31. Магний, кальций. Химические свойства. Хлорофилл. Значение кальция и магния для живых организ­мов.

Магний и кальций — серебристые металлы, существенно более твердые, чем щелочные металлы, но более мягкие и пластичные, чем бериллии. При хранении на воздухе магний покрывается защитной оксидной пленкой. Оксид кальция взаимодействует с водой и не защищает его от взаимодействия с атмосферой. Оба металла получают электролизом расплавов их солей. Вследствие высокой химической активности магния и кальция подавляющее большинство их бинарных соединений можно получить прямым синтезом из простых веществ.

Магний в чистом виде — это серебристо-белый, легкий металл; горит на воздухе ослепительно ярко с выделением ультрафиолетовых лучей:

Магний химически активен, кипящую воду разлагает с выделением водорода:

Легко растворяется в разбавленных кислотах (кроме плавиковой); концентрированную серную кислоту восстанавливает до оксида серы (IV); со щелочами не взаимодействует. Сродство к кислороду столь велико, что магний отнимает кислород у многих оксидов, например у оксида кремния.

Магний имеет большое биологическое значение, он входит в состав хлорофилла, участвует в процессе фотосинтеза, в образовании или распаде углеводов и жиров, в превращениях фосфорных соединений. Недостаток магния в почве как микроэлемента вызывает заболевания растений (хлороз, мраморность листьев и др.). При низких содержаниях его в кормах наблюдаются заболевания и у сельскохозяйственных животных.

ХЛОРОФИЛЛ

Чистый кальций — это белый, твердый и ковкий металл, покрывающийся на воздухе рыхлой пленкой оксида. Он сильный восстановитель. При нагревании воспламеняется:

Кальций легко вытесняет водород из разбавленных кислот (кроме азотной).

Реагируя с водородом, образует гидрит:

Недостаток кальция задерживает рост, развитие корневой системы; иногда, листья покрываются коричневыми пятнами или отмирают. Недостаток кальция вызывает у сельскохозяйственных животных рахит, ослабление сердечной деятельности; кровь, обедненная кальцием, плохо свертывается на воздухе. Поэтому соли кальция применяют в ветеринарии: хлорид и карбонат кальция дают животным при рахите и инфекционных заболеваниях, фосфат кальция Са3(Р04)2 вводят в рацион молодняка. Известковой водой Са(ОН)₂ лечат кожные заболевания животных.

В биохимии растений особую роль играет комплексное соединение магния — хлорофилл. Хлорофилл является важнейшей частью фотосинтетического аппарата растительной клетки. Координационные связи между донорными атомами азота и катионом магния в хлорофилле не очень прочны. Поэтому Mg может быть замещен другими двухзарядными катионами Сu, Со, а также двумя катионами Н. Однако ни один из этих катионов, внедренных в хлорофилл, не может повторить координационное поведение Mg. Комплексные соединения ФТС цикла с другими катионами не обеспечивают фотосинтетическую активность хлоропласта.

Роль Ca и Mg:

• Активация ферментов

• катионы магния эффективно стабилизируют двойную спираль ДНК

• Увеличение концентрации катионов Са во внутриклеточном растворе инициирует ряд биохимических и физиологических процессов: сокращение мышечных волокон, передача нервного импульса от одного нейрона к другому, свертывание крови, выделение гормонов.

• Минеральной основой клеточных стенок растений, панцирей моллюсков, скорлупы яиц служит карбонат кальция СаСОз.

32. Жесткость воды и методы ее устранения.

Это свойство природной воды, обусловленное присутствием в ней катионов Са и Mg. При использовании жесткой воды в системах горячего водоснабжения образуются осадки нерастворимых солей кальция и магния (накипь). Карбонатная жесткость обусловлена присутствием в воде растворимых гидрокарбонатов С а(Н С О з)2 и M g (H C O з)2. Ее можно устранить кипячением воды. При этом растворимые гидрокарбонаты разлагаются, а кальций и магний выпадают в осадок в виде нерастворимых солей. Некарбонатная жесткость вызвана наличием сульфатов, хлоридов, нитратов и фосфатов кальция и магния.

33. Углерод как биогенный элемент. Химические свойства. Кислородные соединения углерода.

УГЛЕРОД - важнейший биогенный элемент, составляющий основу жизни на Земле, структурная единица огромного числа органических соединений, участвующих в построении организмов и обеспечении их жизнедеятельности. Значительная часть необходимой организмам энергии образуется в клетках за счёт окисления углерода. 

Химические свойства:

• с кислородом

C⁰ + O₂  –^t°=  CO₂ углекислый газ при недостатке кислорода — неполное сгорание:

2C⁰ + O₂  –^t°= 2C⁺²O угарный газ

• со фтором

С + 2F₂ = CF₄

• с водяным паром

C⁰ + H₂O  –^1200°= С⁺²O + H₂ водяной газ

• с оксидами металлов.

C⁰ + 2CuO  –^t°=  2Cu + C⁺⁴O₂

• с кислотами – окислителями: C⁰ + 2H₂SO₄(конц.) = С⁺⁴O₂­ + 2SO₂­ + 2H₂O С⁰ + 4HNO₃(конц.) = С⁺⁴O₂­ + 4NO₂­ + 2H₂O

• с серой образует сероуглерод:

С + 2S₂ = СS₂.

  Углерод как окислитель:

• с некоторыми металлами образует карбиды

4Al + 3C⁰ = Al₄C₃

Ca + 2C⁰ = CaC₂^-4

• с водородом — метан (а также огромное количество органических соединений)

C⁰ + 2H₂ = CH₄

• с кремнием, образует карборунд (при 2000 °C в электропечи):

Si + C = SiC.