До Iа-підгрупи Періодичної системи до біоелементів відносять натрій Na і калій K.
Атоми цих елементів мають по одному валентному електрону на s-підурівні зовнішнього енергетичного рівня (s 1). Ці элементи досить подібні за властивостями, що пояснюється однаковою будовою не тільки зовнішнього, але й передостаннього електронних шарів атомів.
Зі зростанням порядкового номера елементів атоми легше віддають валентні електрони, і їх металеві властивості підсилюються. Атоми лужних металів легко втрачають свої єдиний валентний електрон, утворюючи позитивно заряджені йони. Ступінь окиснення у всіх сполуках дорівнює +1. У межах кожного періоду в Періодичній системі це найбільш активні метали й найсильніші відновники.
На повітрі при звичайній температурі натрій і калій окиснюються й покриваються плівкою оксидів або гідрокарбонатів. При згорянні лужні метали утворюють пероксидні сполуки: Na2О2, KО2, енергійно взаємодіють із галогенами й сіркою.
З воднем реакція йде при пропущенні сухого водню над злегка нагрітим металом з утвором гідридів по рівнянню:
2Ме+ Н2 → 2МеН.
Гідриди легко розкладають водою й кислотами з виділенням водню й утворенням гідроксидів:
Мін + НОН →МеОН+ Н2.
Оксиди лужних металів з водою також утворюють гідроксиди (луги):
Ме2О + НОН → 2МеОН.
Майже всі солі лужних металів добре розчинні у воді. Багато солей лужних металів, особливо натрію, утворюють кристалогідрати, наприклад, Na2СО3∙10Н2O, Na2SO4∙10Н2O і ін.).
Натрій є основним позаклітинним іоном. Він утримується в плазмі, крові, у травному соці. Загальна масова частка натрію в організмі людини становить 0,25 %. Добова потреба організму людину в натрії рівна 4-7 г.
Натрій відіграє в організмі людини важливу біологічну роль. Іон натрію Na+ бере участь у забезпеченні осмотичного тиску в клітинах (осмотичний тиск на 60% зумовлений солями натрію), підтримує кислотно-основну рівновагу (рН) в організмі. Іони натрію й калію беруть участь у передачі нервових імпульсів через мембрани нервових клітин і підтримують нормальну збудливість мʼязових клітин, впливає на роботу ферментів і бере участь у регуляції водного обміну. Крім того, натрій має різко виражену здатність підсилювати набрякання білків (звʼязування води білками).
Багато сполук натрію знаходять широке застосування в медицині. Хлорид натрію. NаС1 у вигляді ізотонічного (0,9 %) розчину призначається внутрішньовенно.
Сульфат натрію (глауберова сіль) призначається як проносне, а також при отруєннях лікарськими отрутами й харчовими продуктами.
Гідрокарбонат натрію нейтралізує соляну кислоту в шлунку, підвищує лужні резерви крові й знімає явища ацидозу.
Калій входить до складу органів і тканин організму. Загальна масова частка калію в організмі становить 0,22 %.
Калій є основним внутрішньоклітинним іоном. Внутрішньоклітинна концентрація іонів K+ значно вище, чим іонів Na+. Це повʼязане з тим, що мембрани кліток проникні для йонів K+. Навпаки, у плазмі крові концентрація іонів Na+ перевищує зміст у ній іонів K+. Цим пояснюється виникнення мембранного потенціалу кліток. В організмі постійно існує певне співвідношення йонів калію й натрію. Завдяки цьому співвідношенню підтримується нормальний ритм мʼязової роботи (наприклад, м'язів серця).
Іони калію разом з іонами натрію утворюють систему, що забезпечує изотоничность клітин і навколишнього середовища.
Загальна характеристика елементів ІІа-підгруппи
Біоелементами ІІа-підгрупи є магній і кальцій. На s -підрівнізовнішнього енергетичного рівня атоми елементів мають по два валентні електрони (s 2). У нормальному стані в атомів елементів II А групи немає неспарених електронів, однак при переході атома в збуджений стан один із зовнішніх s- електронів переміщається на р- підурівень і зʼявляється два неспарені електрони, що визначає характерну для цих елементів ступінь окиснення +2 у їх сполуках.
Атоми елементів II А групи можуть віддавати два зовнішні електрони, утво-рюючи позитивно заряджені іони. У звʼязку зі збільшенням атомних радіусів і зменшенням потенціалу іонізації в напрямку зверху вниз відбудовна активність цих елементів розрахунки в тому ж напрямку. За активністю ці елементи уступають тільки лужним металам.
Кальцій та магній безпосередньо зʼєднуються з киснем, воднем, галогенами, сіркою, азотом, фосфором, вуглецем.
На повітрі покриваються нещільною захисною оксидною плівкою.
Оксид магнію – білий пухкий порошок, відомий за назвою паленої магнезії. Гідроксид магнію погано розчиняється у воді й має тільки основні властивості. Майже всі солі магнію добре розчинні у воді. Погано розчиняються солі слабких кислот (MgCО3 і ін.).
Гидроксид кальцію – сильна основа, мало розчинна у воді (1,56 г/л при 20 °С).
Кальцій є в кожній клітці тіла людини, загальна його масова частка в організмі становить 1,4 %. Потреба організму в кальції 0,8-0,9 г/добу.
В організм кальцій надходить в основному з харчовими продуктами (молоко, овочі, злаки). Концентрація іонів кальцію в організмі регулюється гормонами паращитовидних залоз.
Усмоктування кальцію залежить від багатьох причин. Основним регулятором засвоєння кальцію є вітамін D. При недоліку цього вітаміну усмоктування кальцію зменшується. Кальцій є головним компонентом кісткової тканини й зубів, куди він входить у вигляді солей СаСО3 і Са3(РО4)2. Вміст кальцію в костях перебуває в тісній залежності від наявності солей фосфатної кислоти. Від кількісного змісту кальцію в кістяку залежить його твердість, ріст і мінералізація кістки.
Іони Са2+ беруть участь у передачі нервових імпульсів, скороченні мʼязів, регулюванні роботи серця, згортанні крові. Кальцій знижує збудливість кліток ЦНС.
Хлорид кальцію зменшує проникність посудин, має протиалергійну й протизапальну дію. Його застосовують при алергійних захворюваннях (кропивниця), променевої хвороби, ревматизмі, кровотечах, переломах костей, шкірних захворюваннях, а також при отруєннях солями магнію, свинцем, ртуттю, та ін.
Магній. Добова потреба в магнії дорослої людини – близько 10 мг на 1 кг маси тіла. У біологічних рідинах і тканинах організму магній перебуває як у вільному виді, так і в звʼязаному з білками стані. Особливо багато магнію в рослинах. Він входить до складу молекули хлорофілу C55H7205N4Mg (до 2%), причому іони Mg2+ виступають у якості комплексоутворювача.
Магній виконує важливу роль в організмі людини. Іони магнію Mg2+ залежно від концентрації блокують або забезпечують нервово-мʼязову передачу, вони пригнічують центр подиху, а також судинно-руховий центр, завдяки чому знижують артеріальний тиск. Магній входить до складу багатьох ферментних систем.
Магнієвий мінерал бишофит Mgcl2-6H2 ПРО в медицині використовується ка засіб від радикуліту й інших захворювань суглобів.
Хлор − один з найважливіших біогенних макроелементів, зміст якого в організмі становить 0,15 % по масі. В організмі середньої людини (маса тіла 70 кг) 95 г хлору. Щодня з їжею людей одержує 3-6 г хлору, що з надлишком покриває потреба в цьому елементі.
Хлор перебуває переважно в позаклітинній рідині. Добова потреба в хлорі рівна 4 – 6 г. У вигляді NaСl хлор створює фізіологічне середовище організму, причому для людини це 0,9 % розчин NaСl.
Роль хлорид-іонів різноманітна: вони беруть участь у формуванні буферної системи крові, регулюють осмотичний тиск у водно-сольовому обміні, сприяють відкладанню глікогену в печінці, підтримують високу кислотність у шлунку.
В організмі Хлор перебуває у вигляді хлорид-іона, який має оптимальний радіус для проникнення через мембрани кліток. Цим пояснюється його спільна участь разом з іонами Na+ і K + у створенні певного осмотичного тиску крові й регуляції водно-сольового обміну.
Хлор активує деякі ферменти (наприклад, пепсин) у процесі вироблення шлункового соку й регулюванні водного обміну. Джерелом для вироблення HСl у шлунковому соку є споживаний з їжею NaСl.
