Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
 МегаЛекции

Биологическая роль алюминия




Алюминий относится к примесным микроэлементам, концентри­руется в сыворотке крови, легких, печени, костях, почках, ногтях, волосах. Суточное потребление алюминия человеком составляет 47 мг. Биологическая роль алюминия связана главным образом с образованием комплексных соединений с кислородсодержащими лигандами и образова­нием нерастворимых фосфатов:

Al3+ + PO43- ® AlPO4¯

Алюминий влияет на развитие эпителиальной и соединительной тканей, на регенерацию костных тканей, влияет на обмен фосфора, оказывает воздействие на ферментативные процессы.

 

Токсичность соединений алюминия

Избыток алюминия в организме тормозит синтез гемоглобина, так как благодаря довольно высокой комплексообразувщей способности алюминий блокирует активные центры ферментов, участвующих в крове­творении. Алюминий может катализировать реакцию трансаминирования (перенос NH2- группы).

 

Лекарственные препараты:

Aluminium Hydroxyde, Aluminii hydroxydum (Al(OH)3) алюминия гидроокись. Применяют в качестве адсорбирующего и обволакивающего средства. Наружно в виде присыпок и внутрь как антацидное средство при повышенной кислотности желудочного сока.

Almagel (альмагель). Состав: Al(OH)3; MgO или Mg(oh)2 с добавле­нием D-сорбита в форме геля.

Aluminii et Kalii sulfas KAl(SO4)2´12H2O калия-алюминия сульфат (квасцы алюминиево-калиевые). Применяют наружно в качестве вяжущего и антисептического средства в виде водных растворов (0,5-1%) для
     
 
 
 

               
 

полосканий, промываний, примочек и спринцеваний при воспалительных заболеваниях слизистых оболочек и кожи.

Гефал (Gefal) — лекарственный препарат, содержащий алюминия фосфат в виде суспензии белого цвета, сладковатого вкуса. Применяют как антацидное средство при язвенной болезни, гастритах, диспепсии и др.

Химизм антацидного действия гидроксида алюминия Al(OH)3 обусловлен взаимодействием его с ионами оксония (H3O+), что приводит к снижению кислотности желудочного сока:

 

Al(OH)3 + 3H3O+ ® Al3+ + 6H2O

 

Образующиеся ионы Al3+ осаждаются фосфат-ионами (PO43-) и выводятся с фекалиями из организма:

 

Al3+ + PO43- ® AlPO4¯

 

Антисептическое действие алюминиевокалиевых квасцов (KAl(SO4)2´12H2O) обусловлено тем, что ионы Al3+ образуют с белками (протеинами) микроорганизмов комплексы, выпадающие в виде гелей. Вяжущее действие квасцов связано с осаж­дением белков и образованием кислотных альбуминатов.

 

Применение соединений алюминия в фармации

В технологии лекарственных форм используются белая глина [Al2(SiO3)3 с примесью CaSiO3 и MgSiO3] в качестве основы для приготовления пилюль и таблеток. В фарманализе используется алюминия окись (Al2O3) для хроматографии I и II степени активности.

 

Вопросы и задачи для самоподготовки

1. Охарактеризуйте положение бора и алюминия в периодической системе.

2. Напишите электронные формулы атомов B и Al и возможных ионов, укажите тип оболочки.

3. Охарактеризуйте свойства оксида бора и борной кислоты.

4. Качественная реакция на борную кислоту и её соли.

5. Опишите свойства солей борной кислоты (мета- и тетрабораты), особенности гидролиза тетрабората натрия.

6. Какова биологическая роль бора, чем обусловлена токсичность его соединений?

7. Какие соединения бора применяются в качестве лекарственных препаратов, опишите химизм их лечебного действия.

8. Охарактеризуйте свойства оксида и гидроксида алюминия.

9. Напишите схемы амфотерности Al(OH)3 с позиций теории Аррениуса и протолитической теории кислот и оснований.

Какие типы солей может образовать ион Al3+, какие из них будут устойчивы в кислой и щелочной среде, в водных растворах и
 

ZnS - сфалерит

CaSO4 - ангидрит

НgS - киноварь

ВаSO4 - барит

СuFeS2 – халькопирит

SrSO4 - целестин

Аg2S - аргентит

MgSO4´7H2O - кизерит

 

Серу получают выплавкой самородной серы в местах её залегания. Выплавленная сера содержит примеси (комовая сера). Её очищают перегонкой и возгонкой. Пары серы оседают в виде серного цвета в специальных печах. Расплавленную серу выпускают в формы, там она застывает, образуя черенковую серу.

Серу получают также при нагревании пирита: FeS2 FeS + S. Из отходящих газов металлургических и коксовых печей: SO2 + 2H2S 3S¯ + 2H2O (получается коллоидная сера).

Прокаливанием серусодержащей породы с углём:

 

CaSO4 + 4C 4CO + + CaS

CaS + CO2 + H2O ® CaCO3 + H2S­

2H2S + O2 2S + 2H2O

 

Серу можно получить многими другими способами (из H2S, из оксидов серы, солей и др.), но главные способы - выплавка самородной серы и сжигание Н2S в недостатке кислорода.

В обычных условиях сера - твёрдое, хрупкое вещество желтого цвета, диэлектрик, нерастворима в воде, растворяется в сероуглероде (CS2) хлориде серы (II) – SCl2, а также в некоторых органических растворителях (бензол, эфир).

Сера имеет несколько аллотропных модификаций:

 

a-сера b-сера

ромбическая моноклинная l-сера

(лимонно-желтого цвета) (светло-желтая) желтая жидкость

 

m-сера S8 S4 S2

коричневая вязкая желтый газ красный газ

 

Смесь a и m-серы называется пластической серой. При комнатной температуре наиболее устойчива a-сера (ромбическая), состоящая из циклических молекул S8 имеющих вид короны: Ð = 108o; длина связи (-S-S-) 0,205нм.

Из молекул серы – S8 построены две кристаллические модификации: ромбическая (a-S8) и моноклинная (b-S8).
 
   
 
 
 

               
 

Hydroperitum (H2O2´NH2-CO-NH2) – гидроперит (содержит 0,08% лимонной кислоты).

Препараты водорода пероксида применяют наружно для обработки ран, полосканий полости рта и горла в качестве антисептического и дезодорирующего средства.

Сера (Sulfur)

Сера – элемент главной подгруппы VI группы периодической системы
Д.И. Менделеева. В этой группе, начиная с серы (3-ий период), появляется d-подуровень, поэтому число неспаренных электронов может увеличивать-ся от 2-х до 4-х и 6-ти, за счет распаривания s- и р- электронов и перехода их в d-подуровень:

 

Таким образом, возможные и проявляемые степени окисления серы равны: -2, +2, +4 и +6.

Сверху вниз по подгруппе от кислорода к полонию размеры атомов увеличиваются, а энергия ионизации уменьшается, неметаллические свойства в ряду: O – S – Se – Te - Po ослабевают.

Сера - типичный неметалл, по значению ОЭО (2,5), она усту­пает лишь галогенам, кислороду и азоту.

Сера относится к распространённым элементам. В земной коре её содержание составляет 0,05 вес. %, в морской воде 0,08 - 0,09 %. Она состоит из четырёх стабильных изотопов: 32S (95,084%), 33S (0,74%), 34S (4,16%), и 36S (0,016%). Получены радиоактивные изотопы серы: 31S (Т 1/2 = 2,66 сек.), 35S (Т 1/2 = 86,3 дня) и 37S (Т 1/2 = 5,07 мин.).

Сера в природе встречается в самородном состоянии (большей частью вблизи вулканов и в горя­чих минеральных источниках, как продукт окисления сероводорода).

Её применяли для приготовления красок, в качестве лечебного средства, а также для других целей.

Сера находится в различных породах: известняке, кальците, гипсе и др.; в серных рудах и минералах, в живых и растительных организмах (0,16% в человеческом организме, является макроэлементом), т.е. во многих неорганических и органических соединениях. Основные минералы серы:

 

 

Сульфиды

Сульфаты

РbS - галенит

СаSO4´2Н2O - гипс

FeS2 - пирит

Na2SO4´10H2O – мирабилит
 
 

10.кристаллическом состоянии?

11. Как протекает гидролиз сульфата алюминия в чистом виде и в присутствии карбоната натрия?

12. Что такое квасцы, где они применяются и что происходит c ними в водных разбавленных растворах?

13. Чем объяснить различие действия избытка аммиака и гидроксида натрия на раствор сульфата алюминия?

14. Допишите уравнения реакций, составьте электронные, и ионно-электронные схемы:

а) B + HNO3(конц.) ® NO2 + …

б) Al + NaOH + H2O ® …

в) Al + H2SO4(конц.) ® SO2 +

г) Al + H2SO4(разб.) ® …

15. Какова биологическая роль алюминия и чем обусловлена его токсичность?

16. Какие соединения алюминия применяются в качестве лекарственных препаратов? Опишите механизм и химизм их действия.

Р-Элементы IV группы

 

К р-элементам IV группы относятся углерод (С), кремний (Si), германий (Ge), олово (Sn), свинец (Pb). Для них характерна электронная конфигурация валентного слоя … ns2np2. Атомы этих элементов могут проявлять две степени окисления (с.о.) +2 и +4, причем для углерода и кремния более устойчивы и характерны соединения со с.о. +4; а для олова и свинца со с.о. +2. В соеди­нениях с водородом и металлами углерод и кремний проявляют с.о. -4 (СH4 - метан; SiH4 - силан; Al4C3 - карбиды; Mg2Si - силициды). В пределах подгруппы происходит немонотонное изменение радиуса атома, усиление металлических свойств: углерод и кремний - типич­ные неметаллы, германий, олово и свинец - металлы c амфотерными свойствами.

 

Углерод (Carboneum)

 

Содержание в земной коре 0,14%, в атмосфере - 0.03% (CO2). В природе встречается как в свободном состоянии, так и в виде неорганических соединений (CO2, CaCO3) и многочисленных органических соединений. Для углерода характерны две природные аллотропные модификации: алмаз и графит и две синтетических: карбин (-СºС-СºС-) и поликумулен (=С=С=С=).

 

Электронная конфигурация атома углерода (С) имеет особенности:

1. Равенство числа валентных орбиталей числу валентных электро­нов (4);

2. Близость расположения валентных электронов к ядру;

Равенство способностей к отдаче и присоединению электронов, образование за счет этого ковалентных связей, в том числе прочных
     
 
 
 

               
 

Тип гибридизации

3.углерод-углеродных связей (), что приво­дит к образованию органических соединений (углерод - структур­ная основа всех органических соединений).

 

При образовании химических связей углерод чаще всего нахо­дится в возбужденном состоянии, для него в различных химических соединениях характерны 3 типа гибридизации атомных орбиталей.

 

 

Строение молекул

Примеры соединений

sp3

тетраэдрическое

алмаз, CH4, CHal

sp2

треугольное

графит, С2H4, CO32-

sp

линейное

карбин, C2H2, СО2, CS2

 

Одна из форм углерода - аморфный уголь обладает высокой поверхностной активностью - адсорбцией - способностью поглощать ядовитые, окрашенные, газообразные вещества. Это важное свойство широко используется при очистке, дегазации, дезактивации веществ, применяется также в фармации как адсорбент.

 

Соединения углерода

СО - оксид углерода (II), угарный газ.

Получение: в промышленности 2С + О2 2СО

в лаборатории НСООН + Н2SО4 (конц) ® СО­ + H2SO4´nH2O

 

В молекуле три ковалентных связи, две из них образо­ваны по обменному, а одна по донорно-акцепторному механизму. Для СО характерно три типа химических реакций.

 

1. Реакции восстановления СО + ZnO ® Zn + CO2

2. Реакции присоединения CO + Cl2 ® COCl2 - фосген (БОВ)

3. Реакции комплексообразования: СО является активным донором электронных пар, выступает в роли лиганда, образуя карбонилы металлов: [Fe(CO)5]; [Ni(CO)4]; [Cr(CO)6].

 

СО2 - оксид углерода (IV), углекислый газ.

Получение: в промышленности C + O2 CO2

в лаборатории CaCO3 + 2HCl ® 2СaCl + H2O + CO2­

 

Строение молекулы CO2:

 

В молекуле СO2 две s и две p связи; валентный угол - 180°, молекула
 

является универсальным растворителем. В организме человека и животных растворяет органические и неорганические вещества, спо­собствует их ионизации (диссоциации). Вода является одновременно средой, в которой осуществляются биохимические реакции и участником реакций гидролиза жиров, АТФ, АДФ и др.

 

 
Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...