Шпаргалки по "Неорганической химии"

По содержанию в организме  человека (10%) сурьма и висмут относятся  к микроэлементам. По классифика–ции В. В. Ковальского сурьму и висмут относят к той груп–50б пе микроэлементов, которые постоянно находятся  в живых организмах, но физиологическая  и био–химическая роль которых практически  не выяснена.

Физиологическая роль сурьмы, очевидно, подобна мышьяку. Ионы мышьяка As и сурьмы Sb и в меньшей степени  висмут Bi являются синергистами. Так, извест–но, что в биогеохимических провинциях с избытком мышьяка в организмах увеличивается содержание не только мышьяка, но и сурьмы. При этом оба  элемента накапливаются в щитовидной железе жителей, угнетают ее функцию  и вызывают эндемический зоб. Синергизм  мышьяка и сурьмы связан с их способностью к образо–ванию соединений с серосодержащими  лигандами. Висмут же более склонен  связываться с лигандами, со–держащими аминогруппы. Так, попадание растворимых  соединений висмута в организм приводит к угнетению ферментов амино– и карбоксиполипептидазы.

Поступление внутрь организма  водорастворимых соединений сурьмы, например стибина SbH3 , оказывает токсический эффект подобно соединениям мышьяка. Токсичны и соединения висмута при инъекции. Напри–мер, для собак смертельная доза составляет 6 мг/кг массы. Однако при попадании большинства соединений сурьмы и висмута в пищеварительный тракт они практи–чески не оказывают ядовитого действия. Слабая токсич–ность этих соединений обусловлена тем, что соли Sb (III), Bi (III) в пищеварительном тракте подвергаются гидро–лизу с образованием малорастворимых продуктов, которые не всасываются в стенки желудочно-кишеч–ного тракта.

На этом основано применение лекарственных пре–паратов сурьмы и висмута, например, нитрата висмута  основного.

51. Биологическая  роль р-элементов VIA-группы. Применение  их соединений в медицине 

По содержанию в организме  человека (62%) кислород относится к  макроэлементам. Он незаменим и относит–ся к числу важнейших элементов, составляющих основу живых систем, т. е. является органогеном. Кислород вхо–дит  в состав огромного числа молекул, начиная от про–стейших и кончая биополимерами. Велика роль кислоро–да в процессах жизнедеятельности, так как окисление кис-лородом  питательных веществ (углеводов, белков, жиров) служит источником энергии, необходимой  для ра–боты органов и тканей живых организмов. Большинство окислительно-восстановительных  реакций в организме протекает  при участии кислорода и его  активных форм.

Фагоцитарные (защитные) функции  организма также связаны с  наличием кислорода, и уменьшение содер–жания  кислорода в организме понижает его защитные свойства. В фагоцитах (клетках, способных захваты–вать и переваривать посторонние тела) кислород 02 восстанавливается до супероксид-иона.

В медицинской практике кислород применяют для вды–хания при  болезненных состояниях, сопровождающихся кислородной недостаточностью (гипоксией), заболева–ниях дыхательных путей, сердечно-сосудистой системы, отравлениях  оксидом углерода (II) СО, синильной  кис-лотой HCN, а также при заболеваниях с наруше–ниями функций дыхания.

Широко используется в  клинической практике гипер–барическая оксигенация – применение кислорода  под повышенным давлением.

Аллотропную модификацию  кислорода – озон О3 как очень сильный окислитель используют для дезинфек–ции помещений, обеззараживания воздуха и очистки питьевой воды.

По содержанию в организме  человека (0,16%) сера относится к макроэлементам. Как и кисло–род, она жизненно необходима. Суточная потребность взрослого  человека в сере – около 4—5 г. Сера входит в состав многих биомолекул – белков, аминокислот (цистина, цистеина, метионина и др.), гормонов (инсу–лина), витаминов (витамин B1 ). Много серы содержит–ся  в каротине волос, костях, нервной  ткани.

В живых организмах сера, входящая в состав амино–кислот, окисляется. Конечными продуктами этого про–цесса  преимущественно являются сульфаты. Кроме того, образуются тиосульфаты, цементная сера и политионовые кислоты.

По содержанию в организме (10⁻⁵—10⁻⁷%) селен от–носится к микроэлементам. Некоторые исследовате–ли относят его к жизненно необходимым элементам.

Селен поступает с пищей  – 55—110 мг в год. Селен в основном концентрируется в печени и почках. Кон–центрация селена в крови  составляет 0,001—0,004 ммоль/л.

Несомненна связь селена с серой в живых организ–мах. При больших дозах селен в  первую очередь накап–ливается в  ногтях и волосах, основу которых  состав–ляют серосодержащие аминокислоты.

Известна и способность  селена предохранять организм от отравления ртутью Hg и кадмием Cd. Селен способст–вует  связыванию этих токсичных металлов с другими ак–тивными центрами, с теми, на которые их токсическое  действие не влияет. Интересен факт взаимосвязи меж–ду высоким содержанием  селена в рационе и низкой смертностью  от рака.

В больших дозах селен  токсичен. Распад соединений селена в  организме животных приводит к выделению  высокотоксичного диметилселена, имеющего чесноч–ный запах.

52. Биологическая  роль р-элементов VIIA-группы. Применение  их соединений в медицине (фтор  и хлор)

По содержанию в организме  человека хлор (0,15%) относится к макроэлементам, в то время как осталь–ные элементы этой группы являются микроэлемента–ми (содержание – 10^-5 %). Галогены в виде различных соединений входят в состав тканей человека и живот–ных. Хлор и йод относятся к незаменимым элементам, а остальные являются постоянными составными частями тканей.

Масса фтора в организме  человека – около 7 мг (~10^-5 %). Соединения фтора концентрируются в кост–ной ткани, ногтях, зубах. В состав зубов входит около 0,01% фтора, причем большая часть приходится на эмаль, что связано с присутствием в ней труднорастворимого фтор-апатита. Недостаток фтора в организме приводит к кариесу зубов.

Интерес к биологическому действию фтора связан прежде всего  с проблемой зубных болезней, так  как фтор предохраняет зубы от кариеса. Минеральную основу зубных тканей (дентина) составляют гидрокси-лапатит, хлорапатит и фторапатит. Очень часто разру–шению  подвергается не внешняя поверхность  зуба, покрытая слоем эмали, а внутренние участки дентина, обнаженные при  повреждении эмали. Имеются пред–положения, что пока эмаль повреждена незначительно, введение фторида натрия способствует образованию фторапатита, облегчая реминерализацию начавшегося повреждения.

Фторид натрия NaF употребляют  в медицинской практике в качестве местнодействующего наружного средства. Применение NaF основано на образовании  фторапатита. При этом происходит одновременно и подщелачивание среды ротовой  полости, что спо–собствует нейтрализации  кислот, вырабатываемых бактериями.

Вреден не только недостаток, но и избыток фто–ра. При содержании фтора в питьевой воде выше предельно  допустимой нормы (1,2 мг/л) зубная эмаль  становится хрупкой, легко разрушается, и появляются другие симптомы хронического отравления фтором – повышение хрупкости  костей, костные деформации и общее  истощение организма. Возникающее  в этом случае заболевание называется флуорозом (фторозом).

В организме человека содержится около 100 г (2790 ммоль) хлора. Хлорид-ионы играют важную биологи–ческую роль. Они  активируют некоторые ферменты, создают  благоприятную среду для действия протоли-тических ферментов желудочного  сока, обеспечивают ионные потоки через  клеточные мембраны, участвуют в  поддержании осмотического равновесия.

Хлорид-ион имеет оптимальный  радиус для проникно–вения через  мембрану клеток. Именно этим объясняется  его совместное участие с ионами Na и K в создании определенного осмотического  давления и регуляции водно-солевого обмена. Суточная потребность в натрия хлориде составляет 5—10 г. Как уже  рассматривалось, NaCl необходим для  выработки соляной кислоты в  же–лудке. Помимо важной роли соляной  кислоты в процес–се пищеварения, она уничтожает различные болезне–творные  бактерии (холеры, тифа).

Если в желудок с  большим количеством воды попа–дают  бактерии, то вследствие разбавления HCl не оказы–вает антибактериального действия, и бактерии выжи–вают. Это приводит к заболеванию организма. Поэтому  во время эпидемий особенно опасна сырая вода. При не–достаточном количестве соляной кислоты в  желудке по–вышается рН и нарушается нормальное пищеварение, что тяжело отражается на здоровье человека. При  пони–женной кислотности желудочного  сока в медицинской практике используют разбавленный раствор соляной кислоты. При воспалении желудка (гастрите), язвенной болезни секреция желудочного  сока увеличивается, повышается его  кислотность.

53. Биологическая  роль р-элементов VIIA-группы. Применение  их соединений в медицине (бром, йод) 

Масса брома в организме  человека ־ около 7 мг. Он ло–кализуется  преимущественно в железах внутренней сек–реции, в первую очередь в  гипофизе. Биологическая роль соединений брома в нормальной жизнедеятельности  ор–ганизма еще недостаточно выяснена. Соединения брома угнетают функцию  щитовидной железы и усиливают ак–тивность  коры надпочечников. При введении в  организм бромид-ионов наиболее чувствительной оказывается центральная нервная  система. Бромид-ионы равномерно накапливаются  в различных отделах мозга  и действуют ус–покаивающе при  повышенной возбудимости. Они спо–собствуют  восстановлению нарушенного равновесия между процессами возбуждения и  торможения.

Бромид-ионы легко всасываются  в желудочно-кишеч–ном тракте. Токсичность  бромид-ионов невысока. Вслед–ствие  медленного выведения из организма (в течение 30—60 суток) они могут  накапливаться (кумулировать), что приводит к развитию хронического отравления, кото–рое называется бромизмом. При  проявлении признаков хронического отравления бромом немедленно прекра–щают  прием бромидных препаратов. Кроме  того, вводят большое количество хлорида  натрия (до 25 г в сутки), что–бы увеличить  скорость выделения бромид-ионов (прин–цип Ле Шателье), и назначают обильное питье. В связи с различной  индивидуальной чувствительностью  дозиров–ка препаратов брома меняется в пределах от 0,05 до 2,0 г.

Йод относится к числу  незаменимых биогенных элементов  и его соединения играют важную роль в про–цессах обмена веществ. Йод  влияет на синтез некото–рых белков, жиров, гормонов. В организме человека содержится около 25 мг йода. Из общего количест–ва  йода в организме больше половины находится в щитовидной железе. Почти  весь йод, содержащийся в этой железе, находится в связанном состоянии (в ви–де гормонов) и только около 1% его находится в виде иодид-иона. Щитовидная железа способна концент–рировать I— в 25 раз – по сравнению с содержанием его в плазме. Щитовидная железа секретирует гормо–ны тироксин и трийодтиронин.

Пониженная активность щитовидной железы (гипоти–реоз) может быть связана  с уменьшением ее способно–сти накапливать  йодид—ионы, а также с недостатком  в пище йода (эндемический зоб). При  эндемическом зобе назначают препараты  йода: (йодид калия KI или йодид  натрия NaI) в дозах, соответствующих  суточной потребности человека в  йоде (0,001 г калия иодида). В районах, где имеется дефицит йода, для  профилакти–ки эндемического зоба добавляют к поваренной соли NaI или  К! (1—2,5 г на 100 кг). При повышенной актив–ности щитовидной железы (гипертиреоз) вследствие из–быточного синтеза тиреоидных гормонов наблюдается ненормально  увеличенная скорость метаболических процессов.

При неэффективности указанных  препаратов для ле–чения гипертиреоза применяют препарат радиоактив–ного  йода 131 I, излучение которого разрушает фолликулы щитовидной железы и уменьшает тем самым избыточ–ный синтез гормонов. Все р-элементы VIIA-группы физио–логически активны, а хлор и йод незаменимы для жизне–деятельности организма. Фтор считают элементом, необ-ходимым для нормального функционирования живых организмов.

В организме галогены взаимозамещаемы, при этом наблюдаются случаи как  синергизма, так и антагонизма.

54. Аэрозоли 

Аэрозолями называются дисперсные системы с га–зообразной дисперсионной  средой.

В зависимости от агрегатного  состояния диспер–сной фазы различают  туманы – аэрозоли с жидкой дисперсной фазой; дымы, пыли – аэрозоли с твер–дой дисперсной фазой; смоги – аэрозоли со смешан–ной дисперсной фазой.

Размеры частиц дисперсной фазы аэрозолей в соот–ветствии  с классификацией дисперсных систем колеб–лются в пределах от 10^-7 до 10^-9 м.

Как и другие дисперсные системы, аэрозоли полу–чают двумя  методами: конденсационными и диспер-гационными.

Конденсационный метод

Дисперсную фазу получают из парообразной путем физического  процесса конденсации молекул до частиц коллоидного размера.

Диспергационные методы

Частицы коллоидных размеров получают измельче–нием более крупных  агрегатов.

Аэрозоли обладают способностью рассеивать свет. У частиц дисперсной фазы аэрозолей отсутствует двойной  электрический слой, однако частицы  диспер–сной фазы очень часто  несут электрический заряд. За–ряд возникает в результате трения или  вследствие ад–сорбции ионов газа. Необходимо отметить, что очень часто  частицы аэрозоля (мелкие и крупные) несут за–ряд противоположного знака. Разделение частиц по размерам в больших  объемах аэрозолей по высоте мо–жет привести к возникновению электрического поля боль–шой напряженности. Таким  образом, в облаках возни–кает электрический  разряд – молния.

Аэрозоли – кинетически  и агрегативно-не-устойчивые системы, так как на границе раздела  фаз отсутствует двойной электрический  слой. Поэтому аэрозоли коагулируют  с большей скоростью, чем лио-золи.

В медицине аэрозоли применяются  в ингаляционной терапии, для  защиты поврежденных кожных покровов, дезинфекции.

Иногда образование аэрозолей  крайне нежелательно. Опасные для  здоровья людей аэрозоли образуются в ли–тейном, керамическом производствах, при добыче и пе–реработке различных  полезных ископаемых (руды, угля, асбеста  и др.). Аэрозоли, содержащие частицы  угля, вы–зывают заболевание легких – антракоз, кремния (IV) ок–сида  – силикоз, асбеста – асбестоз. Аллергические за–болевания вызываются аэрозолями, образованными цветочной  пыльцой растений, пылью, образующейся при переработке хлопка, льна, конопли  и т. д. Взвеси бактерий, плесений и  вирусов – микробиологические или  бактериальные аэрозоли – являются одним из путей передачи инфекционных болезней: туберкулеза легких, гриппа, острых респираторных заболеваний. Вредное воздейст-вие на человеческий организм оказывают аэрозоли, образующиеся при сгорании топлива, дис–персная  фаза которых состоит из сажи, смол, золы, кан–церогенных углеводородов. Особенно опасны для здо–ровья смоги.