Биологическое значение хрома

Хром относится к числу элементов, жизненно необходимых человеку и животным. Естественным источником хрома для человека являются растения.

В организме человека содержится около 6 мг хрома. В тканях органов содержание хрома в десятки раз выше, чем в крови. Наибольшее количество хрома присутствует в печени (0,2 мкг/кг) и почках (0,6 мкг/кг), кишечнике, щитовидной железе, хрящевой и костной ткани, в легких (в случае поступления соединений хрома с воздухом). В легких оседает до 70% поступившего хрома. С возрастом наблюдается снижение хрома количества в организме.

Хром – незаменимый нутриент, который оказывает потенциальное действие на инсулин и, таким образом, влияет на метаболизм углеводов, липидов и белка. До сих пор не идентифицирован химический характер взаимосвязи между хромом и функцией инсулина. Биологически активная форма хрома, иногда называемого фактором толерантности глюкозы, может быть комплексом хрома, никотиновой кислоты и, возможно, аминокислот глицина, цистеина и глютаминовой кислоты. Предполагается, что хром обладает биохимической функцией, которая оказывает влияние на способность рецептора инсулина к взаимодействию с гормоном. Это играет большую роль у лиц пожилого возраста и больных сахарным диабетом.

Хром в организме присутствует в виде двух форм: трехвалентного и шестивалентного. Трехвалентный хром играет очень важную физиологическую роль - участвует в регуляции обмена жиров и углеводов, снижает уровень холестерина в крови. Шестивалентный катион гораздо токсичнее трехвалентного. Соединения Cr ⁶⁺ , наряду с общетоксикологическим действием, способны вызывать мутагенный и канцерогенный эффекты.

Основные функции хрома в организме:

· Хром входит в состав низкомолекулярного органического комплекса - фактора толерантности к глюкозе, обеспечивающего поддержание нормального уровня глюкозы в крови.

· Хром вместе с инсулином действует как регулятор уровня сахара в крови, обеспечивает нормальную активность инсулина.

· Хром способствует структурной целостности молекул нуклеиновых кислот.

· Хром участвует в регуляции работы сердечной мышцы и функционировании кровеносных сосудов.

· Хром способствует выведению из организма токсинов, солей тяжелых металлов, радионуклидов.

 

Вопрос№60.

Марганец. Общая характеристика. Свойства оксидов и гидроксидов марганца. Перманганаты. Марганец как биогенный элемент.

Общий обзор

Марганец - элемент VIIB подгруппы IV-го периода. Электронное строение атома 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s², наиболее характерные степени окисления в соединениях - от +2 до +7.

Марганец принадлежит к довольно распространенным элементам, составляя 0,1 % (массовая доля) земной коры. В природе встречается тoлько в виде соединений, основные минералы - пиролюзит (диоксид марганца MnO₂.), гаусканит Mn₃O₄ и браунит Mn₂O₃.

Оксиды магранца

Марганец образует четыре простых оксида - MnO, Mn₂O₃, MnO₂ и Mn₂O₇ и смешанный оксид Mn₃O₄. Первые два оксида обладают основными свойствами, диоксид марганца MnO₂ амфотерен, а высший оксид Mn₂O₇ является ангидридом марганцовой кислоты HMnO₄. Известны также производные марганца (IV), но соответствующий оксид MnO₃ не получен.

Соединения марганца (II)

Степени окисления +2 соответствуют оксид марганца (II) MnO, гидроксид марганца Mn(OH) ₂ и соли марганца (II).

Оксид марганца(II) получается в виде зеленого порошка при восстановлении других оксидов марганца водородом:

MnO₂ + H₂ = MnO + H₂O

или при термическом разложении оксалата или карбоната марганца без доступа воздуха:

MnC₂O₄ = MnO + CO + CO₂

MnCO₃ = MnO + CO₂

При действии щелочей на растворы солей марганца (II) выпадает белый осадок гидроксидa марганца Mn(OH)2:

MnCl₂ + NaOH = Mn(OH)₂ + 2NaCl

На воздухе он быстро темнеет, окисляясь в бурый гидроксид марганца(IV) Mn(OH)4:

2Mn(OH)₂ + O₂ + 2H₂O =2 Mn(OH)₄

Оксид и гидроксид марганца (II) проявляют основные свойства, легко растворяются в кислотах:

Mn(OH)2 + 2HCl = MnCl₂ + 2H₂O

Соли при марганца (II) образуются при растворении марганца в разбавленных кислотах:

Mn + H₂SO₄ = MnSO₄ + H₂ - при нагревании

или при действии кислот на различные природные соединения марганца, например:

MnO₂ + 4HCl = MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

В твердом виде соли марганца (II) розового цвета, растворы этих солей почти бесцветны.

При взаимодействии с окислителями все соединения марганца (II) проявляют восстановительные свойства.

Соединения марганца (IV)

Самым устойчивым соединением марганца (IV) является темно-бурый диоксид марганца MnO₂. Он легко образуется как при окислении низших, так и при восстановлении высших соединений марганца.

MnO₂ — амфотерный оксид, но и кислотные, и основные свойства выражены у него очень слабо.

В кислой среде диоксид марганца –сильный окислитель. При нагревании сконцентрированными кислотами идут реакции:

2MnO₂ + 2H₂SO₄ = 2MnSO₄ + O₂ + 2H₂O

MnO₂ + 4HCl = MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

причем на первой стадии во второй реакции сначала образуется неустойчивый хлорид марганца (IV), который затем распадается:

MnCl₄ = MnCl₂ + Cl₂

При сплавлении MnO₂ со щелочами или основными оксидами получают манганиты, например:

MnO₂ +2KOH = K₂MnO₃ + H₂O

При взаимодействии MnO₂ с концентрированной серной кислотой образуется сульфат марганца MnSO₄ и выделяется кислород:

2Mn(OH)₄ + 2H2SO₄ = 2MnSO₄ + O₂ + 6H₂O

Взаимодействие MnO₂ с более сильными окислителями приводит к образованию соединений марганца (VI) и (VII), например при сплавлении с хлоратом калия образуется манганат калия:

3MnO₂ + KClO₃ + 6KOH = 3K2MnO₄ + KCl + 3H₂O

а при действии диоксида полония в присутствии азотной кислоты – марганцевая кислота:

2MnO₂ + 3PoO₂ + 6HNO₃ = 2HMnO₄ + 3Po(NO₃)₂ + 2H₂O

 

Перманганат калия KMnO₄.

Наиболее известная соль марганцовой кислоты. Представляет собой темно-фиолетовые кристаллы, умеренно растворимые в воде.Как и все соединения марганца (VII), перманганат калия — сильный окислитель. Он легко окисляет многие органические вещества, превращает соли железа(II) в соли железа (III), сернистую кислоту окисляет в серную, из соляной кислоты выделяет хлор и т. д.

В окислительно-восстановительных реакциях KMnO₄ (ион MnO₄^-)может восстанавливаться в различной степени. В зависимости от рН среды продукт восстановления может представлять собою ион Mn²⁺ (в кислой среде), MnO₂ (в нейтральной или в слабо щелочной среде) или ион MnO4^2- (в сильно щелочной среде), например:

KMnO4 + KNO₂ + KOH = K₂MnO₄ + KNO₃ + H₂O - в сильнощелочной среде

2KMnO₄ + 3KNO₂ + H₂O = 2MnO₂ + 3KNO₃ + 2KOH – в нейтральной или слабощелочной

2KMnO₄ + 5KNO₂ + 3H₂SO₄ = 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 5KNO₃ + 3H₂O – в кислой среде

При нагревании в сухом виде перманганат калия уже при температуре около 200^oС разлагается согласно уравнению:

2KMnO₄ = K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Соответствующая перманганатам свободная марганцовая кислота HMnO₄ в безводном состоянии не получена и известна только в растворе. Концентрацию ее раствора можно довести до 20%. HMnO₄ - очень сильная кислота, в водном растворе полностью диссоциированная на ионы.

Оксид марганца (VII), или марганцовый ангидрид, Mn₂O₇ может быть получен действием концентрированной серной кислоты на перманганат калия:

2KMnO₄ + H₂SO₄ = Mn₂O₇ + K₂SO₄ + H₂O

Марганцовый ангидрид — зеленовато-бурая маслянистая жидкость. Очень неустойчив: при нагревании или при соприкосновении с горючими веществами он со взрывом разлагается на диоксид марганца и кислород.

Как энергичный окислитель перманганат калия широко применяют в химических лабораториях и производствах, он служит также дезинфицирующим средством, Реакцией термического разложения перманганата калия пользуются в лаборатории для получения кислорода.

Значение в организме

- Является активатором окислительно-восстановительных процессов, входит в состав ряда ферментов, в том числе аргиназы, АТФ-аз, гуанилатциклазы и магнийзависимых протеинкиназ, содержащихся в клетках. Пируваткарбоксилаза содержит четыре прочно связанных иона марганца, по одному на каждую из молекул биотина. Специфическую потребность в марганце испытывают ферменты, участвующие в дыхании, синтезе мукополисахаридов, а также синтезе лактозы.
- Связан с обменом белков и нуклеиновых кислот. Увеличивает рост. Активизирует образование костной и соединительной тканей.
- Важен для функционирования женской половой сферы.
- Регулирует липидный обмен, необходим для синтеза холестерина, препятствует отложению жира в печени.
- Помогает усваивать и трансформировать углеводы, обладает гипогликемическим действием. Необходим для синтеза инсулина.
- Стимулирует гемопоэз.
- Усиливает выработку антител, увеличивает резистентность лизоцима к протеолитическим ферментам и его расщеплению.
- Активирует ферменты митохондрий.
- Принимает участие в синтезе тироксина (гормона щитовидной железы).
- Важен для нормальной работы центральной нервной системы.
- Является антиоксидантом, так как входит в состав марганцевой супероксиддисмутазы.

 

Вопрос№61.

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: