碱金属和碱土金属的生物学重要性

元素根据其化学和物理性质的相似性按行和列排列在元素周期表中。第一列中的元素被称为第 1 族元素，它具有以下元素：锂、钠、钾、铷、铯和钫。除了锂之外，所有这些元素都具有相似的性质，因此包括锂在内的所有这些元素（但它具有不同的性质）都被称为碱金属。

第二列中的元素称为第 2 族元素，其具有以下元素：铍、镁、钙、锶、钡和镭。除铍外，所有这些元素都具有相似的性质，因此除铍外的所有这些元素都被称为碱土金属。

碱金属的共同特征

• 原子半径：在元素周期表中，元素的原子半径随着我们从左到右连续移动而减小，而在一列中，原子半径随着我们从上到下移动而增加。因此，从锂到钫，碱金属的原子半径沿柱向下增加。
• 电离能：电离能或电离焓是从原子的能量壳中去除电子所需的最小能量。碱金属具有低电离能，因为碱金属原子具有较大的尺寸，因此原子的核电荷可以超过原子的核电荷，因此很难从能量壳中取出电子。电离能的趋势与原子半径相反，因此电离能随着我们向下移动组而降低。
• 电负性：当一个元素的原子通过共享电子对与其他元素的原子形成键时，每个原子都试图将共享的电子对吸引到自身，这往往会吸引共享的电子对，这被称为电负性。碱金属的电负性在该组中降低。
• 水合能量：水合能量是一摩尔离子水合释放的能量。碱金属的水合能遵循相反的趋势，因为原子大小意味着离子的水合焓随着原子大小的增加而降低。

Li ⁺ > Na ⁺ > K ⁺ > Rb ⁺ > Cs ⁺

碱金属的物理性质：

1. 碱金属外观呈银白色。
2. 这些是软金属。
3. 它们的沸点低于碱土金属。
4. 这些元素可以通过火焰测试进行测试，因为它们在暴露于火焰时会呈现不同的颜色。
5. 这些金属可以导电。
6. 碱金属密度低，属于轻金属。

碱金属的用途：

1. 锂用于制造不同类型的合金，其中一种被称为白色金属。
2. 锂还用于在电化学电池中储存能量。
3. 在光电电池中，铯用作电极。
4. 钾主要用于化肥、杀虫剂和杀虫剂。
5. 钠，尤其是液态钠，可在核反应堆中用作冷却剂。

碱金属的生物学重要性

碱金属很容易与空气和水发生反应，因此为避免发生任何反应，这些金属应存放在某种油下。所有碱金属在生命周期的存在和维持中都起着非常重要的作用。让我们一一了解所有碱金属的生物学重要性。

1. 锂的生物学重要性：锂对人类很重要，因为它的高浓度具有毒性作用，它天然存在于土壤中，因此包含在食物链中，谈到生物学重要性，因此它具有抗氧化作用和许多用于治疗的药物抑郁症和焦虑症使用锂化合物。氯化锂用于治疗高血压。
2. 钠的生物学意义：钠在人体平衡水分方面起着非常重要的作用，钠离子用于传递神经冲动，这些钠离子也负责肌肉的收缩和放松。体内足量的钠有助于防止身体出现各种衰竭，如肾衰竭、心力衰竭等。
3. 钾的生物学意义：钾非常重要，因为它可以维持细胞和间质液之间的渗透压，用于治疗许多疾病，如低钾血症、肌肉无力、心脏疾病等。钾离子有助于食物中的营养物质在细胞内移动，将废物移出细胞。
4. 铷的生物学意义：铷有助于刺激新陈代谢。铷的一些同位素用于治疗严重的心脏病。铷离子也存在于肌肉中。
5. 铯的生物学意义：铯的化学性质大多与钾相似，因此在体内铯可以代替对人体有害的钾，因此人类大多避免使用铯离子。
6. 钫的生物学意义：实际上钫本身并没有任何生物学作用。

碱土金属的共同特征

• 原子半径：在元素周期表中，元素的原子半径随着我们从左到右连续移动而减小，而在一列中，原子半径随着我们从上到下移动而增加。因此，与碱金属相比，碱土金属的原子半径沿柱向下增加，碱土金属的尺寸更小，因为这些元素的核电荷比碱金属多。

Be< Mg< Ca< Sr< Ba< Ra

• 电离能：电离能或电离焓是从原子的能量壳中去除电子所需的最小能量。碱土金属具有低电离能，因为碱土金属的原子尺寸大，因此难以从能量壳中取出电子。电离能的趋势与原子半径相反，因此电离能随着我们向下移动组而降低。

Be> Mg> Ca> Sr> Ba> Ra

• 电负性：当一个元素的原子通过共享电子对与其他元素的原子形成键时，每个原子都试图将共享的电子对吸引到自身，这往往会吸引共享的电子对，这被称为电负性。碱土金属的电负性在该组中降低。

Be> Mg> Ca> Sr> Ba> Ra

• 水合能量：水合能量是一摩尔离子水合释放的能量。碱土金属的水合能遵循相反的趋势，因为原子大小意味着离子的水合焓随着原子大小的增加而降低。

Be> Mg> Ca> Sr> Ba> Ra

碱土金属的物理性质：

1. 碱土金属外观呈银白色。
2. 这些是软金属。
3. 它们的沸点比碱金属高。
4. 这些元素可以通过火焰测试进行测试，因为它们在暴露于火焰时会呈现不同的颜色。
5. 这些金属可以导电。
6. 碱土金属具有高电正性，因此它们的性质是正电性的。
7. 在碱土金属中，镁在暴露于火焰时不会产生任何颜色。
8. 碱土金属是热的良导体。
9. 碱土金属的密度大于碱金属。
10. 在碱土金属中，钙的密度是最低的。
11. 这些金属可溶于水。

碱土金属的用途：

1. 镁用于制造不同类型的合金。
2. 镁还用于药物中以服用抗酸剂。
3. 镭用于治疗癌症。
4. 钙用于提取不同的元素。
5. 钡用于去除真空管中的空气。
6. 钙用于制造碳酸钙，用于制造不同的产品，如白垩、大理石、石灰石等。
7. 碱土金属与酸反应时会释放氢气，这种氢气可用于其他用途。
8. 碱土金属用于制造电化学和光电电池。
9. 镁合金用于制造飞机和战斗机。
10. 熟石膏也是由钙制成的，用于装饰、设计和防火。

碱土金属的生物学重要性

碱土金属对动物和植物都非常重要，这些元素在化学和生物过程中发挥着不止一种作用。让我们一一了解所有碱土金属的生物学重要性。

1. 铍的生物学重要性：铍在血液样本中用于检测 HIV 和其他疾病。它还用于 X 射线实验以制作辐射窗。铍乳房X线照相术是一种用于检测肿瘤和乳腺癌的技术。
2. 镁的生物学重要性：镁有助于蛋白质的合成和细胞的生长。它在肌肉运动和血压中起着至关重要的作用。镁为骨骼和牙齿提供力量，有助于治疗哮喘和其他肺部疾病。它还可以防止血液凝结。
3. 钙的生物学重要性：钙是强化骨骼所必需的，它还可以形成细胞壁，并有助于在受伤时凝血。钙保持身体强壮和健康。
4. 锶的生物学重要性：锶主要用于骨骼修复，因为它促进钙的吸收，并通过使用钙和锶的相互作用帮助修复破裂或骨折的骨骼。
5. 钡的生物学重要性：钡对人类没有生物学重要性，因为它具有毒性作用，少量的钡溶液会导致呼吸问题，并会增加心率和血压。如果摄入钡，可能会损害肾脏和心脏。
6. 镭的生物学重要性：镭是放射性的，由于它的毒性，镭的生物学用途并不多。

示例问题

问题1：铯和钾如何用于商业用途？

回答：

铯和钾具有特殊的能力，当光线照射到这些元素上时，它会通过吸收阳光中的能量来失去电子，这会产生光电效应，因此铯和钾在商业上被用作光电电池中的电极。

问题 2：给出镁的 3 种医疗用途。

回答：

• Magnesium is used in medicines to take antacids. 
• Magnesium oxide is used in the treatment of constipation.
• Magnesium is also used as anaesthesia when salts of magnesium are injected into the human body.

问题 3：为什么锂与其他组成员具有不同的特性？

回答：

There are mainly two reasons for the different properties of lithium from its group members: 

1. Size: Atomic size of lithium is really very small
2. Polarising power: Polarising power can be defined as the ratio of the charge of an element to the radius of that element. Lithium has high polarising power as its size is very small so the charge divided by radius gives a big number.

问题 4：为什么铍具有与其他组成员不同的特性？

回答：

There are mainly two reasons for the different properties of beryllium from its group members:

1. Size: Atomic size of beryllium is really very small as compared to other elements of the same group so it does not follow the same trends as other alkaline earth metals do.
2. Atomic Number: As the atomic number of beryllium is 4 so its coordination number cannot be greater than 4 while other members of the same group can have a coordination number 6 also.

问题 5：为什么镭没有太大的生物学重要性？

回答：

Radium is radioactive in nature and due to its toxicity, there is no biological use of Radium. In the medical field, it is only used to produce radon gas which is used in the treatment of cancer.