在人体中元素的存在形式:
①碳、氢、氧、氮主要以水、糖类、蛋白质、维生素和脂肪的形式存在。
②其他的元素主要以无机盐的形式存在于水溶液中。
③钙元素主要以羟基磷酸钙[Ca10(PO4)6(OH)2] 晶体的形式存在。
常量元素:
常量元素人体中含量较多的元素有11种,它们约占人体质量的99.95%。在人体中含量超过0.01%的元素,称为常量元素。
①人体中的常量元素
元素名称 |
元素符号 |
质量分数% |
氧 |
O |
65.0 |
碳 |
C |
18.0 |
氢 |
H |
10.0 |
氮 |
N |
3.0 |
钙 |
Ca |
2.0 |
磷 |
P |
1.0 |
钾 |
K |
0.35 |
硫 |
S |
0.25 |
钠 |
Na |
0.15 |
氯 |
Cl |
0.15 |
镁 |
Mg |
0.05 |
②一些常量元素在人体中的作用及每天适宜摄入量
|
|
|
|
|
|
钙 |
使骨骼和牙街具有坚硬的结构支架 |
800—1200mg |
缺钙主要影响骨骼的发育和结构,临床症状表现为青少年的佝偻病和成年人的骨质软化症及老年人的骨质疏松症。钙是无毒的元素,但摄入过量会导致高血钙,从而引起消化系统、泌尿系统等的疾病 |
海产品、豆类、奶类、各种绿叶蔬菜等 |
其中99%存在于骨骼和牙齿中,主要以羟基磷酸钙 [Ca10(PO4)6(OH)2晶体的形式存在 |
钠 |
细胞外液和细胞内液中的Na+和K+各自保持一定的浓度,维持人体内的水分和体液恒定的pH |
2000—2500mg |
缺钠会引起肌肉痉挛、头痛等;过量会引起水肿、高血压、贫血等 |
食盐 |
其中一半以Na+的形式存在于细胞外液中 |
钾 |
1850—5600mg |
缺钾会引起肌肉不发达、心律小齐等;过量会导致恶心、腹泻等 |
香蕉、柑橘、橙子、山楂、蘑菇、豆炎及其制品等 |
主要以K+的形式萍在干细胞内液中 |
镁 |
促进骨骼发育、细胞遗传物质合成等 |
300—400mg |
缺镁会引起肌肉不发达、抽搐、痉挛、心律不齐等;过量会引起神经系统紊乱、肾病等 |
坚果、大豆、牛奶等 |
70%的镁以磷酸盐和碳酸盐形式参与骨骼和牙齿的组成,25%的镁存在于软组织中 |
微量元素:在人体中含量在0.01%以下的元素。
①一些人体必需的微量元素
元素名称 |
元素符号 |
铁 |
Fe |
钴 |
Co |
铜 |
Cu |
锌 |
Zn |
铬 |
Cr |
锰 |
Mn |
钼 |
Mo |
氟 |
F |
碘 |
I |
硒 |
Se |
②一些必需微量元素对人体的作用及14—18岁人群每天的适宜摄入量
元素 |
人体内的含量 |
对人体的作用 |
适宜摄入量(每天) |
摄入量过高,过低对人体健康的影响 |
铁 |
4—5g |
是血红蛋白的成分,能帮助氧气的运输 |
20—50mg |
缺铁会引起贫血 |
锌 |
2.5g |
影响人体发育 |
15.5—19mg |
缺锌会引起食欲不振,生长迟缓,发育不良 |
硒 |
14—21mg |
有防癌、抗癌作用 |
50μg |
缺硒可能引起表皮角质化和癌症。如摄入量过高,会使人中毒 |
碘 |
25—50mg |
是甲状腺激素的重要成分 |
150μg |
缺碘会引起甲状腺肿大,幼儿缺碘会影响生长发育,造成思维迟钝。过量也会引起甲状腺肿大 |
氟 |
2.6g |
能防治龋齿 |
1.5mg |
缺氟易产生龋齿,过量会引起氟斑牙和氟骨病 |
知识拓展:
如果人体所需的元素仅从食物中摄取还不足时,可通过食品添加剂和保健药剂来予以补充。
如在食品巾添加含钙、锌、硒、锗的化合物,或制成补钙、补锌等的保健药剂或制成加碘食盐,来增加对这些元素的摄人量。但要注意即使是人体必需的元素,也要注意适宜的摄入量,摄人量过高和过低对人体健康都有不良的影响。
概念:元素是具有相同核电荷数(即核内质子数)的一类原子的总称。
对元素概念的理解: ①元素是以核电荷数(即核内质子数)为标准对原子进行分类。只讲种类,不讲个数。
②质子数是划分元素种类的标准。质子数相同的原子和单核离子都属于同一种元素。如Na+与Na都属于钠元素,但Na
+与NH
4+不属于同一种元素。
③同种元素可以有不同的存在状态。如游离态和化合态。
④同种元素的离子因带电荷数不同,性质也不同。如Fe
2+与Fe
3+。
⑤同种元素的原子可以是不同种原子。如碳元素有三种不同中子数的碳原子:
612C、
613C、
614C.
元素与原子的比较
|
元素 |
原子 |
概念 |
具有相同核电荷数〔即核内质子数)的一类原子的总称 |
化学变化中的最小粒子 |
区分 |
只讲种类,不讲个数 |
既讲种类,又讲个数 |
使用范围 |
用于描述物质的宏观组成 |
用于描述物质的微观构成 |
举例 |
水由氢元素和氧元素组成,或说水中含有氢元素和氧元素 |
每个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成 |
联系 |
元素和原子是总体和个体的关系,原子是元素的个体,是构成并体现元素性质的最小微粒;元素是一类原子的总称一种元素可以包含几种原子 |
元素、原子、分子与物质间的关系:
物质的组成可以从宏观和微观两个方面进行描述,其中元素是从宏观上对物质组成的描述,分子、原子是从微观上对物质构成的描述。其关系如下图;
在讨论物质的组成和结构时,应注意规范地运用这些概念,现举例如下:
(1)由分子构成的物质,有三种说法(以二氧化碳为例):
①二氧化碳是由氧元素和碳元素组成的。
②二氧化碳是由二氧化碳分子构成的。
③每个二氧化碳分子是由2个氧原子和I个碳原子构成的。
(2)由原子(或离子)直接构成的物质(如汞、食盐),有两种说法:
①汞是由汞元素组成的;食盐是由钠元素和氯元素组成的。
②汞是由汞原子构成的;食盐是由钠离子和氯离子构成的。
同位素: 同位素指具有相同的质子数,但中子数不同的同一元素的不同原子,如氢有3种同位素,分别称为氕(H)、氘(D)、氚T),即原子核内质子数均为1,但中子数分别为0,1,2的氢原子。同位素有天然存在的,也有人工合成的。同一元素的同位素虽然中子数不同,但它们的化学性质基本相同。
盐的定义: 盐是指由金属离子(或钱根离子)和酸根离子构成的化合物,盐在溶液里能解离成金属离子(或钱根离子)和酸根离子。根据阳离子不同,可将盐分为钠盐、钾盐、钙盐、钱盐等,根据阴离子不同,可将盆分为硫酸盐、碳酸盐,硝酸盐等。
生活中常见的盐有:氯化钠(NaCl),碳酸钠 (Na
2CO
3)、碳酸氧钠(NaHCO
3)、碳酸钙和农业生产上应用的硫酸铜(CuSO
4)。
盐的物理性质:
(1)盐的水溶液的颜色常见的盐大多数为白色固体,其水溶液一般为无色。但是有些盐有颜色,其水溶液也有颜色。例如:胆矾(CuSO4·5H2O)为蓝色,高锰酸钾为紫黑色;含Cu2+的溶液一般为蓝色,含Fe
2+的溶液一般为浅绿色,含Fe
3+的溶液一般为黄色。
(2)盐的溶解性记忆如下钾钠硝钱溶水快(含K+,Na+,NH4+,NO
3-的盐易溶于水);硫酸盐除钡银钙(含SO
42-的盐中,Ag2SO4, CaSO4微溶,BaSO3难溶)都易溶;氯化物中银不溶(含 Cl-的盐中,AgCl不溶于水,其余一般易溶于水);碳酸盐溶钾钠钱[含CO
32-的盐,Na2CO3、(NH4)2CO3、 K2CO3易溶,Na2CO3微溶,其余难溶〕。
盐的化学性质: (1)盐+金属一另一种盐+另一种金属(置换反应),例如:Fe+CuSO4==FeSO4+Cu
规律:反应物中盐要可溶,金属活动性顺序表中前面的金属可将后面的金属从其盐溶液中置换出来(K, Ca,Na除外)。
应用:判断或验证金属活动性顺序和反应发生的先后顺序。
(2)盐+酸→另一种盐+另一种酸(复分解反应),例如;HCl+AgNO3==AgCl↓+HNO3。
规律:反应物中的酸在初中阶段一般指盐酸、硫酸、硝酸。盐是碳酸盐时可不溶,若是其他盐,则要求可溶。应用:实验室制取CO
2,CO
32-、Cl
-,SO
42-的检验。
(3)盐+碱→另一种盐+另一种碱(复分解反应)
规律:反应物都可溶,若反应物中盐不为按盐,生成物其中之一为沉淀或水。
应用:制取某种碱,例如:Ca(OH)
2+Na2CO3== CaCO3↓+2NaOH。
(4)盐+盐→另外两种盐
规律:反应物都可溶,生成物至少有一种不溶于水。
应用:检验某种离子或物质。例如:NaCl+AgNO3 =AgCl↓+NaNO3(可用于鉴定Cl
-);Na2SO4+BaCl2==BaSO4↓+2NaCl(可用与鉴定SO
42-)
几种常见盐的性质及用途比较如下表:
|
氯化钠 |
碳酸钠 |
碳酸氢钠 |
碳酸钙 |
硫酸铜 |
化学式 |
NaCl |
Na2CO3 |
NaHCO3 |
CaCO3 |
CuSO4 |
俗称 |
食盐 |
纯碱、苏打 |
小苏打 |
—— |
—— |
物理性质 |
白色固体,易溶于水。水溶液有咸味,溶解度受温度影响小 |
白色固体,易溶于水 |
白色固体,易溶于水 |
白色固体,不溶于水 |
白色固体,易溶于水,溶液为蓝色,有毒 |
化学性质 |
水溶液显中性 AgNO3+NaCl==AgCl↓+NaNO3 |
水溶液显碱性 Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑ Na2CO3+Ca(OH)2==CaCO3↓+2NaOH |
水溶液显碱性 NaHCO3+HCl==NaCl+H2O+CO2↑ |
CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑ |
CuSO4+5H2O==CuSO4·5H2O CuSO4+Fe==FeSO4+Cu CuSO4+2NaOH==Cu(OH)2↓+Na2SO4 |
用途 |
作调味品和防腐剂,医疗上配置生理盐水。重要的化工原料 |
制烧碱,广泛用于玻璃、纺织、造纸等工业 |
焙制糕点的发酵粉的主要成分,医疗上治疗胃酸过多 |
实验室制取CO2,重要的建筑材料,制补钙剂 |
农业上配制波尔多液,实验室中用作水的检验试剂,精炼铜 |
易错点:①“食盐是盐是对的,但“盐就是食盐”是错误的,化学中的“盐”指的是一类物质。
②石灰石和大理石的主要成分是碳酸钙,它们是混合物,而碳酸钙是纯净物。
③日常生活中还有一种盐叫亚硝酸钠,工业用盐中常含有亚硝酸钠,是一种自色粉末,有咸味,对人体有害,常用作防腐保鲜剂。
④CuSO
4是一种白色固体,溶于水后形成蓝色的CuSO
4溶液,从CuSO
4溶液中结品析出的晶体不是硫酸铜,而是硫酸铜晶休,化学式为CuSO
4·5H
2O,俗称胆矾或蓝矾,是一种蓝色固体。硫酸铜与水结合也能形成胆矾,颜色由白色变为蓝色.利用这种特性常用硫酸铜固体在化学实验中作检验水的试剂。
盐的命名: (1)只有两种元素组成的盐,读作“某化某”,如 NaCl读作氯化钠,AgI读作碘化银。
(2)构成中含有酸根的,读作“某酸某”。如Na
2CO
3、ZnSO
4、AgNO
3、KMnO
4、KClO
3分别读作:碳酸钠、硫酸锌、硝酸银、高锰酸钾、氯酸钾。
(3)含铵根的化合物,读作“某化铵”或“某酸铵”。如NH
4Cl、(NH
4)
2SO
4读作:氯化铵、硫酸铵。
(4)其他:Cu
2(OH)
2CO
3读作“碱式碳酸铜”, NaHSO
4读作“硫酸氢钠”, NaHCO
3读作“碳酸氢钠”。
风化:风化是指结晶水合物在室温和干燥的条件下失去结晶水的现象,这种变化属于化学反应。如 Na
2CO
3·10H
2O==Na
2CO
3+10H
2O;CaSO
4·2H
2O ==CaSO
4+2H
2O。
侯氏制碱法:我国化工专家侯德榜于1938-1940年用了三年时间,成功研制出联合制碱法,后来命名为“侯氏联合制碱法”。其主要原理是:
NH
3+CO
2+H
2O== NH
4HCO
3 NH
4HCO
3+NaCl ==NaHCO
3↓+NH
4CI
2NaHCO
3==Na
2CO
3+H
2O+CO
2↑
(1)NH
3与H
2O,CO
2反应生成NH
4HCO
3。
(2)NH
4HCO
3与NaCl反应生成NaHCO
3沉淀。主要原因是NaHCO
3的溶解度较小。
(3)在第(2)点中过滤后的滤液中加入NaCl,由于 NH
4CI在低温时溶解度非常低,使NH
4Cl结晶析出,可做氮肥。
(4)加热NaHCO
3得到Na
2CO
3.
优点:保留了氨碱法的优点,消除了它的缺点,提高了食盐的利用率,NH
4Cl可做氮肥,同时无氨碱法副产物CaCl
2毁占耕田的问题。
酸碱指示剂: 跟酸或碱的溶液起作用而显示不同颜色的物质,叫酸碱指示剂,通常也简称指示剂。
紫色石蕊试液和无色酚酞试液的显色:紫色石蕊试液和无色酚酞试液是两种常用的酸碱指示剂,它们与酸性、碱性溶液作用时显示的颜色见下表:
|
酸性溶液 |
碱性溶液 |
中性溶液 |
石蕊试液 |
红 |
蓝 |
紫 |
酚酞试液 |
无 |
红 |
无 |
易错点:①变色的是指示剂,而不是酸或碱的溶液。如盐酸使紫色石蕊试液变红,不能说成紫色石蕊试液使盐酸变红,但可以说紫色石蕊试液遇盐酸变红。
②酸或碱的溶液能使紫色石蕊试液或酚酞试液变色,但能使紫色石蕊试液或酚酞试液变色的不一定是酸或碱的溶液,还可能是酸性盐溶掖或碱性盐溶液。如碳酸钠溶液能使紫色石蕊试液变蓝,但碳酸钠不是碱,而是盐。
酸碱指示剂的代用品: 在自然界里,有许多植物色素在不同的酸碱性溶液中.都会发生特定的颜色变化。这些植物色素可以用作石蕊和酚酞等指示剂的代用品。一些植物的色素及其在酸碱性溶液中的颜色变化如下:
|
代用指示剂的颜色 |
|
在酸性溶液中 |
在中性溶液中 |
在碱性溶液中 |
牵牛花 |
红色 |
紫色 |
蓝色 |
苏木 |
黄色 |
红棕色 |
玫瑰红色 |
紫萝卜皮 |
红色 |
紫色 |
黄绿色 |
月季花 |
浅红色 |
红色 |
黄色 |
美人蕉 |
淡红色 |
红色 |
绿色 |