Особенности соединений хрома(VI)

При взаимодействии оксида хрома(VI) с водой образуется смесь кислот: хромовой Н₂СгО₄ и дихромовой H₂Cr₂O₇.

Их анионы способны к взаимопревращению. Растворы дихроматов имеют кислую реакцию, обусловленную тем, что дихромат-ион (оранже­вого цвета) при взаимодействии с водой переходит в хромат-ион (желтого цвета) и при этом создает кислую среду.

Cr₂O₇^2- + Н₂О  2НСгО₄^-  2Н⁺ + 2СгО₄^2-

Прибавление к раствору кислоты (ионов Н⁺) смещает равновесие по принципу Ле Шателье в сторону дихромат-иона, а добавление щелочи (ионов ОН^-) - в сторону хромат-иона. В соответствии с этим из дихрома­тов легко получить хроматы, и наоборот, например, по реакциям:

К₂Сг₂О₇ + 2КОН  2К₂СгО₄ + Н₂О 2K₂CrO₄ + H₂SO₄  К₂Сг₂О₇ + K₂SO₄ + H₂O

Гидролиз солей железа(III)

Растворы этих солей имеют кислую реакцию. В холодных и умеренно концентрированных растворах солей гидролиз их ограничивается первой стадией.

[Fe(H₂0)₆]³⁺  [Fe(OH)(H₂0)₅]²⁺ + H⁺

При повышении температуры растворов, а также по мере их разбавле­ния гидролиз усиливается, и тогда заметно активизируется вторая ступень гидролиза.

[Fe(OH)(H₂0)₅]²⁺  [Fe(OH)₂(H₂0)₄]⁺+ Н⁺

Далее при длительном стоянии образовавшийся ион основной соли может разлагаться до катиона феррила:

[Fe(OH)₂(H₂O)₄]⁺ --> FeO⁺ (феррил)+ 5Н₂О

В более редких случаях, например, при добавлении по каплям раствора соли железа(Ш) в кипящую воду, идет третья ступень гидролиза и образуется гидроксид железа(Ш):

[Fe(OH)₂(H₂0)₄]⁺  Fe(OH)₃ + Н⁺ + ЗН₂О

Медико-биологические свойства металлов

Железо. Входит в состав гемоглобина, миоглобина, гемсодержащих ферментов (каталазы и пероксидазы), негемовых ферментов (нитрогена-зы), ферритина-(депо), гемосидерина (депо). Если концентрация иона железа(Ш) превышает концентрацию, которая необходима для связывания с белком - ферритином, то происходит осаждение железа в виде основных солей: Fe(OH)₂X и Fe(OH)X₂, что приводит, во-первых, к возникнове­нию тромбов (увеличение свертываемости крови), во-вторых, к инактива­ции ферментов цикла Кребса, накоплению лактата и уменьшению рН крови.

Железо играет важную роль в процессах выделения энергии, в ферментативных реакциях, в обеспечении иммунных функций, в метабо­лизме холестерина.

Необходимо помнить, что железо может являться причиной возникно­вения свободных радикалов, способных разрушать ткани, поэтому в случаях дефицита железа прием железосодержащих препаратов нужно совмещать с приемом антиоксидантов: витаминов С и Е, а также препаратов меди.

При хроническом избытке железа, его отложении в тканях и органах (сидероз), применяют кровопускания, используют гепатопротекторы, комплексоны (дефероксамин), препараты цинка и др.

Кобальт. Входит в состав витамина В₁₂ (цианкобаламина), который играет важную роль в формировании эритроцитов (при недостатке -злокачественное малокровие), весьма эффективно влияет на обмен веществ, в первую очередь на синтез белков, а также обладает способностью восстанавливать -S-S- группы, участвующие в процессах блокирования и утилизации токсичных элементов.

В желудочно-кишечном тракте человека есть бактерии, которые вырабатывают достаточное количество витамина В₁₂. Злокачественная анемия связана с нарушением его всасывания в кровь. Поэтому прием таблеток мало эффективен. Для улучшения состояния больных необходима инъекция витамина в кровь.

Процесс кроветворения у человека и животных может осуществляться только при нормальном взаимодействии трех биоэлементов - кобальта, меди и железа. Кобальт повышает усвоение железа, кроме того, участвует в образовании гормонов щитовидной железы, угнетает обмен йода, способствует выделению воды почками.

Избыток кобальта устраняется из организма с помощью хелатирующих препаратов, содержащих N-ацетил-L-цистеин.

Никель. Установлено, что поджелудочная железа богата никелем. Никель способствует синтезу гемоглобина, продлевает действие инсулина, влияет на ферментативные процессы, окисление аскорбиновой кислоты, ускоряет переход тиольных групп в дисульфидные. Под влиянием никеля в организме вдвое возрастает выведение кортикостероидов с мочой, усиливается антидиуретическое действие экстракта гипофиза.

При интоксикации никелем следует проводить хелатирующую терапию.

В медицине никель применяется при изготовлении имплантантов.

Молибден. Входит в состав многих ферментов, например, нитрогеназы (катализирует реакцию фиксации азота N₂ —> NH₃), нитрагредуктазы (катализирует реакцию восстановления нитрат-иона до нитрит-иона, при этом Мо⁺⁵ переходит в Мо⁺⁶), ксантиноксидазы (катализирует реакцию превращения пуриновых оснований в мочевую кислоту, при избытке молибдена почки не успевают выводить из организма мочевую кислоту, возникают такие заболевания как подагра), сульфитоксидазы (катализи­рует окисление сульфита в сульфат), альдегидоксидазы (катализирует реакцию окисления альдегидов в карбоновые кислоты). Молибдат аммония (NH₄)₂MoO₄ - качественный реактив на фосфаты (используется в санитарной гигиене, токсикологии, агрохимии и т.д.).

Дефицит молибдена устраняют введением молибденсодержащих препаратов.

Для снижения токсического действия избыточного количества молиб­дена необходимо использовать препараты, которые содержат медь, а также серу (метионин, унитиол, тиосульфат натрия и др.).

Медь. Входит в состав медьсодержащих ферментов (различных оксидаз, супероксиддисмутазы, цитохромоксидазы). Ведущую роль в метаболизме меди играет печень, поскольку здесь синтезируется белок цсрулоплазмин, обладающий ферментативной активностью и участвую­щий в регуляции гомеостаза меди. Медь является жизненно важным элементом, который входит в состав многих витаминов, гормонов, ферментов, дыхагельных пигментов (например, гемоцианина - пигмента крови моллюсков и ракообразных, у которых "голубая кровь"), участвует в процессах обмена веществ, в тканевом дыхании и т.д. Медь повышает устойчивость организма к некоторым инфекциям, связывает микробные токсины и усиливает действие антибиотиков, способствует усвоению железа.

Сульфат меди(II) - вяжущее, прижигающее и антисептическое средство. Соли меди используют также в виде мазей при воспалительных процессах слизистых оболочек, в физиотерапии. Медь в сочетании с железом применяется при лечении детей с гипохромной анемией. Медьсодержащие препараты используют в лечении и профилактике заболеваний опорно-двигательного аппарата, гипотиреоза.

Для коррекции недостатка и избытка меди в организме применяют дието- и хелатотерапию, а также гепатопротекторы, желчегонные средства и препараты, содержащие цинк, бор, молибден.

Серебро. Концентрация иона серебра, равная 10^-8 моль/л, уже оказы­вает бактерицидное действие. Это используется для обеззараживания и хранения воды ("святая вода", путешественники используют специальные посеребренные фильтры для очистки природной воды и т.д.). Препараты колларгол и протаргол - коллоидные растворы серебра - используют в медицине при эрозиях, язвах, трещинах, остром конъюнктивите, трахоме, а также для промывания мочеиспускательного канала и мочевого пузыря. Препарат "аммарген" [Ag(NH₃)₂]OH оказывает противовоспалительное действие, предотвращает на ранних стадиях заражение крови. Нитрат серебра (ляпис) обладает прижигающим, вяжущим и бактерицидным действием.

Серебро относят к потенциально токсичным и к потенциально канцеро­генным элементам, так как оно может блокировать тиололые группы ферментных систем (см. выше).

С целью выведения из организма избытка серебра назначают средства дренажного действия на органы, накапливающие серебро (печень, почки). а также препараты меди (для повышения активности медьзависимы* ферментов). Кроме того, показаны симптоматические средства и проведе­ние хелатирующей терапии.

Золото. Ауротерапия - лечение препаратами золота. Они использова­лись при лечении туберкулеза, ревматоидного артрита, проказы, сифилиса, эпилепсии, глазных болезней, злокачественных опухолей. В настоящее-время препараты на основе различных солей золота (ауранофин, кризанол и др.) используются в терапии больных ревматоидными и псориатичес-кими артритами, красной волчанкой. Коллоидный раствор радиоактивного изотопа золота Аи ¹⁹⁸ используется в терапии рака.

Интоксикация золотом, например, при длительном лечении ревматоид­ного артрита, снимается использованием комплексонов (БАЛ, D-пеницил-ламин).

Цинк. Цинк не проявляет переменной валентности. Видимо поэтому его биокомплексы принимают активное участие во многих биохимических реакциях гидролиза, идущих без переноса электронов. Известна большая группа цинксодержащих ферментов, например, карбоангидраза (катализи­рует в эритроцитах реакцию превращения углекислого газа в угольную кислоту и обеспечивает нормальное дыхание), карбоксипептидаза (катали­зирует реакцию гидролиза пептидной связи), различные гидролазы. В медицине используется препарат - цинк-инсулин. Недостаток цинка приводит к замедлению роста животных, нарушению кожного и волося­ного покрова, расстройству половой функции. Существует предполо­жение, что карликовые племена обитали на землях, обедненных цинком.

В медицине применяются многие препараты цинка, например, ZnSO₄ -глазные капли, препарат для определения свертываемости крови, ZnCl₂ -прижигающее, вяжущее, антисептическое средство, ZnO - основа мазей для лечения кожных заболеваний. Цинк применяют в радиоизотопной диагностике, в том числе, как метку для цинксодержащих ферментов. В последнее время соединения цинка стали широко применять в эндокринологии, при лечении иммунодефицитных состояний.

Для коррекции дефицита цинка в организме следует увеличить его поступление с пищей, богатой белком животного происхождения, ограничить употребление спиртных напитков, использовать препараты, содержащие цинк в виде хелатных соединений: аспарагинаты, глюконаты, пиколинаты и т.д. При существенном дефиците цинка можно назначать для инъекций препарат "ацизол", в котором -цинк находится в виде соединения с имидазолом.

Кадмий. Значительная токсичность кадмия связана с его сродством к нуклеиновым кислотам. Доказана роль кадмия в индукции рака легких и рака почек у курящих^ развитии патологии предстательной железы. По причине близких размеров ионных радиусов Cd(II), Hg(II) и Са(II), хроническая интоксикация кадмием и ртутью приводит к замещению в костной ткани ионов кальция ионами кадмия и ртути. При этом снижается прочность костей. Описано массовое отравление 'кадмием жителей Японии, вызвавшее остеомаляцию, нефропатию, болезненность и пере­ломы костей, получившее название "болезни Итай-Итай".

Кадмий обнаруживается в составе белка - "металлотионеина", функция которого заключается в связывании и транспортировке тяжелых металлов и их детоксикации.

В медицинских целях сульфат кадмия используют при проведении исследований свертываемости крови.

При остром и хроническом отравлении кадмием назначают комплек-соны (СаNa₂-ЭДТА, димеркаптоянтарную кислоту) в комбинации с гемо­диализом и введением глютатиона, а также симптоматические средства -диуретики, стероиды и др.

Ртуть. Используется при изготовлении различных медицинских приборов: термометров, манометров, ртутно-кварцевых ламп и т.д. Пары ртути очень ядовиты (ПДК равна 0,01 мг/м³). Ртуть - жидкий металл, который способен растворять другие металлы. При этом образуются твердые сплавы - амальгамы. В стоматологии издавна применяли амаль­гамы серебра и кадмия. Они химически инертны, легко размягчаются при нагревании и поэтому легко формуются.

Растворимая соль ртути(II) - сулема НgС1₂ (яд и антисептик) - очень токсична из-за наличия ковалентных связей. Сулема не подвергается гидролизу, поэтому ртуть не осаждается в этом случае в виде основных солей (доза препарата, приводящая к гибели 50% испытуемых животных LD_5o = 0,136 ммоль/кг). Очень разбавленные (1:1000) водные растворы сулемы применяются для дезинфекции.

Труднорастворимые соединения ртути вследствие меньшей токсич­ности применяются в медицине как лекарственные средства, например, каломель Hg2Cb - антисептик и слабительное (в ветеринарии), HgO и HgS применяются для лечения кожных заболеваний.

Наряду с обычными солями ртуть легко образует металлорганические соединения типа RHgX и R₂Hg. С точки зрения токсикологии наиболее важными являются метилртутные соединения, так как они могут образовываться в организме за счет метилирования биосубстратами пиколинаты и т.д. При существенном дефиците цинка можно назначать для инъекций препарат "ацизол", в котором -цинк находится в виде соединения с имидазолом.

Кадмий. Значительная токсичность кадмия связана с его сродством к нуклеиновым кислотам. Доказана роль кадмия в индукции рака легких и рака почек у курящих^ развитии патологии предстательной железы. По причине близких размеров ионных радиусов Cd(II), Hg(II) и Са(II), хроническая интоксикация кадмием и ртутью приводит к замещению в костной ткани ионов кальция ионами кадмия и ртути. При этом снижается прочность костей. Описано массовое отравление 'кадмием жителей Японии, вызвавшее остеомаляцию, нефропатию, болезненность и пере­ломы костей, получившее название "болезни Итай-Итай".

Кадмий обнаруживается в составе белка - "металлотионеина", функция которого заключается в связывании и транспортировке тяжелых металлов и их детоксикации.

В медицинских целях сульфат кадмия используют при проведении исследований свертываемости крови.

При остром и хроническом отравлении кадмием назначают комплек-соны (СаNa₂-ЭДТА, димеркаптоянтарную кислоту) в комбинации с гемо­диализом и введением глютатиона, а также симптоматические средства -диуретики, стероиды и др.

Ртуть. Используется при изготовлении различных медицинских приборов: термометров, манометров, ртутно-кварцевых ламп и т.д. Пары ртути очень ядовиты (ПДК равна 0,01 мг/м³). Ртуть - жидкий металл, который способен растворять другие металлы. При этом образуются твердые сплавы - амальгамы. В стоматологии издавна применяли амаль­гамы серебра и кадмия. Они химически инертны, легко размягчаются при нагревании и поэтому легко формуются.

Растворимая соль ртути(II) - сулема НgС1₂ (яд и антисептик) - очень токсична из-за наличия ковалентных связей. Сулема не подвергается гидролизу, поэтому ртуть не осаждается в этом случае в виде основных солей (доза препарата, приводящая к гибели 50% испытуемых животных LD_5o = 0,136 ммоль/кг). Очень разбавленные (1:1000) водные растворы сулемы применяются для дезинфекции.

Труднорастворимые соединения ртути вследствие меньшей токсич­ности применяются в медицине как лекарственные средства, например, каломель Hg2Cb - антисептик и слабительное (в ветеринарии), HgO и HgS применяются для лечения кожных заболеваний.

Наряду с обычными солями ртуть легко образует металлорганические соединения типа RHgX и R₂Hg. С точки зрения токсикологии наиболее важными являются метилртутные соединения, так как они могут образовываться в организме за счет метилирования биосубстратами

поступивших в организм соединений ртути. В отличие от неорганических солей ртути, они способны проникать в клеточные мембраны и накапливаться в жировой ткани.

В сельском хозяйстве применяется ртутный пестицид — гранозан C₂H₅HgCl, обладающий высокой токсичностью. В связи с применением ртутных пестицидов наблюдались неоднократные массовые отравления людей (болезнь Минамата) в Японии (жителей прибрежных районов рыбой) и в Италии (растениями, опрыскиваемыми ртутными гербици­дами).

При умеренном накоплении ртути в организме возможно назначение мочегонных средств, а также препаратов, содержащих селен, серу, цинк и витамин С. Отравление ртутью лечат комплексонами (БАЛ, унитиол, димеркаптоянтарная кислота).

Хром. Входит в состав ферментов: трипсина (пищеварение), фосфат-глитамазы. Участвует в регуляции синтеза жиров и обмена углеводов, способствует превращению избыточного количества углеводов в жиры, является регулятором уровня сахара в крови, способствует структурной целостности молекул нуклеиновых кислот, участвует в регуляции работы сердечной мышцы и функционировании кровеносных сосудов, способствует выведению из организма токсинов, солей тяжелых металлов, радионуклидов.

Для коррекции недостатка и избытка хрома в организме используют хелатотерапию. При недостатке применяют аспарагинат или пиколинат хрома(Ш). Интоксикацию хромом лечат унитиолом с аскорбиновой кислотой.

Марганец. В организме марганец образует металлокомплексы с белками, нуклеиновыми кислотами, АТФ, АДФ, отдельными аминокисло­тами. Содержащие марганец ферменты: аргиназа, холинэстераза, фосфо-глюкомутаза, пируваткарбоксилаза. Атомный радиус марганца близок к атомным радиусам магния, железа, цинка, по этой причине он может замещать эти металлы в комплексах с биолигандами. Поэтому марганец ускоряет образование хлорофилла, воздействует на перенос энергии в организме, влияет на процессы деления, размножения и кроветворения. Ускоряет образование антител, нейтрализующих вредное влияние чужеродных белков (внутривенное введение раствора MnSO₄, например, спасает от укуса паука каракурта). Марганец участвует в синтезе и обмене нейромедиаторов в нервной системе, регуляции обмена витаминов С, Е, группы В, холина, меди, препятствует свободно-радикальному окислению, обеспечивает стабильность структуры клеточных мембран и нормальное функционирование мышечной и соединительной ткани, снижает уровень липидов в организме.

При отравлении марганцем применяют дието- и хелатотерапию.

Натрий. Участвует в передаче нервных импульсов, формирует потенциал действия путем обмена с ионаму калия, необходим для поддержания нейро-мышечной возбудимости и работы Na⁺-K⁺ насоса, способствует удержанию воды в тканях, участвует в гидратации белков, в транспорте аминокислот, Сахаров, различных анионов через мембраны клеток, является источником соляной кислоты для желудочного сока.

Хлoрид натрия - основной компонент физиологического и гипертони­ческих растворов; соль NаНСОз входит в состав гидрокарбонатного буфера, используется при ацидозе; Na₂SO4 применяется при отравлении солями бария и свинца.

Нарушение обмена натрия в организме можно регулировать с помощью диеты с пониженным или повышенным содержанием натрия в продуктах, а также с помощью солевых растворов типа регидрона или диуретиков.

Калий. Основные функции в организме: поддержание кислотно-основного равновесия, нервно-мышечной возбудимости и проводимости, обеспечение межклеточных контактов и биоэлектрической активности клеток, участие в нервной регуляции сердечных сокращений, поддержание водно-солевого баланса, осмотического давления, нормального уровня кровяного давления. Калий выполняет роль катализатора при обмене углеводов и белков, обеспечивает выделительную функцию почек.

В медицине соли калия используются в качестве мочегонных и слабительных средств.

Магний. Входит в состав хлорофилла, активирует ферменты синтеза и распада АТФ. Обусловливает жесткость воды. В медицине находит приме­нение MgSO₄, который уменьшает спазмы сосудов, снижает артериальное давление, а также является слабительным, желчегонным и болеутоляющим средством при спазмах желчного пузыря. Магний известен как противострессовый биоэлемент, способный создавать положительный психологический настрой. Укрепляет иммунную систему, обладает антиаритмическим действием, способствует восстановлению сил после физических нагрузок. Оксид магния используется при повышенной кислотности желудочного сока.

При недостаточном поступлении магния в организм необходимо избегать психических и нервных нагрузок, увеличить потребление магний-содержащих препаратов (аспарагината, цитрата магния в сочетании с витаминами группы В), включая и кальциево-магниевые минеральные воды. При лабораторно подтвержденном состоянии избыточного содер­жания магния в организме назначают препараты кальция, марганца, кобальта, нарушающие усвоение магния (антагонисты).

Кальций. Входит в состав костной ткани, улучшает свертывание крови, снимает спазмы сосудов, обусловливает жесткость воды. При недостатке кальция наблюдаются нарушение роста, мышечные судороги, искривление

костей скелета. Хлорид, глюконат и лактат кальция применяются для лечения неврозов, а также как противоаллергические, противоотечные, противовоспалительные средства. Глицерофосфат кальция назначают как общеукрепляющее средство при недостаточном питании, переутомлении, истощении нервной системы, рахите. Хлорная известь, содержащая СаОСl₂ - дезинфицирующее и дегазирующее средство. Сульфат кальция используется при изготовлении гипсовых повязок.

Для нормализации баланса кальция в организме при его недостатке используют диетотерапию, а также оксид и соли кальция: карбонат, цитрат, глицерофосфат, сульфат, аспартат. При избытке применяют антагонисты кальция - магний, фосфор, цинк, железо. Они замедляют усвоение кальция и частично выводят его из организма. В крайних случаях назначают комплексоны, например, ЭДТА.

11билет.

1) окислит – в-во, содержащее элемент, который принимает электроны и понижает степень окисления.

Восстановит – в-во, содержащее элемент, который отдает электроны и повышает степень окисления.

Окислитель принимая электроны приобретает восстановительные своиства превращаясь в сопрженный восстановитель и наоборот.

Окислитель + n e -> сопряженный восстановитель.

Соединения в низжей возможности степени окисления - восстановители ибо могут лишь отдавать электроны и повышаь свою степень окисления.

Соединения с высшей возможной степенью окисления – окислители ибо способны принимать электроны и понижать свою степень окисления.