Бериллий, магний. Распространение в природе. Физические и химические свойства. Биологическая роль. Признаки дефицита, токсичность элемента. Применение соединений в медицине и фармации
Ве- элемент главной подгруппы второй группы, второго периода периодической системы, с атомным номером 4.
Бериллий- содержание в организме человека 10 в минус седьмой степени %.
связи Ве в основном ковалентные, способен к образованию комплекс.
В природе: Разновидности берилла считаются драгоценными камнями: аквамарин — голубой, зеленовато-голубой, голубовато-зеленый; изумруд — густо-зеленый, ярко-зеленый; гелиодор — желтый; Содержание бериллия в морской воде чрезвычайно низкое — 6·10−7 мг/л
Бериллий — относительно твердый, но хрупкий металл серебристо-белого цвета.На воздухе активно покрывается стойкой оксидной плёнкой BeO.
Для бериллия характерна только одна степень окисления +2. Соответствующий гидроксид амфотерен, причем как основные, так и кислотные свойства выражены слабо.
Используется для изготовления окон к рентгеновским установкам, добавляется к сплавам для увеличения твердости и электропроводности.
|
|
Био роль: Ве снижает активность иммуноглобулина. Избыток приводит к заболеванию – пневмонии.
Мg- элемент главной подгруппы второй группы, третьего периода с атомным номером 12.
В природе: Это один из самых распространённых элементов земной коры Содержание составляет 1,87 %. Большие количества магния находятся в морской воде.
Физ свойства: Магний — металл серебристо-белого цвета с гексагональной решёткой, обладает металлическим блеском. При обычных условиях поверхность магния покрыта прочной защитной плёнкой оксида магния MgO.
Хим свойства: Раскаленный магний реагирует с водой:
Mg + Н2О = MgO + H2↑
Щелочи на магний не действуют, в кислотах он растворяется легко с выделением водорода:
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2
При нагревании на воздухе магний сгорает с образованием оксида и небольшого количества нитрида. При этом выделяется большое количество теплоты и световой энергии:
2Mg + О2 = 2MgO
3Mg + N2 = Mg3N2
Магний может гореть даже в углекислом газе:
2Mg + CO2 = 2MgO + C
Био роль: внутриклеточный ион, активирует ферменты, учувствует в гидролиз, активирует синтез белка, учувствуют в минерализации костей.
MgO – входит в состав стоматологический паст и зубных цементов.
Н
Биологическая роль:
Водород как отдельный элемент не обладает биологической ценностью. Для организма важны соединения, в состав которых он входит, а именно вода, белки, жиры, углеводы, витамины, биологически активные вещества (за исключением минералов) и т.д. Наибольшую ценность, конечно, представляет соединение водорода с кислородом – вода, которая фактически является средой существования всех клеток организма. Другой группой важных соединений водорода являются кислоты – их способность высвобождать ион водорода делает возможным формирование рН среды. Немаловажной функцией водорода также является его способность образовывать водородные связи, которые, например, формируют в пространстве активные формы белков и двухцепочечную структуру ДНК.
|
|
Признаки дефицита:
· обезвоживание, чувство жажды,
· снижение тургора тканей,
· сухость кожи и слизистых оболочек,
· повышение концентрации крови,
· артериальная гипотензия.
Токсичность: Водород нетоксичен. Летальная доза для человека не определена.
Применение в мед и фарм: Соединения водорода используются в химической промышленности при получении метанола, аммиака и т.д.
В медицине один из изотопов водорода (дейтерий) в качестве метки используется при исследованиях фармакокинетики лекарственных препаратов. Другой изотоп (тритий) применяется в радиоизотопной диагностике, при изучении биохимических реакций метаболизма ферментов и др.
Перекись водорода H2O2 является средством дезинфекции и стерилизации.
F
Биологическая роль:
- участвует во многих биохимических реакциях (регулирует активность ряда ферментов - аденилатциклазы, липаз, эстераз, лактатдегидрогеназ и др.)
- участвует в образовании костной ткани, а также формировании эмали и дентина зубной ткани, проявляя выраженный противокариесный эффект за счет подавления кислотообразующих бактерий в полости рта
Признаки дефицита:
- повышение риска развития кариеса зубов
- повышение риска развития остеопороза
Токсичность: Большинство фтороорганических соединений сильно ядовиты. Некоторые неорганические соединения фтора (напр., HF) также очень токсичны. Потенциально летальная доза NaF при пероральном поступлении составляет всего 5-10 г. Однако ряд насыщенных фтороуглеродных соединений абсолютно химически и биологически нейтральны.
Токсическая доза фтора для человека: 20 мг. Летальная доза для человека: 2 г.
Применение в мед и фарм:
Биологическая пасивность фтороуглеродных соединений в совокупности со свойствами хорошо растворять кислород и другие газы дает возможность использовать их в качестве искусственного кровезаменителя с газотранспортной функцией. На сегодняшний день существует ряд препаратов, используемых в качестве кровезаменителей и содержащих перфторуглеродные соединения.
На основе биологически нейтральных фторорганических соединений изготовляются искусственные сосуды и клапаны для сердца.
Самым радикальным и эффективным методом обеззараживания воды считается ее фторирование (до концентрации 1 мг/л). Фторирование воды приводит к снижению кариеса на 30-50 %, также при лечении кариеса применяются местные аппликации 1-2% раствором фторида натрия или фторида олова.
В медицине фторсодержащие препараты служат для лечения гипофтороза, выпускаются в виде таблеток, лечебных пленок, лаков для зубов, используются как наркотические средства и т.д.
Радиоактивные изотопы фтора применяются в медико-биологических исследованиях.
Cl
Биологическая роль:
- в связи с тем, что хлорид-ионы способны проникать через мембрану клеток, они вместе с ионами натрия и калия поддерживают осмотическое давление и регулируют водно-солевой обмен
- создают благоприятную среду в желудке для действия протеолитических ферментов желудочного сока
- благодаря наличию в мембранах клетоки митохондрий специальных хлорных каналов, хлорид ионы регулируют объем жидкости, трансэпителиальный транспорт ионов, создают и стабилизируют мембранный потенциал
- участвуют в создании и поддержании рН в клетках и биологических жидкостях организма
Признаки дефицита:
|
|
- слабость, сонливость, вялость, анорексия
- выпадение зубов и волос
- дерматиты
- алкалоз
- запоры
Токсичность: Хлор — токсичный удушливый газ, при попадании в лёгкие вызывает ожог лёгочной ткани, удушье. Раздражающее действие на дыхательные пути оказывает при концентрации в воздухе около 0,006 мг/л (т.е. в два раза выше порога восприятия запаха хлора).
Применение в мед. и фарм.:
Соединения хлора используются в приготовлении пищи (NaCl), для обеззараживания питьевой воды (хлорирование), дезинфекции, отбеливании тканей, в качестве реагента для многих химических процессов (HCl, HClO4), а также широко используются в химической и целлюлозно-бумажной промышленности при производстве органических растворителей и полимеров.
Хлор применяется для производства гербицидов, пестицидов и инсектицидов.
Хлор элемент входит в состав желудочного сока, препаратов для лечения ряда желудочно-кишечных заболеваний. В медицине широко используются бактерицидные свойства хлорсодержащих препаратов.
I
Биологическая роль:
- стимулирует рост и развитие организма
- регулирует рост и дифференцировку тканей
- повышает артериальное давление, а также частоту и силу сердечных сокращений
- регулирует (увеличивает) скорость протекания многих биохимических реакций
- регулирует обмен энергии, повышает температуру тела
- регулирует обмен витаминов
- повышает потребление тканями кислорода
Признаки дефицита:
- Увеличение щитовидной железы и формирование эндемического зоба.
- Нарушение выработки гормонов щитовидной железы.
- Снижение основного обмена, температуры тела.
- У детей – развитие кретинизма, отсталость в физическом и умственном развитии.
Токсичность: Токсическая доза для человека: 2-5 мг/сутки.
Летальная доза для человека: 35-350 мг.
Применение в мед. и фарм: Несмотря на активное применение йодированной соли в развитых странах, нехватка йода остается одним из наиболее распространенных минеральных дефицитов в мире. Согласно рекомендациям ВОЗ, в мире применяются 4 метода профилактики йододефицитных заболеваний: йодирование соли, хлеба, масла и прием обогащенных йодом биологически активных добавок к пище.
|
|
В медицинских целях йод используется в лекарственных препаратах, применяемых, в частности, при заболеваниях щитовидной железы.
Йод входит в состав "бытовой" настойки йода в спирте, раствора Люголя, ряда препаратов, таких как: Йокс, Йодид. Йод используют в гинекологической практике для профилактики и лечения инфекционных заболеваний как средство для местного применения.
Радиоактивный йод применяется для диагностики заболеваний щитовидной железы.
Некоторые препараты йода служат в качестве рентгеноконтрастных веществ при исследованиях сосудов и сердца, матки и фаллопиевых труб, печени и желчного пузыря.
59. Биологическая роль серы.
- придает необходимую для их функционирования пространственную организацию молекулам белков за счет образования дисульфидных мостиков
- является компонентом многих ферментов, гормонов (в частности в инсулина), и серосодержащих аминокислот
- является компонентом таких активных веществ, как гистамин, витамина биотин, витаминоида липоевой кислоты и др.
- сульфгидрильные группы образуют активные центры ряда ферментов
- обеспечивает передачу энергии в клетке: атом серы принимает на свободную орбиталь один из электронов кислорода
- участвует в переносе метильных групп
- входит в состав коэнзимов, включая коэнзим А
Роль тиоловой группы: Сульфгидрильные группы (тиоловые группы,) SH-группы органических соединений. С. г. обладают высокой и разнообразной реакционной способностью: легко окисляются с образованием дисульфидов, сульфеновых, сульфиновых или сульфокислот; легко вступают в реакции алкилирования, ацилирования, тиол-дисульфидного обмена, образуют меркаптиды (при реакции с ионами тяжёлых металлов), меркаптали, меркаптолы (при реакции с альдегидами и кетонами). С. г. играют важную роль в биохимических процессах. С. г. кофермента А (См. Кофермент А), липоевой кислоты (См. Липоевая кислота) и 41-фосфопантетеина участвуют в ферментативных реакциях образования и переноса ацильных остатков, связанных с метаболизмом липидов и углеводов;
Признаки дефицита:
- патологии печени, суставов, кожи
- нарушения метаболизма серосодержащих соединений
Токсичность: Чистая сера нетоксична для человека. Данные о токсичности серы, содержащейся в пищевых продуктах, отсутствуют. Летальная доза для человека не определена.
Токсичны многие соединения серы. К числу наиболее опасных соединений серы относятся сероводород, оксид серы и сернистый ангидрид.
Применение в мед. и фарм.: Для медицинских целей люди издавна использовали дезинфицирующие свойства серы, которую применяли при лечении кожных болезней, а также бактерицидное действие сернистого газа, образующегося при горении серы.
При приеме внутрь элементарная сера действует как слабительное. Порошок очищенной серы используют в качестве противоглистного средства при энтеробиозе. Соединения серы в виде сульфаниламидных препаратов (бисептол, сульфацил-натрия, сульгин и др.) обладают противомикробной активностью.
Стерильный раствор 1-2% серы в персиковом масле применяют для пирогенной терапии при лечении сифилиса.
Сера и ее неорганические соединения применяются при хронических артропатиях, при заболеваниях сердечной мышцы (кардиосклероз), при многих хронических кожных и гинекологических заболеваниях, при профессиональных отравлениях тяжелыми металлами (ртуть, свинец) - Тиосульфат натрия.
Очищенную и осажденную серу применяют наружно в мазях и присыпках при кожных заболеваниях (себорея, сикоз); при лечении себореи волосистой части головы используют селена дисульфид. Тиосульфат натрия также применяется как наружное средство при лечении больных чесоткой и некоторыми грибковыми заболеваниями кожи.
60. Биологическая роль кислорода.
Кислород входит в состав молекул множества веществ - от самых простых до сложных полимеров; наличие в организме и взаимодействие этих веществ обеспечивает существование жизни. Являясь составной частью молекулы воды, кислород участвует практически во всех биохимических процессах протекающих в организме.
Кислород незаменим, при его недостатке эффективным средством может быть только восстановление нормального снабжения организма кислородом. Даже кратковременное (несколько минут) прекращение поступления кислорода в организм может вызвать тяжелые нарушения его функций и последующую смерть.
Главной функцией молекулярного кислорода в организме является окисление различных соединений. Вместе с водородом кислород образует воду, содержание которой в организме взрослого человека в среднем составляет около 55-65%.
Кислород входит в состав белков, нуклеиновых кислот и других жизненно-необходимых компонентов организма. Кислород необходим для дыхания, окисления жиров, белков, углеводов, аминокислот, а также для многих других биохимических процессов.
Аллотропия:
Физические свойства кислорода
Газ - без цвета, вкуса и запаха; в 100V H2O растворяется 3V O2 (н.у.); t°кип= -183°С; t°пл = -219°C; Dпо воздуху = 1,1, т.е. тяжелее воздуха.
Способы получения
1. Промышленный способ (перегонка жидкого воздуха).
2. Лабораторный способ (разложение некоторых кислородосодержащих веществ)
2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 (при нагревании)
2KClO3 → 2KCl + 3O2 (при нагревании, в присутствии катализатора MnO2)
2H2O2 → 2H2O + O2 (в присутствии катализатора MnO2)
Способы собирания
Вытеснением воды | Вытеснением воздуха |
Химические свойства
Взаимодействие веществ с кислородом называется окислением.
С кислородом реагируют все элементы, кроме Au, Pt, He, Ne и Ar, во всех реакциях (кроме взаимодействия со фтором) кислород - окислитель.
С неметаллами
C + O2→CO2
S + O2 → SO2
2H2 + O2 → 2H2O
С металлами
2Mg + O2 → 2MgO
2Cu + O2 →2CuO (при нагревании)