
СаСОз	4,8 х 10 ^-9	8,32
Са3 (Р04)2	2,0x10 ^-29	28,70
CaF2	4,0x10 ^-11	10,40
Mg(OH)2	5,5 х 10 ^-12	11,26
BaSO4	1,8x10 -'°	9,75

Імовірно, елементи, що беруть участь у формуванні кісткової тканини, повинні задовольняти основним вимогам: бути макроелементами, мати високу енергію утворення хімічних зв'язків, утворювати малорозчинні сполуки; легко засвоюватися живим організмом. Цим вимогам відповідають фосфат і карбонат кальцію. Кальцій, фосфор, вуглець і кисень є макроелементами; енергія зв'язку кисню з фосфором і вуглецем, через який кальцій зв'язується з ними, досить висока; фосфат і карбонат кальцію малорозчинні сполуки; всі ці елементи легко засвоюються організмом, тому що в природі вони існують у легко доступні для засвоєння формах. Магній, що також є макроелементом, утворить малорозчинні фосфати й основні карбонати, але вони більше розчинні, чим кальцієві. Щелочноземельные метали нерідко конкурують між собою. Наприклад, іони Са2+ придушують активність ферментів, активируемих іонами Mg2+ (магній є активатором більш ніж 15 ферментів). Mg2+ у свою чергу гальмує дія аденозинтрифосфатази міозину, що активують іони Са2+. Іони Mg2+ необхідні для передачі нервових імпульсів, скорочення м'язів і метаболізму вуглеводів. Разом з іонами кальцію іони магнію входять до складу багатьох клітинних структур. Магній є більшою мірою внутрішньоклітинним іоном, кальцію ж у середині клітки значно менше, ніж поза нею. На підстав цього можна чекати наявність магній - кальцієвого насоса між у середині- і міжклітинною рідиною. Причому у всіх клітках поділ Са²⁺, Mg²⁺, Na⁺. К⁺ строго контролюється.

Такі захворювання, як дистрофія й катаракта, є наслідком перерозподілу цих іонів. Іони Mg²⁺ визивають антисептичну й судинорозширювальну дію, знижують артеріальний тиск і підсилюють процеси гальмування в корі головного мозку.

Оскільки основна маса кальцію перебуває в організмі в кістках у вигляді нерозчинних сполук, у тканинах концентрація його дуже мала. Припускають, що в рідкому середовищі організму (кров, лімфа) кальцій перебуває в трьох станах: іонізованому; розчинному, але не іонізованому; у сполуках з білками, вуглеводами й ін. Всі ці форми перебувають у стані оборотної рівноваги. Кальцій є необхідним елементом для нормальної життєдіяльності, але в більших кількостях може стати токсичним. При деяких патологічних процесах при порушеннях обміну кальцію й у процесі старіння організму може відбуватися відкладення його солей на стінках кровеносних судин та ін. У цих випадках виникає глаукома, атеросклероз, мочекам’яна хвороба, подагра й т.д.

9. ПИТАННЯ Й ЗАВДАННЯ КОНТРОЛЮ ВИХІДНОГО РІВНЯ

ЗНАНЬ

Завдання 1.

1)Які елементи ПСЕ відносяться до S-блоку? Дати їхню

характеристику.

Алгоритм відповіді:

До S-блоку відносяться елементи І А та ІІ А груп ПСЕ. У них іде заповнення електронами S - підрівня останнього енергетичного рівня, тому вони називаються S-елементами. Вони розміщені на початку періоду, є типовими металами й мають ступеня окислювання +1 і +2 (по номері групи).

S-елементи характеризуються малими значеннями потенціалів іонізації досить більшими значеннями радіусів атомів і іонів. S - елементи ІA групи, як правило, утворять сполуки з іонним типом зв'язку, S - елементи ПА групи щодо цього трохи уступають ім. Зазначені властивості роблять їх фізіологічно активними.

Завдання 2.

2)Які з S - елементів є біогенними? Їхня роль в

організмі.

Алгоритм відповіді:

Серед S - елементів біогенними (біотиками) є Н, К, Na. Са, Mg, Вони є життєво необхідними й проявляють в організмі унікальні властивості, це макроелементи. Їхня висока концентрація в організмі пов'язана з утворенням у біологічних рідина легкорозчинних сполук (S - елементи ІA групи) і з утворенням труднорозчинних солей, які беруть участь у процесах формування кісткової тканини (S - елементи І А групи). За класифікацією А.І. Венчикова Mg, Са відіграють роль пластичного матеріалу, a Na, К створюють физико - хімічні умови для протікання физиологичных процесів.

Завдання 3.

3) Дати характеристику атома водню по ПСЕ. Функції в живому організмі.

Дата добавления: 2015-06-25