重要的生命元素课件.ppt
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1、重要的生命元素2022-11-242 学学 习习 要要 求求 1.了解元素的分布及其分类。2.掌握 s区、p区元素的通性,熟悉元素及其 化合物的性质,了解元素的生物效应。3.掌握 d区元素的通性,了解重要元素及其 化合物的性质、元素的生物效应。2022-11-2434.1 元素概述4.2 S区元素4.3 p区元素4.4 d区元素2022-11-2444.1 4.1 元素概述元素概述 4.1.1 4.1.1 元素的分布元素的分布 地球上天然存在的元素主要存在于岩石圈、水圈和大气圈。2022-11-245 元素在地壳中的含量称为丰度,常用质量分数表示。4-1地球上分布最广的地球上分布最广的10种元
2、素的质量分数种元素的质量分数 元素符号元素符号 O H Si Al Na 质量分数质量分数/%52.32 16.95 1 6.67 5.53 1.95 元素符号元素符号 Fe Ca Mg K Ti 质量分数质量分数/%1.50 1.48 1.39 1.08 0.222022-11-2464.1.2 4.1.2 元素的分类元素的分类金属和非金属元素金属和非金属元素 按长式周期表中硼硅砷碲砹和铝锗锑钋之间的对角线来区分。位于对角线左下方的都是金属元素;右上方的都是非金属元素。对角线附近的锗、砷、锑、碲称为准金属元素。非金属金属2022-11-247 2 2普通元素和稀有元素普通元素和稀有元素 根据
3、元素在自然界中的分布及应用情况,将根据元素在自然界中的分布及应用情况,将元素分为元素分为普通元素普通元素和和稀有元素稀有元素。稀有元素一般指。稀有元素一般指在自然界中含量少,或被人们发现得较晚,或对在自然界中含量少,或被人们发现得较晚,或对它们研究的较少,或提炼它们比较困难以致在工它们研究的较少,或提炼它们比较困难以致在工业上应用也较晚的元素。前四周期(业上应用也较晚的元素。前四周期(LiLi,BeBe,稀,稀有气体除外),有气体除外),dsds区元素为普通元素,其余为稀区元素为普通元素,其余为稀有元素。有元素。稀有元素也可继续分为:轻稀有金属、高熔稀有元素也可继续分为:轻稀有金属、高熔点稀有
4、金属、分散稀有元素、稀有气体、稀土金点稀有金属、分散稀有元素、稀有气体、稀土金属、放射性稀有元素等。属、放射性稀有元素等。2022-11-248 3 3生命元素与非生命元素生命元素与非生命元素 根据元素的生物效应不同,又分为有生物活性根据元素的生物效应不同,又分为有生物活性的生命元素和非生命元素。的生命元素和非生命元素。生命元素又可根据在人体中的含量及作用进行生命元素又可根据在人体中的含量及作用进行细分,可分为人体必需元素(细分,可分为人体必需元素(essential elementsessential elements、有毒元素(有毒元素(toxic elementstoxic elemen
5、ts)和不确定元素。和不确定元素。2022-11-2494.宏量元素(常量元素)和微量元素2022-11-24104.2 S4.2 S区元素区元素4.2.1 s区元素的通性 s区元素位于元素周期表的最左边,包括A族和A族,分别称为碱金属和碱土金属。A族元素包括H,Li,Na,K,Rb,Cs,Fr共7个元素,A族元素包括Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Ra 共6种元素。其中,第七周期的Fr和Ra为放射性元素。2022-11-24111.1.物理性质物理性质 s s区元素(除区元素(除H H外)的单质均为金属,具有金外)的单质均为金属,具有金属光泽。它们的金属键较弱,因此,具有熔点低、属光泽。它们的
6、金属键较弱,因此,具有熔点低、硬度小、密度小等特点。另外,硬度小、密度小等特点。另外,s s区元素还具有良区元素还具有良好的导电性能和传热性质。好的导电性能和传热性质。2022-11-2412 2.2.化学性质化学性质 ns1或ns2的价电子构型 形成稳定的氧化数为+1(A)和+2(A)的离子,无变价;生成的化合物都是离子型化合物;最活泼的金属,为强还原剂。2022-11-24134.2.2 4.2.2 重要元素、化合物及其生物效应重要元素、化合物及其生物效应 1.氢(氢(H)电子结构为电子结构为1s1;氢的成键方式主要有3种,一是失去价电子,成为H+;二是结合1个电子,形成H-;三是形成共价
7、化合物,成为氢化物。氢是人和动、植物所必需的宏量元素,可与氧结合生成水;另外,它是构成生命体中一切有机物不可缺少的重要元素。2022-11-24142.2.钠和钾钠和钾(1)金属钠和钾 与水反应可释放出大量热;(2)氢氧化钠(钾)LiOH为中强碱外,其余均为强碱;碱金属氢氧化物中以NaOH最重要。氢氧化钠又称烧碱,它是实验室常用的重要试剂,也是重要的工业原料。它能除去空气中的酸性物质如二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、硫化氢等,NaOH易于融化,能溶解某些金属氧化物和非金属氧化物,因此常用于溶解矿物试样。2022-11-2415(3).碳酸钠与碳酸氢钠碳酸钠与碳酸氢钠 碳酸钠俗称纯碱或苏打,通常是
8、含10个结晶水的白色晶体(Na2CO310H2O),在空气中易风化而逐渐碎裂为疏松的粉末,易溶于水,其水溶液有较强的碱性,可在不同反应中作碱使用,这也是人们称其为纯碱的原因。2022-11-2416 碳酸氢钠碳酸氢钠俗称小苏打,白色粉末,可溶于水,俗称小苏打,白色粉末,可溶于水,但溶解度不大,其水溶液呈弱碱性。主要用于医药但溶解度不大,其水溶液呈弱碱性。主要用于医药和食品工业中。和食品工业中。2022-11-2417 碳酸钠碳酸钠是一种基本化工原料,大量用于玻璃、是一种基本化工原料,大量用于玻璃、搪瓷、肥皂、造纸、纺织、洗涤剂的生产和有色搪瓷、肥皂、造纸、纺织、洗涤剂的生产和有色金属的冶炼中,
9、它还是制备其他钠盐或碳酸盐的金属的冶炼中,它还是制备其他钠盐或碳酸盐的原料。原料。工业上常用氨碱法生产碳酸钠:工业上常用氨碱法生产碳酸钠:NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl 2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO22022-11-2418(4 4)钠、钾的生物效应钠、钾的生物效应 保持神经肌肉的应激性。K和Na承担着传递神经脉冲的功能。保持一定的渗透压。维持体液酸碱平衡。参与某些物质的吸收过程。Na、K作为生物必需的重要元素,在生物体内具有重要的生理作用。2022-11-24193.3.镁和钙镁和钙 金属单质镁和钙金属单质镁和钙 镁和钙属于A族的碱土金属元素,化学性
10、质很活泼,在自然界中一般以化合物形式存在。金属镁和钙的单质用电解熔融盐的方法制备,在空气中迅速氧化,在其表面形成一种氧化膜,阻止继续氧化。与金属钾和钠相比,镁和钙的金属活动性相对较弱,与冷水作用缓慢,但与酸作用可置换出氢气。金属镁具有重要的用途,镁铝合金以其密度小,硬度大、韧性高的特点,在飞机和汽车制造中得到广泛的应用。2022-11-2420氧化镁和氧化钙氧化镁和氧化钙镁和钙的碳酸盐、硝酸盐、草酸盐和氢氧化物加热,都可生成相应的氧化物。氧化镁俗称苦土,是一种碱性白色粉末,难溶于水,但可与水反应生成Mg(OH)2。氧化镁熔点约为2850,可作耐火材料、润滑剂以及抑酸剂等使用。氧化钙俗称生石灰,
11、是一种白色块状或粉末状碱性固体。它微溶于水,可与水作用生成Ca(OH)2,放出大量的热。氧化钙熔点为2615,具有强吸湿性,可作耐火材料和干燥剂。工业上生产镁和钙的氧化物主要是煅烧菱镁矿和石灰石的方法来制备的。2022-11-2421 镁、钙的生物效应镁、钙的生物效应 镁是一种细胞内部结构的稳定剂和细胞内酶的辅因子,是许多酶的激活剂。细胞内的核苷酸以镁的配合物的形式存在。在绿色植物的光合作用中,镁也有着非常重要的作用。叶绿素分子中Mg2扮演着结构中心和活性中心的作用。此外,在生物体内的糖代谢中,镁也具有非常重要的作用。叶绿素2022-11-2422 Ca在人体内的含量约为2%,是人和动、植物所
12、必需的宏量元素。钙是细胞膜的组织成分,细胞膜的坚固程度与组织中的钙含量有关,充足的钙能够防止细胞和液泡内物质外渗。缺钙会引发人和动物产生多种疾病,如骨质疏松、佝偻病等,但人体内钙含量过高,也易产生结石等疾病。2022-11-2423 4.3 P区元素区元素4.3.1 p区元素的通性区元素的通性 电子构型为ns2np1-6的,位于元素周期表右边的元素,包括A至A共计6个主族,31个元素。p区金属元素在与其他元素化合时,既可以仅以p电子参加反应,又可以s、p电子全都参与反应,因此表现出两种或两种以上的氧化数。2022-11-24241 1铝和氧化铝铝和氧化铝 铝铝是典型的两性金属,具有银白色光泽,
13、质软,是典型的两性金属,具有银白色光泽,质软,具有良好的导电具有良好的导电、导热和延展性能。铝的电离能较导热和延展性能。铝的电离能较小,电负性为小,电负性为1.51.5。铝的标准电极电位为。铝的标准电极电位为-1.66V-1.66V,但却不能从水中置换出氢气,因为它与水接触时表但却不能从水中置换出氢气,因为它与水接触时表面易生成一层难溶解的氢氧化铝。铝与氧气的结合面易生成一层难溶解的氢氧化铝。铝与氧气的结合能力很强,铝暴露在空气中,其表面会形成一层致能力很强,铝暴露在空气中,其表面会形成一层致密的氧化膜。密的氧化膜。4.3.2 4.3.2 重要元素、化合物及其生物效应重要元素、化合物及其生物效
14、应2022-11-2425 铝铝在冷的浓在冷的浓H2SO4、浓、浓HNO3中呈钝化状态,因中呈钝化状态,因此常用铝制品贮运浓此常用铝制品贮运浓H2SO4、浓、浓HNO3。但铝可与稀。但铝可与稀HCl、稀、稀H2SO4及碱发生反应放出氢气:及碱发生反应放出氢气:2Al+6HCl=2AlCl3+3H2 2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2 2Al+NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H22022-11-2426 铝是一种很重要铝是一种很重要的金属材料,广泛用的金属材料,广泛用来作导线、结构材料来作导线、结构材料和日用器皿。特别是和日用器皿。特别是铝合金质轻而又坚硬,铝合金质轻而又坚硬
15、,大量用于飞机制造和大量用于飞机制造和其他构件上。其他构件上。2022-11-2427氧化铝氧化铝 氧化铝可由氢氧化铝加热脱水而制得。在不氧化铝可由氢氧化铝加热脱水而制得。在不同的温度条件下,制得的同的温度条件下,制得的Al2O3可以有不同的形态可以有不同的形态和不同的用途。一般常用希腊字母分别表示和不同的用途。一般常用希腊字母分别表示、等等Al2O3。氧化铝是离子晶体,具有很高的熔。氧化铝是离子晶体,具有很高的熔点和硬度。点和硬度。-Al-Al2 2O O3 3 是一种多孔性物质,有很大的表面是一种多孔性物质,有很大的表面积,并有优异的吸附性、表面活性和热稳定性,积,并有优异的吸附性、表面活
16、性和热稳定性,常被用作催化剂的活性成分,又称活性氧化铝。常被用作催化剂的活性成分,又称活性氧化铝。2022-11-2428 自然界存在的结晶氧化铝是自然界存在的结晶氧化铝是-Al-Al2 2O O3 3,称为,称为刚玉。而刚玉。而AlAl(OHOH)3 3热分解得到的热分解得到的-Al-Al2 2O O3 3称人造称人造刚玉。刚玉。-Al-Al2 2O O3 3不溶于水,也不溶于酸,在催化不溶于水,也不溶于酸,在催化剂中常用作载体。剂中常用作载体。2022-11-2429 含有少量杂质的含有少量杂质的-Al2O3常呈鲜明的颜色。常呈鲜明的颜色。如红宝石就是含极微量如红宝石就是含极微量Cr2O3
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