Биологическая роль углерода

По биологической роли углерод является органогеном номер один. По содержанию в организме человека (21, I5%) углерод относится к макроэлементам. Он входит в состав всех тканей и клеток в форме белков, жиров, углеводов, гормонов, витаминов.

Круговорот углерода в природе обусловлен переходом неоргани­ческого углерода в органический и наоборот. В клетках растений (хлоропластах) под действием солнечной энергии и хлорофилла происходит синтез органических веществ:

6nCO₂ + 5nH₂O ® (C₆H₁₀O₅)_n + 6nO₂, DH>0

В организме человека и животных происходит обратный процесс при тканевом дыхании:

(C₆H₁₀O₅)_n + 6nO₂ ® 6nCO₂ + 5nH₂O, DH<0

Система H₂CO₃ + HCO₃^- служит главной буферной системой плазмы крови, обеспечивающей поддержание кислотно-основного гомеостаза - постоянного значения рН крови порядка 7,4.

 

Лекарственные препараты:

1. Carbo activatus (C) - уголь активированный. Применяют как адсорбирующее и детоксицирующее средство при диспепсии, метео­ризме, пищевых интоксикациях. Назначают внутрь в виде порошка или таблеток карболен (Carbolenum).

2. Natrii hydrocarbonas (NaHCO₃) - натрия гидрокарбонат. Применяют внутрь как антацидное средство при повышенной кис­лотности желудочного сока, наружно как антисептическое средство в водных растворах для полосканий, промываний, при ожогах.

3. Carbogenum (карбоген) - смесь газов 7% CO₂ и 93% O₂. Применяется в хирургической практике для стимуляции дыхания во время наркоза.

 

Химизм и механизм антацидного действия NaHCO₃ основан на реакции нейтрализации избытка соляной кислоты желудочного сока:

 

NaHCO₃ + HCl ® NaCl + H₂O + CO₂

 

Отрицательные побочные эффекты связаны с тем, что выделяющийся углекислый газ (CO₂) усиливает раздражение рецепторов слизистой оболочки желудка и вызывает вторичное усиление секреции желудочного сока.

Антисептическое действие NaHCO₃ объясняется тем, что в водной среде происходит постепенный гидролиз с образованием щелочи (NaOH), при воздействии которой на микробные клетки происходит осаждение клеточных белков и гибель микроорганизмов.

 

Токсичность соединений углерода.

Среди неорганических соединений углерода наиболее токсичен СО (угарный газ) – мягкое основание (м.о.), который способен к образованию прочных комплексных соеди­нений с катионами d-металлов, в частности с ионом Fe²⁺ - мягкой кислотой (м.к.), содер­жащемся в гемоглобине:

 

1. HbFe²⁺ + O₂ ® HbFe²⁺´O₂ - оксигемоглобин

м.к ж.о.

2. HbFe²⁺ + CO ® HbFe²⁺´CO - карбоксигемоглобин

м.к. м.о.

 

Образующийся комплекс карбокcигемоглобина в 300 раз более прочен, чем комплекс оксигемоглобина. Это приводит к снижению переноса О₂ в ткани. Отравление происходит за счет снижения окислитель­ных процессов в тканях, что может привести к летальному исходу. При попадании значительных количеств угольной пыли в организм через легкие развивается заболевание антракоз (профессио­нальное заболевание шахтеров).

Применение соединений углерода в фармации

В технологии лекарственных форм жидкая углекислота (СО₂), которая хорошо растворяет липофильные вещества (жиры, липиды, каротин, хлорофилл, растительные и жирные масла и др.) использу­ется для экстракции из лекарственных растений указанных веществ. Полученные СО₂-экстракты применяются как лекарственные средства. В фарманализе используется Na₂CO₃ и NaHCO₃.

 

Кремний (Silicium)

 

В природе в свободном виде не встречается. Содержание в зем­ной коре 27,6%, самый распространенный элемент после кислорода. Наиболее распространены соединения: кремнеземы в виде SiO₂ (песок, кварц, алюмосиликаты: каолин (Al₂O₃´2SiO₂´2H₂O), полевой шпат (K₂O´Al₂O₃´6SiO₂) нефелин (Na₂O´Al₂O₃´2SiO₂´2H₂O), асбест (3MgO´2SiO₂´2H₂O).

Кремний (эл. ф.) Si - 1s²2s²3p⁶3s²3p². Наиболее устойчива с.о. +4 (SiO₂), менее устойчива с.о. +2 (SiO) или -4 (SiH₄- силан).

 

Соединения кремния

SiO₂ - оксид кремния (IV) в природе встречается в виде песка, кварца. Это кислотный оксид, в воде не растворяется, при взаимодейст­вии (спекании) с основными оксидами и основаниями образует сили­каты:

 

CaO + SiO₂ CaSiO₃

2NaOH + SiO₂ 2Na₂SiO₃ + H₂O

 

Реагирует с фтороводородной кислотой (реакция травления отекла):

SiO₂ + 4HF ® SiF₄­ + 2 H₂O

 

Кремниевая кислота очень слабая кислота, не имеет даже кис­лого вкуса, существует в виде неорганического полимера (гель xSiO₂·yH₂O). Для мономерных структур кремниевой кислоты харак­терно три основных формы: наиболее устойчивая метакремниевая (H₂SiO₃), метадикремниевая (H₂Si₂O₅) и ортокремниевая (H₄SiO₄).

Соли: Силикаты. Наиболее распространены природные силикаты (алюмосиликаты, глины, каолин и др.). Среди синтетических силика­тов известны K₂SiO₃ и Na₂SiO₃ - растворимые силикаты (жид­кое стекло), они подвержены гидролизу:

 

2Na₂SiO₃ + H₂O ® Na₂Si₂O₅ + 2NaOH

 

Обычное (оконное) стекло: Na₂O´CaO´6SiO₂

Тугоплавкое стекло: K₂O´CaO´6SiO₂

Хрустальное стекло: Na₂O´PbO´6SiO₂

 

Цемент (искусственный камень) общая формула: xCaSiO₃´yCa₂SiO₄´zCa₃(AlO₃)₂ получают спеканием специальных глин (мергеля) с песком и известня­ком.

 

Качественная реакция на силикаты:

xH₂O + Na₂SiO₃ + 2NH₄Cl ® 2NH₃­ + 2NaCl + (x+1)H₂O´SiO₂ (гель)

 

Из алюмосиликатов большое значение имеют цеолиты, состав ко­торых выражается общей формулой Me_xЭ_yO_z´nH₂O, где: Me - Ca, Na, K; Э - Si, Al в переменном соотношении. Цеолиты способны обменивать воду на другие вещества (NH₃, спирт и др.), поэтому они используются в качестве так называемых молекулярных сит.

Кремнийорганические соединения (силиконы) являются производ­ными ортокремниевой кислоты H₄SiO₄: CH₃-O-Si(CH₃)₂-O-Si(CH₃)₂-O-CH₃

Наиболее распространены эсилон - 4, эсилон - 5, которые об­ладают высокими адсорбционными свойствами.

 

 

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: