Натрий, калий

Натрий, калий.  
 
  Ионы натрия и калия распределены по всему организму человека, причём первые входят преимущественно в состав межклеточных жидкостей, вторые главным образом находятся внутри клеток. Подсчитано, что в человеческом организме содержится 250г калия и 70г натрия. От концентрации обоих ионов зависит чувствительность (проводимость) нервов и сократительная способность мышц. Шок при тяжёлых ожогах обусловлен потерей ионов калия из клеток. Введение ионов калия способствует расслаблению сердечной мышцы между сокращениями сердца. Хлорид натрия служит источником для образования соляной кислоты в желудке.

 Гидрокарбонат  натрия буферная соль поддерживает кислотно-щелочное равновесие в жидких средах организма и служит переносчиком углерода. Лечение некоторых психических заболеваний основано на замене ионов K⁺ и Na⁺ на ионы Li⁺.

 Из солей  натрия и калия наибольшее значение для медицины имеют следующие соединения: хлорид натрия (поваренная соль) NaCl. Раствор хлорида натрия (0.85-0.9 %)- физиологический раствор применяется для внутривенных вливаний при больших кровопотерях. Кроме того, хлорид натрия употребляется для ингаляций, ванн, душей, а также при лечении катаральных состояний некоторых слизистых оболочек.

 Гидрокарбонат натрия (пищевая сода) NaHCO₃ белый кристаллический порошок. Применяется при повышенной кислотности желудочного сока, язвенной болезни желудка и двенадцатиперсной кишки, изжоге, подагре, диабете, катарах верхних дыхательных путей. Наружно употребляется как слабая щёлочь при ожогах, для полосканий, промываний и ингаляций при насморке, конъюктивитах, стоматитах, ларингитах и т.д. 

Соли натрия и  калия:

Натрий образует соли со всеми кислотами. Почти все его  соли растворимы в воде. Важнейшие  из них – хлорид натрия (поваренная соль), сода и сульфат натрия.

Хлорид  натрия NaCl – необходимая приправа к пище, используется для консервирования пищевых продуктов, а так же служит сырьем для получения гидроксида натрия, хлора, соляной кислоты, соды и др.

Сульфат натрия Na₂SO₄ применяется в производстве соды и стекла. Из водных растворов кристаллизуется десяти водный гидрат Na₂SO₄*10H₂O, называемый глауберовой солью. Глауберова соль применяется в медицине как слабительное. Соли натрия (ионы натрия) окрашивают пламя горелки в желтый цвет. Это очень чувствительный метод для обнаружения натрия в соединениях.

Формиат калия – калиевая соль муравьиной кислоты, имеющая формулу HCOOK .В чистом виде представляет собой белый мелкокристаллический порошок. Соединение широко используется в виде водного раствора в качестве жидкости для добуривания и реконструкции буровых скважин. В строительстве применяется как анти морозная присадка в бетон, добавка к штукатурке и плиточному клею. Служит хлад носителем (в виде раствора) для холодильных установок и компонентом антигололедных реагентов. В пищевой промышленности применяется в качестве консерванта и заменителя соли.

Сорбат калия (Е202) – калиевая соль сорбиновой кислоты, является консервантом, получаемого методом нейтрализации сорбиновой кислоты гидроксидом калия, широко применяется в качестве консерванта в пищевых продуктах. В отличие от сорбиновой кислоты, хорошо растворяется в воде.

Магний, кальций.  
 
  Магний и кальций находятся во II группе периодической системы Д.И.Менделеева и также относятся к s-элементам. По своим характеристикам их ионы в большей степени отличаются друг от друга, чем ионы натрия и калия. Так, ион магния по сравнению с ионом кальция проявляет большую тенденцию к образованию ковалентных донорно-акцепторных связей с различными электродонорными атомами (N,O),входящими в состав биологических макромолекул (белки, нуклеиновые кислоты). Это обуславливает большие структурообразующие свойства магния по сравнению с кальцием. Ионы Mg²⁺ образуют в клетках комплексы с нуклеиновыми кислотами, участвуют в передаче нервного импульса, сокращении мышц, метаболизме углеводов. Магний можно назвать центральным элементом энергетических процессов, связанных с окислительным фосфорилированием. Избыток магния играет роль депрессора нервного возбуждения, недостаток вызывает тетамию (судороги). Активность большинства ферментов переноса (гирансфероз) зависит от магния. Магний один из основных активаторов ферментативных процессов. В частности, он активирует ферменты синтеза и распада аденозинтрифосфорной и гуаминтрифосфорной кислоты, участвует в процессах переноса фосфатных групп. Магний входит в состав хлорофилла; субъединицы рибосом (клеточных органоидов, на которых происходит синтез белка) связаны ионами Mg²⁺. Содержание магния в организме около 42г. повышенное количество его в организме может вызвать наркотическое состояние. Марганец принадлежит к весьма распространённым элементам, составляя 0,03% от общего числа атомов земной коры. Среди тяжёлых металлов (атомный вес больше 40), к которым относятся все элементы переходных рядов, марганец занимает по распространенности в земной коре третье место вслед за железом и титаном. Небольшие количества марганца содержат многие горные породы. Вместе с тем, встречаются и скопления его кислородных соединений, главным образом в виде минерала пиролюзита - MnO₂. Большое значение имеют также минералы гаусманит - Mn₃O₄ и браунит - Mn₂O₃.  
 
  Соединения марганца в биологических системах Марганец весьма интересен в биохимическом отношении. Точные анализы показывают, что он имеется в организмах всех растений и животных. Содержание его обычно не превышает тысячных долей процента, но иногда бывает значительно выше. Например, в листьях свёклы содержится до 0,03%, в организме рыжих муравьёв - до 0,05%, а в некоторых бактериях даже до нескольких процентов Mn. Опыты с кормлением мышей показали, что марганец является необходимой составной частью их пищи. В организме человека больше всего марганца (до 0,0004%) содержит сердце, печень и надпочечники. Влияние его на жизнедеятельность, по-видимому, очень разнообразно и сказывается главным образом на росте, образовании крови и функции половых желёз. В избыточных против нормы количествах марганцовые соединения действуют как яды, вызывая хроническое отравление. Последнее может быть обусловлено вдыханием содержащей эти соединения пыли. Проявляется оно в различных расстройствах нервной системы, причём развивается болезнь очень медленно.  
 
  Кальций один из пяти (O, C, H, N, Ca) наиболее распространенных элементов в организме человека. Содержание его в организме составляет около 1700г на 70кг массы. Ионы Ca²⁺ участвуют в структурообразовании (Ca составляет основу костной ткани), сокращении мышц, функционировании нервной системы. От содержания ионов Ca²⁺ зависит проницаемость клеточных мембран. Кальций нужен для роста костей и зубов, образования молока у кормящих женщин, регулирования нормального ритма сокращений сердца, а также осуществления процесса свёртывания крови. Свёртывание крови можно ускорить, вводя в организм избыточное количество солей кальция, например при кровотечении. Ежедневная доза кальция, необходимая организму, составляет примерно 1г. При понижении содержания Ca в крови он начинает вымываться кровью из костной ткани, что в свою очередь приводит к размягчению и искривлению костного скелета. Недостаток Ca в плазме крови может вызвать судороги мышц и даже конвульсии (сильные судороги всех мышц). Образование камней в желчных и мочевыводящих путях, склеротические изменения кровеносных сосудов также связаны с отложением в организме солей Ca в результате нарушения нормальной жизнедеятельности организма. Из соединений Ca и Mg имеют большое значение следующие: Гидроксид Ca (гашёная известь) Ca(OH)₂ используется в санитарной практике для дезинфекций. Кроме того, в форме известковой воды (насыщенный водный раствор Ca(OH)₂) применяется наружно и внутрь в качестве противовоспалительного, вяжущего и дезинфицирующего средства.

Сульфат магния (горькая  соль) MgSO₄*7H₂O применяется внутрь как слабительное. Сульфат Mg применяют также при лечении столбняка, хори и других судорожных состояний. При гипертонии его вводят в вену, а как желчегонное в двенадцатиперстную кишку. Хлорид кальция CaCl₂ применяют как успокаивающее средство при лечении неврозов, при бронхиальной астме, туберкулёзе. Жжёный гипс 2CaSO_4*H₂O получается путём прокаливания природного гипса CaSO₄*2H₂O при 150-180 0С. При замешивании с водой он быстро твердеет, превращается опять в кристаллический гипс CaSO₄*2H₂O. На этом свойстве основано применение его в медицине для гипсовых повязок при переломах костей.

 Перхлорат магния (ангидрон) — Mg(ClO₄)₂, магний хлорнокислый безводный (перхлорат магния). Белая пористая масса, очень энергично поглощает влагу (до 60 % от своей массы) с образованием кристаллогидрата, не расплывается (преимущество перед Р₂О₅). Ангидрион часто применяют для глубокой осушки газов от следов воды.

Хлорид  магния (хлористый магний) — бинарное неорганическое химическое соединение магния с хлором, магниевая соль соляной кислоты. Встречается в природе в виде минерала бишофита. Химическая формула MgCl2.

Карбонат  кальция (углекислый кальций) — неорганическое химическое соединение, соль угольной кислоты и кальция. Химическая формула —  . В природе встречается в виде минералов — кальцита, арагонита и ватерита, является главной составной частью известняка, мрамора. Нерастворим в воде и этаноле. Зарегистрирован как белый пищевой краситель (E170).

Стронций.

Стронций – остеотроп, элемент, избирательно накапливающийся в определенных тканях организмов живых существ. Такими тканями являются кости, то есть накопление стронция в организме человека происходит в скелете. Связано это с тем, что химические свойства стронция сходны со свойствами кальция, являющегося главным строительным элементом скелетов всех живых организмов. Поясняя избирательное накопление стронция в человеческом организме, стоит отметить, что в мышечных тканях этого элемента накапливается всего 1%, все остальное количество – в костных тканях.

Когда возникает дефицит кальция, а организм находится в среде  содержащей радиоактивный стронций, то он начинает накапливать данный радионуклид в костях.

С накоплением стронция в костях связана особая проблема – этот радионуклид крайне медленно выводится  из организма человека. К примеру, спустя 200 дней организм может избавиться лишь от половины всего накопленного им стронция.

Радиоактивный стронций, накапливаясь в костях, вызывает облучение такого важного органа в организме человека, как костный мозг, что может  спровоцировать соответствующие заболевания.

В норме природный стронций быстро накапливается в детских организмах до 4-х лет, так как именно в  этот период происходит активное формирование костной ткани и организм использует любой подходящий для этого «строительный  материал».

Гидроксид стронция — неорганическое основание (щёлочь), состоящее из одного иона стронция и двух гидроксид-ионов, имеющее химическую формулу Sr(OH)₂.

Ортофосфат стронция, Sr₃(PO₄)₂ — бесцветные ромбоэдрические кристаллы. Применяется для изготовления оптического стекла, фосфоресцирующих веществ и в качестве катализатора.

Барий.

Что означает барий для  нас, и какова его роль в организме  человека? Биологи говорят, что он изучен недостаточно, но не считают  его жизненно важным элементом –  даже условно. Тем не менее, сегодня  барий изучается, и о его роли, возможно, вскоре узнают больше, а пока учёные относят его к токсичным  ультра микроэлементам.

При заболеваниях пищеварительной  системы, некоторых сердечнососудистых заболеваниях количество бария в  организме человека уменьшается. Установлено  также, что даже в ничтожно малых  количествах он заметно влияет на состояние гладкой мускулатуры – не зря при отравлениях барием отмечаются мышечные спазмы и сильная мышечная слабость.

Хотя роль бария  не изучена, его суточная доза для  человека определена – от 0,3 до 0,9 мг. Расслабляющее воздействие бария  не всегда бывает вредным: учёные выяснили, что он работает «в паре» с ацетилхолином  – одним из основных нейромедиаторов, и способствует расслаблению сердечной  мышцы.

Карбонат  бария — химическое соединение, бариевая соль угольной кислоты. В природе встречается в виде минерала витерита. Химическая формула BaCO₃. Применяется в качестве материала катодов в электронно-вакуумных устройствах. Компонент шихты в производстве оптического стекла, эмалей, глазури и керамических изделий.

Хлорид бария (хлористый барий) — бинарное неорганическое вещество, относящееся к классу солей. Химическая формула — BaCl₂. Хлорид бария применяют в производстве пигментов (например, баритового жёлте  , касселевой зелени   и других соединений), в качестве добавки в электролитыпри получении магния, для закалки быстрорежущей стали (в виде расплавов смеси хлорида бария с хлоридами щелочных и щёлочноземельных металлов), как компонент керамики, реактив на   (сульфат-ион), для утяжеления и осветления кожи в кожевенной промышленности, как зооцид.

Фторид бария (фтористый барий) — бариевая соль плавиковой кислоты. Химическая формула — BaF_2.

Применение:

• Компонент эмалей, защитных покрытий, стекол.
• В металлургии в качестве флюса.
• Материал для ИК - оптики и лазеров.
• Монокристаллы используются в качестве подложек для эпитаксиальных пленок.
• Материал для просветляющих покрытий.
• Сорбент при очистке UF₆.

Литий.

В организме взрослого  человека содержится всего около 70 мг лития, но несмотря на столь мизерное количество вопрос о его необходимости не стоит: литий организму нужен. Литий можно обнаружить в лимфоузлах, щитовидной железе, сердце, легких, печени, кишечнике, надпочечниках, плазме крови, а также в малых количествах в других органах и тканях. Выводится из организма литий в основном с мочой (до 95%), совсем немного с потом и калом.

Препятствуют усвоению лития  такие микроэлементы как натрий, калий и магний. А улучшает метаболизм лития – кальций.

Литий в организме:

• способствует снижению возбудимость нервной системы, что важно при лечении различных психических заболеваний (высвобождая магний из клеточных «депо» он тормозит передачу нервного импульса, уменьшает количество свободного норадреналина, понижает содержание в мозге серотонина, повышает чувствительность мозга к действию дофамина)
• влияет на нейроэндокринные процессы, жировой и углеводный обмен (увеличивает поглощение глюкозы, синтез гликогена и уровень инсулина в сыворотке крови больных диабетом)
• оказывает антианафилактическое и антиаллергическое действие
• повышает иммунитет
• улучшат состояние здоровья при инфаркте, болезни Альцгеймера и болезни Гентингтона
• литий нейтрализует воздействие на организм этанола, радиации, солей тяжелых металлов

Бромид  лития LiBr — это химическое соединение лития и брома. За счет своей высокой гигроскопичности используется как осушитель в современных кондиционерах.

Медицина:

Бромид лития использовался  как успокоительное в медицине в начале XX века, но в 1940-х годах перестал использоваться, так как несколько пациентов с больным сердцем умерли после приема. Также, как карбонат лития и хлорид лития, применялся для лечения биполярного аффективного расстройства.

Нитрат лития — соль щелочного металла лития и азотной кислоты с формулой LiNO₃. Эта гигроскопичная соль используется в пиротехнике для придания пламени красного цвета. Образует кристаллогидрат LiNO₃·3H₂O.

Сульфат лития — соль щелочного металла лития и серной кислоты. Химическая формула Li₂SO₄. Образует кристаллогидрат Li₂SO₄•H₂O. Сульфат лития используется для изготовления головок детекторов в ультразвуковой дефектоскопии и как компонент люминофоров. Также он используется как средство для лечения маниакально-депрессивного психоза. Это вещество — пьезоэлектрик.