5.4.3. Селен и теллур.

По химическим свойствам селен и теллур похожи на серу. С водородом они образуют летучие соединения H₂Se и Н₂Те. В химическом отношении селеноводород и теллуроводород похожи на сероводород. Как и сероводород, они в сильной степени обладают восстановительными свойствами. При нагревании они разлагаются.

Прочность молекул в ряду Н₂О – H₂S – H₂Se – H₂Te уменьшается. Их соли – селениды и теллуриды.

Действуя на селениды и теллуриды сильными кислотами, можно получить селеноводород и теллуроводород.

При сжигании селена и теллура на воздухе образуются оксиды SeO₂ и TeO₂, являющиеся ангидридами селенистой H₂SeO₃ и теллуристой H₂TeO₃ кислот.

Соли селенистой и теллуристой кислот – селениты и теллуриты.

Соединения Se⁺⁴ и Те⁺⁴ проявляют преимущественно окислительные свойства, легко восстанавливаясь до свободных селена и теллура. Например:

SeO₂+2SO₂+2H₂O→2H₂SO₄+Se↓

H₂SeO₃+2SO₂+H₂O→2H₂SO₄+Se↓.

Сильные окислители переводят соединения Se⁺⁴ и Те⁺⁴ в производные этих элементов в степени окисления +6:

5H₂SeO₃+2KMnO₄+3H₂SO₄→5H₂SеO₄+2MnSO₄+K₂SO₄+3H₂O.

SeO₃ и ТеО₃ – кислотные оксиды. Кислородные кислоты – селеновая H₂SeO₄ и теллуровая Н₂ТеО₄ – кристаллические вещества. Их соли – селенаты и теллураты.

Селеновая кислота принадлежит к сильным кислотам. Она малолетуча, обугливает органические вещества, энергично соединяется с водой. Селеновая кислота – более сильный окислитель, чем серная. Теллуровая кислота, в отличии от селеновой и серной, очень слабая кислота. Все соединения селена и теллура ядовиты.

5.4.4. Биологическая роль р-элементов VI группы и применение в медицине.

По содержанию в организме человека кислород относится к макроэлементам. Незаменимый важнейший органоген входит в состав огромного количества молекул, вплоть до биополимеров. Велика роль кислорода в процессах жизнедеятельности, т.к. окисление кислородом питательных веществ служит источником энергии, необходимой для работы органов и тканей живых организмов. С участием кислорода и его активных форм протекает большинство окислительно-восстановительных реакций в организме.

Уменьшение содержания кислорода в организме понижает его защитные свойства.

Молекулярный кислород применяется в медицине при гипоксических состояниях, сердечно-сосудистых заболеваниях, отравлениях цианидами и угарным газом.

Озон как сильный окислитель используют для дезинфекции помещений, обеззараживания воздуха и очистки питьевой воды. Озоносфера поддерживает тепловой режим планеты и поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца.

Пероксид водорода широко используется в медицинской практике в основном как наружное бактерицидное средство.

Действие Н₂О₂ основано на его окислительной способности и безвредности образующихся продуктов О₂ и Н₂О. Выделяющийся кислород оказывает противомикробное, дезодорирующее и депигментирующее действие. В то же время образующаяся пена способствует очищению ран, удаляя из них частицы тканевого распада. Пергидроль (30% раствор перекиси водорода) применяют для удаления бородавок и лечения красного плоского лишая.

По содержанию в организме сера относится к макроэлементам. Суточная потребность 4-5г. Сера входит в состав белков, аминокислот (цистина, цистеина, метионина и др.), гормонов (инсулина), витаминов (витамин В₁).

Много серы содержится в каротине волос, костях, нервной ткани.

Сера входит в состав тиоловых соединений, участвующих в окислительно-восстановительных реакциях.

При мягком окислении тиолов происходит процесс образования дисульфидов:

2 R- SH R – S – S – R.

Этот процесс в условиях организма носит обратимый характер. Этот обратимый переход защищает организм от радиационных поражений. Водородсульфидные группы вступают в реакции со свободными радикалами:

RSH+OH^•→RS^•+H₂O.

Радикалы RS^• малоактивны. Тем самым предотвращается действие активных радикалов на нуклеиновые кислоты и другие биомолекулы.

Образование дисульфидных мостиков стабилизирует и определяет третичную структуру белка.

Образующаяся в организме серная кислота участвует в обезвреживании ядовитых соединений – фенола, крезола, индола вырабатываемых в кишечнике из аминокислот микробами. В соединении с серной кислотой (в виде конъюгатов) выводятся чужеродные вещества.

Прием серы внутрь способствует рассасыванию нарывов, сера используется как слабительное средство. В виде мазей и присыпок применяется как антимикробное средство при лечении кожных заболеваний.

Тиосульфат натрия Na₂S₂O₃ используется для лечения больных чесоткой, т.к. образующиеся сера и оксид серы (IV):

Na₂S₂O₃+2HCl→H₂S₂O₃+2NaCl,

H₂S₂O₃→H₂O+SO₂+S

оказывают противопаразитарное действие. Он применяется в медицине как универсальный антидот. При отравлениях галогенами и другими сильными окислителями антитоксическое действие Na₂S₂O₃ объясняется его восстановительными свойствами:

Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O→2H₂SO₄+2NaCl+6HCl

Na₂S₂O₃+J₂→Na₂S₄O₆+2NaCl.

Эта реакция лежит в основе метода иодометрии для анализа как окислителей, так и восстановителей.

При отравлениях цианидами антитоксическое действие Na₂S₂O₃ объясняется его окислительными свойствами:

KCN+Na₂S₂O₃→Na₂SO₃+KCNS.

Эффективность тиосульфата натрия при отравлении солями тяжелых металлов связана не только с реакцией комплексообразования, но и с образованием плохо растворимых нетоксичных соединений: сульфитов и сульфидов этих металлов:

Na₂S₂O₃+HgCl₂+H₂O→Na₂SO₄+HgS↓+2HCl.

Следовательно, тиосульфат натрия применяют в медицинской практике как противотоксическое, противовоспалительное и десенсибилизирующее средство.

Многие сульфаты хорошо растворимы в воде и применяются в качестве лекарственных препаратов: Na₂SO₄ · 10H₂O – глауберова соль – слабительное.

MgSO₄ · 7H₂O – горькая соль – при гипертонии, как слабительное и как желчегонное средство.

CuSO₄ · 5H₂O и ZnSO₄ · 7H₂O – медный и цинковый купоросы – как антисептические, вяжущие и рвотные средства.

CaSO₄ · 2H₂O – гипс – для изготовления гипсовых повязок.

BaSO₄ – как контрастное вещество при рентгенологическом исследовании желудочно-кишечного тракта.

По содержанию в организме селен относится к микроэлементам. С пищей за 1 год поступает 55 – 110 мг селена. Он концентрируется в печени и почках.

Селен, как аналог серы, замещает ее в соединениях, входит в активные центры ферментов, например, глутатионпероксидазы (этот фермент содержит селеноцистеин

СН₂ – СН – СООН)

│ │

SeH NH₂

Глутатионпероксидаза с глутатионом защищает клетки от органических пероксидов и пероксида водорода. Хорошо известна способность селена предохранять организм от отравления ртутью и кадмием. Есть связь между высоким содержанием селена в рационе и низкой смертностью от рака. В больших дозах селен токсичен.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какова основная функция кислорода в жизнедеятельности организма? Приведите примеры жизненных процессов, протекающих при обязательном участии кислорода.

2. Какие активные формы кислорода представляют опасность для организма? Как осуществляется защита от вредного воздействия этих соединений?

3. Качественно оцените возможность существования ионов О₂^2-, О₂^-, О₃^- с позиций ММО. Сопоставьте сравнительную стабильность пероксидов, супероксидов и озонидов.

4. Кислородные соединения фтора. Получение и отличие от других кислородных соединений.

5. Охарактеризуйте общие закономерности химических свойств оксидов элементов I – VI групп главных подгрупп в зависимости от их положения в периодической таблице и степени окисления.

6. Пероксид водорода широко применяется в медицинской практике в виде 3% раствора. Сколько 0,5 М раствора Н₂О₂ и воды необходимо взять для приготовления такого раствора? Плотности растворов принять равными единице. Рассчитайте титры обоих растворов.

7. Назовите семь любых кислородсодержащих кислот серы. Напишите их формулы и укажите степень окисления серы во всех этих соединениях.

8. Что такое полисульфиды? Получение, окислительно-восстановительные свойства, диспропорционирование полисульфидов.

9. Какие соли образуются при пропускании SO₂ в раствор щелочи?

10. Применение в медицине и химизм действия тиосульфата натрия.

11. На чем основано применение серы осажденной при лечении кожных заболеваний.

12. Почему диводородсульфид является токсичным соединением для живых организмов.

13. Какую роль играют водородсульфидные группы в защите организма от радиационных поражений?

14. Что такое конъюгаты? Роль серной кислоты в организме.

15. Для чего применяют в медицинской практике сульфаты меди, цинка, магния и бария? Механизм их действия.

5.5. р-элементы VII группы

Элементы фтор, хлор, бром, иод и астат, входящие в VII А-группу называются галогенами. Электронная конфигурация валентной оболочки атомов галогенов однотипная: ns² np⁵. Галогены - ярко выраженные неметаллы. До завершения оболочки благородных газов недостает одного электрона. Поэтому галогены обладают большим сродством к электрону и являются сильными окислителями.

Одинаковое строение внешнего электронного слоя атомов галогенов обусловливает большое сходство в химических свойствах простых и сложных веществ, образуемых галогенами.

Отсутствие низколежащих d-подуровней у атомов фтора приводит к тому, что процесс возбуждения оказывается невыгодным. Поэтому для фтора характерна степень окисления – 1. Фтор всегда является акцептором электронов и проявляет только окислительные свойства. Другие галогены в соединениях могут иметь степень окисления от –1 до +7. Положительные степени окисления галогенов вызваны переходом их валентных электронов на свободные d-орбитали внешнего уровня при образовании связей с более электроотрицательными элементами. Для них характерны окислительно-восстановительные свойства.