Щелочные металлы и их применение

Щелочные и щелочно-земельные металлы находятся в I и II группе таблицы Менделеева.

Они крайне распространены не только на земном шаре, но и в организме человека.

К этой группе металлов относят натрий (основной внеклеточный положительный ион), калий (основной внутриклеточный положительный ион), кальция, магний, литий и другие.

I. Натрий и калий:

Эти металлы расположены в I группе таблицы Менделеева. У них есть один неспаренный электрон на внешнем энергетическом уровне. Натрий и калий отличаются прекрасными восстановительными способностями, а потому почти всегда существуют в виде ионов

Разгадкой того факта, что ионы калия превалируют внутри клетки, а натрия - снаружи, кроется в особенностях электронных оболочек атомов. Дело в том, что для ионов натрия характерна более высокая плотность положительного заряда на поверхности атома, поэтому вокруг иона натрия более охотно пристраиваются молекулы воды. Такое явление называется положительной гидратацией. При этом из-за большего радиуса иона калий имеет меньшую плотность заряда. Для К+ будет характерна отрицательная гидратация, что делает его более подходящим, "менее жадным до воды" внутриклеточным ионом

Ионы натрия и калия создают электрохимический градиент на поверхности мембраны, который направлен внутрь клетки. Поддерживать этот градиент помогают специальные насосы - Na/K АТФазы, которые при гидролизе одной молекулы АТФ выкачивают 3 иона натрий вне клетки и закачивают 2 иона калия внутрь

Основная функция натрия - поддержание осмотического давления крови. Благодаря высокой плотности заряда ионы натрия способны задерживать во много раз больше воды по объему, чем сами атомы

К другим функциям ионов натрия можно отнести: участие в работе буферных систем крови, участие в деполяризации при потенциале действия

Основная функция калия - поддержание осмотического давления внутри клеток.

Благодаря отрицательной гидратации ионы калия не строят вокруг себя столько молекул, сколько способы ионы натрия. Благодаря этому многие внутриклеточные белки не высаливаются и не выпадают в осадок.

К дополнительным функциям ионов калия можно отнести поддержание баланса рН в эритроцитах, а также активация карбоангидразы эритроцитов. К тому же ионы калия участвуют в реполяризации в рамках потенциала действия

Интересный факт: избыток ионов натрия в тканях головного мозга может привести к состоянию депрессии, а избыток ионов калия - к маниакальным состояниям

Соединения щелочных металлов:

Щелочи натрия и калия крайне опасны для человека.
В отличие от химических ожогов кислотами, которые имеют прижигающее действие (коагуляционный некроз), химический ожог щелочами, как правило, наносит более глубокие повреждения за счет колликвационного характера некроза

• NaCl (0,9% физиологический раствор) - применяется для разбавления инъекционных препаратов, простейший кровезаменитель
• NaCl (3%, 5%, 10%) - применяется при лечении гнойных ран и воспалительных процессов кожи и слизистых за счет плазмолитических свойств, оказывающих бактерицидное действие
• Na2SO4*10H2O - кристаллогидрат сульфата натрия. Обладает слабительным свойством. Соль по законам осмоса вытягивает из тканей воду, оказывая послабляющее действие.
• NaHCО3 - всасывающиеся с антациды, которые при реакции с соляной кислотой могут выделять СО2. Углекислый газ, в свою очередь, может раздражать рецепторы слизистой желудка и вызывать вторичную гиперсекрецию.
• Na2O2 - применяют в замкнутых системах (подлодки и космические корабли) для регенерации кислорода из углекислого газа