Układ okresowy - litowce, berylowce, pierwiastki przejściowe: charakterystyka, rola pierwiastków

GRUPA I - LITOWCE (metale alkaliczne)

Nr okresu = liczba powłok elektronowych
n – l. powłok elektronowych
OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA LITOWCÓW:
- litowce – zwane metalami alkalicznymi
- konfiguracja elektronów walencyjnych ns1
- małe wartości energii jonizacji wskazują, że elektron walencyjny jest słabo związany
- metale alkaliczne są najbardziej elektrododatnie ze wszystkich pierwiastków, a tworzą związki o najsilniejszym charakterze
jonowym
Litowce rozpoczynają poszczególne okresy, zatem mają:
- najmniejszy ładunek jądra w danym okresie
- największy promień atomowy w danym okresie
- największy promień jonowy w danym okresie
- niską energię jonizacji w danym okresie
• wolne atomy litowców ulegają łatwo wzbudzeniu, by oddając nadmiar energii stać się źródłem promieniowania
• widmo emisyjne litowców położone jest częściowo w zakresie światła widzialnego
BARWA PŁOMIENIA:
–lotne połączenia litowców barwią płomień :
- związki litu — na karminowo
- związki sodu — na żółto
- związki potasu, rubidu i cezu — fiołkoworóżowo
karminowy – Li+
żółty – Na+
fiołkowo różowy - K+
zielony – Ba2+
niebieski – Cu+
ROLA BIOLOGICZNA SODU:
• Na+ to podstawowy kation płynów zewnątrzkomórkowych
• jest niezbędny do prawidłowego funkcjonowania mięśni i tkanki nerwowej
• reguluje gospodarkę wodną i kwasowo-zasadową
ROLA SODU W KOSMETYCE:
• niedobór sodu powoduje powstawanie zmarszczek
• związki sodu uelastyczniają kreatynę naskórka
• w kosmetyce sód podawany jest w formie maseczek z mułu Morza Martwego, ekstraktu z drożdży i glonów
ROLA BIOLOGICZNA POTASU:
• K+ to podstawowy kation wewnątrzkomórkowy
• niezbędny do prawidłowego funkcjonowania tkanki nerwowej i serca
• reguluje gospodarkę wodną
• odpowiada za utrzymanie równowagi kwasowo-zasadowej
• niedobór prowadzi do osłabienia pracy serca
• w kosmetyce sód podawany jest w formie maseczek z mułu Morza Martwego
*** GRUPA II - BERYLOWCE *** (konfiguracja: ns2 )
BERYLOWCE- METALE ZIEM ALKALICZNYCH:
- większa gęstość i twardość oraz wyższe temperatury topnienia od litowców
- występują na stopniu utlenienia +2
- związki cięższych berylowców - lotne w wysokich temperaturach barwią płomień palnika:
BARWY PŁOMIENIA:
związki: wapnia – na ceglastoczerwono
strontu – na karminowo
baru – na zielono
radu – na karminowo
• silnie ujemne potencjały standardowe (można je wydzielić w stanie wolnym tylko pod wpływem najsilniejszych środków redukujących)
• berylowce utleniają się w powietrzu powierzchniowo, przechodząc w tlenki MO (wyjątek - bar, ogrzewany w powietrzu tworzy nadtlenek BaO2)
• związki berylu i baru są toksyczne
• beryl różni się pod względem chemicznym od pozostałych berylowców i właściwości ma podobne do glinu

Regularne zmiany w miarę wzrostu liczby atomowej pierwiastków:
• maleje rozpuszczalność związków (wyjątek - fluorki i wodorotlenki, których rozpuszczalność wzrasta)
• wzrasta charakter zasadowy tlenków
• zmniejsza się tendencja do tworzenia soli uwodnionych
• wzrasta reaktywność pierwiastków [następstwo rosnącego promienia atomowego oraz zmniejszania się entalpii jonizacji i potencjału standardowego]
• maleje odporność na działanie powietrza i wody

MINERAŁY BERYLU ZNANE SA JAKO KAMIENIE SZLACHETNE:
- euklaz
- fenakit
- szmaragd
- akwamaryn
- chryzoberyl
- aleksandryt
Najwięcej jest Ca – wapnia w org. człowieka
ROLA BIOLOGICZNA MAGNEZU W ORGANIZMIE CZŁOWIEKA:
- uczestniczy w odbudowie fosforanowych źródeł energetycznych skurczu mięśniowego, kwasu ATP i fosforanu kreatyny
- uczestniczy w syntezie i stabilizacji DNA i RNA
- zapewnia funkcjonowanie mitochondriów
- uczestniczy w funkcjonowaniu tkanki mięśniowej i nerwowej
ROLA MAGNEZU W KOSMETYCE:
- niedobór powoduje wypadanie włosów i łamliwość paznokci
- wykazuje właściwości przeciwzapalne, antystresowe, przeciwdepresyjne
- usuwa nieprzyjemny zapach potu
ZWIĄZKI MAGNEZU STOSOWANE W KOSMETYCE:
a) Asparganian magnezu – dodawany do preparatów kosmetycznych, kremów odżywczych korzystnie wpływa na ściany naczyń krwionośnych oraz bierze udział w gospodarce jonowej
b) Tlenki magnezu – stosowane są do zagęszczania kosmetyków
c) Stearynian/ palmitynian magnezu - w pudrach
d) Podchloryn magnezu i octan magnezu – w dezodorantach
e) Węglan magnezu – w zasypkach przeciwpotowych
ROLA BIOLOGICZNA WAPNIA:
- utrzymuje właściwy rytm serca
- odgrywa ważną role w prawidłowym funkcjonowaniu układu kostnego
- niedobór powoduje osteoporozę i krzywicę
ROLA WAPNIA W KOSMETYCE:
- pozwala na zachowanie odpowiedniego napięcia skóry
- utrzymuje prawidłowe nawilżenie skóry
- w kosmetyce wykorzystuje się właściwości Ca: antyalergiczne, przeciwzapalne
*** PIERWIASTKI PRZEJŚCIOWE *** - istnieje ich: 66
• pierwiastki przejściowe mają częściowo zapełnione podpowłoki d lub f
• występują we wszystkich okresach począwszy od IV:
okres IV - od 21 (Sc) do 29 (Cu)
okres V - od 39 (Y) do 47 (Ag)
okres VI - od 57 (La) do 79 (Au)
okres VII - od 89 (Ac) do 103 (Lr)
• cynkowce (Zn, Cd, Hg) - NIE zaliczają się do tej grupy, gdyż mają całkowicie zapełnioną podpowłokę d
• elektrony walencyjne:
od (n-1)d1ns2 do (n-1)d10ns2 (PIERWIASTKI ZEWNĄTRZPRZEJSCIOWE)
od (n-2)f1(n-1)d10ns2 do (n-2)f14(n-1)d10ns2 (PIERWIASTKI WEWNĄTRZPRZEJSCIOWE)
1. GęSTOŚĆ:
• objętości atomowe pierwiastków przejściowych są mniejsze niż innych metali – gęstość metali duża
2. ROZMIARY ATOMÓW:
• promienie kowalencyjne pierwiastków maleją w prawo w okresie
• w pobliżu końca szeregu jednak promień nieco wzrasta
• ładunek jądra i liczba elektronów walencyjnych wzrasta w prawo w okresie
• elektrony d niecałkowicie ekranują ładunek jądra – zjawisko kontrakcji
3. REAKTYWNOŚĆ METALI:
• ze wzrostem liczby atomowej MALEJE REAKTYWNOŚĆ metali – zwiększa się szlachetność tych pierwiastków
4. BARWA:
• jonowe i kowalencyjne związki metali przejściowych są zwykle wyraźnie zabarwione
• barwa związana jest z możliwością przenoszenia elektronów na wyższe poziomy energetyczne (absorpcja światła i przenoszenie elektronów z 1 poziomu d na inny poziom d )
5. TRWAŁOŚĆ RÓŻNYCH STOPNI UTLENIENIA
• W obrębie każdej grupy różna jest trwałość związków na różnym stopniu utlenienia
• Związki pierwiastków II i III są trwalsze na wyższym stopniu utlenienia niż odpowiednie związki pierwszego szeregu
6. ZDOLNOŚĆ DO TWORZENIA KOMPLEKSÓW WIĄŻE SIĘ Z :
- małymi rozmiarami
- dużym ładunkiem jonów
- obecnością w ich atomach pustych orbitali, które mają energię odpowiednią do przyjęcia wolnych par elektronowych oddawanych przez inne ligandy