Токсична дія

Іон Ве²⁺ проявляє загальнотоксичну, алергічну, канцерогенну, ембріотоксичну і подразнюючу (для розчинних сполук) дію. При вдиханні спосте­рігається берилоз. Ве²⁺ також змінює імунобіологічний стан та активність ферментів, каталізуючих енергетичні процеси (лужна фосфатаза та ін.), що призводить до дисбалансу деяких мікроелементів та зниження альбуміно-глобулінового коефіцієнту. Про ефект свідчить поява низькомолекулярних білків, ушкодження ДНК і РНК, поява комплексних ендо- та екзогенів.

Сполуки Магнію малотоксичні, оскільки повільно всмоктуються та швидко виділяються, але великі кількості негативно впливають на орга­нізм.

Кальцій - важливий біоелемент, тому його токсична дія можлива при потраплянні в організм дуже великих доз, що супроводжується збіль­шенням вмісту Кальцію в крові, кальцинурією, посиленням кальцифікації і послабленням процесів регенерації. Оксид та гідроксид Кальцію прояв­ляють сильну припікальну дію на шкіру та слизові оболонки.

При надлишку Стронцію в організмі уражуються в першу чергу кістки, печінка, кров. Найбільш характерний прояв токсичної дії Стронцію - уровська хвороба, яка проявляється у підвищеній крихкості та деформації кісток. Стронцій проявляє зоогенний ефект, хлорид Стронцію - місцево-анестезуючу дію.

При гострому отруєнні сполуками Барію уражуються міокард, нер­вова система, судини; при хронічному - кістки, кістковий мозок, печінка. Барій не проникає в цитоплазму, а сорбується клітинною мембраною. Барій має холінолітичний ефект, викликає гіпокаліємію; полісульфідні похідні пригнічують клітинне дихання подібно до ціанідів. Барій витісняє з кісток Кальцій, що призводить до остеопорозу. Барій проявляє слабку мутагенну дію.

Самостійна робота: Лікарські засоби, що вміщують елементи-

органогени.

Сучасними фізико-хімічними методами встановлено, що в живих організмах, їхніх тканинах і органах у тій чи іншій кількості знаходяться більше 70% відомих хімічних елементів, причому 99% маси людського тіла становлять так звані макроелементи (табл.1)

Таблиця № 1.

Як видно з табл.1, маса людського тіла на 93 % складається з чотирьох елементів: Карбону, Оксигену, Гідрогену і Нітрогену; ще 2,85 % складають Кальцій, Фосфор, Сульфур, Калій. І тільки близько 1 % маси людського тіла припадає на Натрій, Хлор, Магній, Ферум та інші елементи періодичної системи.

За кількісним вмістом в організмі хімічні елементи умовно поділяють на макроелементи [10^-2 % мас. і більше] - це С, Н, О, N, Р, S, Na, Са, К, Мg, СІ - і мікроелементи [10^-3 – 10^-12 % мас. і менше] - це Мn, Сu, Zn, Со, Fе, І, Мо та ін. Елементи, що містяться в кількостях менш 10^-12 % мас., іноді називають ультрамікроелементами. Однак така класифікація не вказує на роль і значення в організмі того чи іншого елемента.

У медичній практиці знайшли широке застосування препарати, що містять наступні макро- і мікроелементи: С, Н, О, N, Р, K, К, Nа, Са, Мg, СІ, Сu, Fе, Со, Mn, Zn, І, Sе, V, Мо, Р, Вг, Сг, В, Sі, Аg, Ni, Ті, Li, Sn, Ве, Нg, U. Класичним прикладом застосування мікроелементів у медицині є викорис­тання Йоду для профілактики і лікування ендемічного зоба. З цією метою застосовуються як неорганічні йодиди (КІ, NаІ), так і органічні сполуки Йоду (йодбегенат, йодинол, йодомарин), а також препарати "ЙМ" (розчин солей Йоду і Купруму), "ЙК" (розчин солей Йоду і Кобальту). Макси­мальні дози Йоду для дорослих: разова - 0,02 г, добова - 0,06 г. Якщо приймати препарати Йоду в комплексі з препаратами Купруму, то в два рази підвищується ефективність лікування дітей, хворих ендемічним зобом, у порівнянні з прийомом одного тільки Йоду (добова доза КІ - 0,130 мг, СuSО₄ - 2 мг).

Міцно ввійшли в медичну практику препарати Феруму, Купруму, Кобальту, Мангану, Цинку, Сульфуру, Літію й інших мікроелементів, їх призначають при лікуванні багатьох захворювань, наприклад анемій, у тому числі пов'язаних з вагітністю і пологами, дисфункціональних і післяпологових маткових кровотеч, захворювань нирок (ниркова пато­логія), атеросклерозу, гіпертонічної хвороби, туберкульозу, при лікуванні деяких захворювань периферичної нервової системи, психічних захворю­вань (епілепсія, шизофренія), а також для нормалізації вуглеводного обміну при цукровому діабеті, для стимуляції родової діяльності і т.д. При анеміях різної етіології призначаються розчини солей Со, Си, Мn по 5мг кожного мікроелемента в день у перерахуванні на метал (у 1 мл розчину міститься по 1 мг кожного металу); такий розчин призначається хворим у два прийоми по 2,5 мл на 40-50 мл молока. Крім того, хворим одночасно призначаються препарати Феруму. У медичній практиці застосовуються наступні препарати Феруму: залізо відновлене, феро-гематоген (11-12 % Fе відновленого і суха кров великої рогатої худоби), гліцерофосфат Феруму (містить 18 % Fе₂O₃ і 15 % Р), лактат Феруму, гемостимулін (гематоге­ну сухого 25 %, лактату Феруму 50 %, сульфату Купруму (II) 1 % і глюкози 24 %), сульфат Феруму (II), таблетки БЛО [містять по 0,28 г сульфа­ту Феруму (II)], ферамід (комплексна сполука хлориду Феруму (III) з амі­дом нікотинової кислоти), ферковен (препарат для внутрішньовенного введення, що містить у 1 мл розчину 0,02 г Fе і 0,00009 г Со) та ін. Зі сполук Кобальту, застосовуваних при анеміях, слід зазначити коамід (комплексна сполука Кобальту з амідом нікотинової кислоти), ціанкобаламін (вітамін В₁₂), кобальт-30 (0,1 %-ний розчин призначається підшкірне по 1-2 мл у день).

У комплексному лікуванні пізніх токсикозів вагітності застосовується препарат кобальт-8 (комплексна сполука Кобальту з тіаміном (вітаміном B₁)) у вигляді 2 %-ного водного розчину по 1-2 мл підшкірне протягом 7-10 днів і паралельно по 1 мл водного 0,1 %-ного розчину міді-1 [комп­лексна сполука Купруму з нікотиновою кислотою (вітаміном РР)].

При дисфункціональних маткових кровотечах застосовуються СuSО₄ ^. 5Н₂О, СоSО₄ ^. 7Н₂О і МnSО₄ ^. 7Н₂О з розрахунку 6 мг на добу кожного елемента в перерахунку на метал. Для стимуляції родової діяльності, а також при післяпологових маткових кровотечах, застосовуються внутрішньом'язово СоС1₂ у вигляді 2 %-ного розчину (одноразово в кількості 2 мл).

З лікувальною метою при атеросклерозі призначаються препарати цинку (сіль Цинку і валеріанової кислоти), добова доза 0,1 г (по 0,05 г два рази на день), а також Мангану (МnSО₄, МnС1₂) у дозі 0,1 мг/кг маси тіла. Препарати Купруму (СuSО₄ ^. 5Н₂О й ін.) застосовуються для нормалізації вуглеводного обміну при цукровому діабеті. Систематичне застосування мікродоз Купруму при діабеті легкої і середньої форми дає позитивний терапевтичний ефект і без застосування інсуліну. При важкій формі діабету комбіноване застосування Купруму та інсуліну дає можливість зменшити дозу інсуліну в 3-4 рази, що особливо важливо при сполученні діабету з атеросклерозом, оскільки інсулін підвищує тонус коронарних судин.

У психоневрологічній практиці застосовуються так звані тіолові пре­парати (що містять НS^--групу), а також інші сполуки, серед яких слід зазначити британський антилюїзіт, або БАЛ, унітіол, дікантол та ін. Для лікування епілепсії застосовуються солі Купруму з деякими амінокисло­тами, наприклад лейцину в дозі 0,01 г. При лікуванні хворих шизофренією використовуються солі Сu, Мn і інших мікроелементів, наприклад довенно вводять 0,5 %-ний розчин КМnО₄ у дозі 1 мл. При деяких психозах як з профілактичною, так і з лікувальною метою застосовуються солі Літію. Препарати Мангану (МnСl) призначаються при комплексному лікуванні деяких захворювань периферичної нервової системи.

В даний час є багато даних про протипухлинну дію різних мікро­елементів. Наприклад, одержані експериментальні дані про затримуючий вплив Магнію на ріст злоякісних пухлин. Встановлено, що в злоякісних пухлинах збільшений вміст Калію. Там, де в грунті містяться великі кіль­кості Цинку, Феруму, Мангану, Бору, люди частіше хворіють на рак. У розвитку злоякісних пухлин певну роль відіграє Цинк. Пухлина, розро­стаючись, поглинає Цинк, і вміст його в пухлині збільшується, а в сиро­ватці крові зменшується. Злоякісні пухлини матки, грудної залози, шлунка й яєчників містять у чотири рази більше Купруму, ніж здорові тканини. Є відомості про протипухлинну дію сполук Флуору, Хрому (фосфат Хрому), Кобальту, Селену, Титану, Аргентуму, Літію та ін.

Радіологічний метод лікування злоякісних пухлин з переливанням крові і застосуванням засобів з протипроменевою дією, дає кращий ефект у сполученні цих засобів з мікроелементами, особливо сполуками Кобальту. Наприклад, коамід, швидко відновлюючи кількість еритроцитів, лейко­цитів, у більшості випадків сприяє продовженню променевої терапії без змушених перерв.

Добре розчинний і дисоціюючий ртуть дихлорид HgCl₃ ( сулема) володіє високою антимікробною активністю. Цей препарат застосовують для обробки шкіри рук, посуду, приміщень і т.д. Для дезінфекції металевих, предметів він не придатний, оскільки викликає корозію металів. У присутності білків активність ртуті дихлориду падає, тому для знезараження виділень хворих, що містять білкові компоненти, препарат не застосовують. Володіє вираженою дратівливою дією, у зв'язку з чим для обробки шкіри рук може бути використаний лише епізодично. Слід також враховувати, що ртуті дихлорид дуже токсичний. Ускладнюючим моментом є здатність речовини проникати через шкіру і слизисті оболонки і надавати несприятливу резорбтивну дію. При випадковому попаданні в шлунково-кишковий тракт препарат швидко всмоктується і викликає інтоксикацію.

Гостре отруєння ртутними сполуками, як правило, пов'язане з випадковим або навмисним прийомом ртуті дихлориду всередину. Воно виявляється болями в області живота, блювотою, проносом (результат припікаючої дії на слизисту оболонку травного тракту), а також змінами з боку центральної нервової системи (збудження, що змінялося пригноблен-ням) і серцево-судинної системи (гостра недостатність серця, колапс). Через 2-4 дні наростає симптоматика, пов'язана з некротичними змінами з боку нирок («сулемова нирка») і травного тракту (стоматит, виразковий коліт). Така локалізація поразок пояснюється тим, що основні шляхи виведення ртутних з'єднань включають нирки, а також товстий кишечник і слинні залози.

Лікування гострого отруєння ртуті дихлоридом полягає перш за все в попередженні всмоктування препарату (промивають шлунок, вводять вугілля активований, невеликі об'єми розчинів терпких речовин, молоко, яєчний білок). Промивання шлунку слід проводити з великою обережністю, оскільки препарат ушкоджує слизисту оболонку стравоходу і шлунку. Для інактивації, що всмоктався ртуті дихлориду вводять у н і т і о л, що містить сульфгідрильні групи. При вираженому порушенні функції нирок доводиться вдаватися до гемодіалізу. .

У разі хронічного отруєння ртутними препаратами (так званий меркуріалізм) вража-ється слизиста оболонка порожнини рота (стоматит), а також центральна нервова система, кровотворення і ін. Найчастіше - це результат професійного отруєння, пов'язаного з робо-тою з ртутними препаратами. У зв'язку з цим першим і основним заходом є усунення дже-рела отруєння. З лікувальною метою використовують унітіол. Крім того, слід прискорити виведення речовини з організму. Інша терапія - симптоматична.

 Біонеоганічна хімія

Лекція № 8 . Біогенні р-елементи, їхня біологічна

роль та застосування в медицині.

8.1 Органогени. Будова атомів р-елементів та хімічні властивості.

8.2 Властивості та біологічна роль органогенних елементів.

8.3 Інші біологічно важливі р-елементи (Селен. Іод, Бром, Флуор,

Бор, Силіцій, Алюміній. Станум, Плюмбум, Арсен).

Самостійна робота: Біологічна роль карбону та його неорганічних

сполук.

8.1 Органогени. Будова атомів р-елементів та хімічні

властивості.

До сімейства p-елементів входять елементи, в атомах яких заповню­ється р-підрівень зовнішнього енергетичного рівня. Це елементи

ІІІА (В - бор, Аl- алюміній, Gа- галій, Іn- індій, Тl- талій),

ІVА (С- карбон, Sі- силіцій, Gе- германій, Sn- станум, Рb- плюмбум),

VА (N- нітроген, Р- фосфор, Аs- арсен, Sb- стибій, Ві- бісмут),

VІА (О- оксиген, S- сульфур, Sе- селен, Тe- телур, Ро- полоній),

VІІА (F- флуор, Сl- хлор, Вr- бром, І- іод, Аt- астат)

і VIIIА (Не- гелій, Nе- неон, Аr- аргон, Кr- криптон, Хе- ксенон, Rn- радон) груп.

У VIIIА групі буде розглянутий s-елемент гелій (Не). Для р-елементів характерне заповнення електронами p-підрівня зовнішнього енергетичного рівня. Атоми цих елементів на зовнішньому рівні мають від трьох до восьми валентних електронів (два s- електронa і від одного до шести р-електронів). Слід зазначити, що тільки частина елементів р-сімейства є металами. Так, вже в ІІІА групі з'являються розходження у властивостях елементів. Атоми елементів цієї групи на зовнішньому енергетичному рівні мають по три електрони і повинні виявляти металічні властивості. Металічні властивості даних елементів зростають в порядку зростання їх атомних радіусів В →Аl→Gа → In →Tl, тобто бор прийнято відносити до неметалів, а алюміній і всі наступні - до металів. Радіус атома Алюмінію (0,143 нм) майже в півтора раза більший, ніж у Бору (0,089 нм). Крім того, в результаті великої кількості електронів у атома Алюмінію з'являється сильний ефект екранування. Це приводить до ослаблення зв'язку зовнішніх електронів з ядром і до зменшення потенціалу іонізації атома. Тому металічні власти­вості Алюмінію проявляють-ся значно сильніше, ніж Бору. Така особливість має місце в кожній групі - від ІІІА до VIIА. Кожна з цих груп починається типовими неметалами, а закінчується металами.

Р-елементи, розташовані у верхньому правому куту таблиці Д.І. Менделєєва, утворюють аніони. Вони мають змінний ступінь окислення і здібні до утворення різних кислот, причому, сила кислот зростає із збільшенням ступеня окислення елементів. Більшість р-елементів утворюють кисневі кислоти (Н₂SО₄, Н₃ВO₃ і ін.), тільки елементи VI і VII груп можуть утворювати безкисневі кислоти (Н₂S, НF, НС1, НВг і ін.).

По окислювально-відновних властивостях аніони ділять на аніони-окислювачі, в яких елемент має вищий ступінь окислення (NO^3-), аніони відновники з нижчим ступенем окислення (С1^-, Вг^-, S^2-) та нейтральні аніони, що не проявляють окислювально-відновних властивостей (CО₃^2-, РО₄^3-, SО₄^2-).

Сірчана кислота в концентрірованном вигляді може проявляти властивості окислюва-ча. Окислювально-відновні властивості деяких аніонів (NО^2-, SО₃^2-) залежать від умов проведення реакцій і можуть змінюватися.

З р-елементів - катіонів найбільше значення мають катіони Аl, Sn,Pb, Аs, Sb, Вi.

Гідроксиди цих елементів амфотерни (окрім Вi(ОН)₃). Р-елементи (окрім А1) утворюють катіони з різними ступенями окислення (від +2 до +5). Їх солі з сильними кислотами добре растворіми у воді (окрім сульфату і хлориду свинцю), володіють високою здібністю до реакції гідролізу по катіону. Катіони р-елементів схильні до утворення комплексних сполук унаслідок наявності вільних р-орбіталей. Комплексні сполуки вони утворюють як з неорганічними (хлорід-, бромід-, йодід-іони), так і з органічними лігандамі (алюмінон, дітізон).

У вищих ступенях окислення вони вступають в комплексообразованіє з негативно зарядженими іонами кисню, сірі, галогенідів, утворюючи комплексні аніони типа АsO₄^3- [SbСl₆]. На утворенні комплексів засновані реакції виявлення А1³⁺, Вi³⁺, Рb²⁺ і інших іонів.

Через амфотерності гідроксиди р-елементів переходять в аніони кислот в лужному середовищі, в кислому ж середовищі вони існують у вигляді катіонів.

Як ті , що володіють змінною валентністю р-елементи легко вступають в реакції окислення-відновлення.

З біологічної точки зору для цієї групи елементів характерно те, що з тридцяти р-елементів п'ять (С, О, N, Р, S) відносяться до органогенів, що відіграють, як відомо, дуже важливу роль у живих організмах.

8.2 Властивості та біологічна роль органогенних елементів.

До VА групи елементів періодичної системи Д.І.Менделєєва належать Нітроген N, Фосфор Р, Арсен Аs, Стибій Sb та Бісмут Ві. Атоми елементів VА групи мають п'ять валентних електронів: два електрони знаходяться на s-підрівні і три на p-підрівні зовнішнього енергетичного рівня (s²p³). У сполуках з Гідрогеном і металами найбільш характерний ступінь окиснення для них -3. В оксигенвмісних сполуках усі елементи виявляють позитивні ступені окиснення.

Від Нітрогену до Вісмуту слабшають неметалічні властивості. Нітро­ген та Фосфор типові неметали, Арсен та Стибій - амфотерні, а у Бісмута переважають металічні властивості і його розглядають як метал.

Методи добування

Азот (двоатомна молекула Нітрогену) у промисловості добувають розділенням зрідженого повітря, а у лабораторії розкладом нітриту амонію:

NH₄NO₂ = N₂↑ + 2Н₂О.

Фосфор добувають відновленням фосфориту карбоном у присутності піску в електропечах:

Са₃(РО₄)₂ + 5С + 3SіО₂ = ЗСаSiO₃ + 5СО↑ + 2Р.

Арсен, Стибій та Вісмут добувають відновленням карбоном їх оксидів:

Аs₂О₃ + ЗС = 2Аs + ЗСО↑.

Фізичні властивості

Азот (N₂) - безбарвний газ без кольору та запаху. Фосфор утворює три алотропні видозміни: білий фосфор (складається з молекул Р₄) при дії світла полімеризується з утворенням червоного фосфору; червоний фосфор (полімерної будови) при нагріванні і атмосферному тиску переходить у білий фосфор. При нагріванні і підвищеному тиску червоний фосфор перетворюється на чорний (полімер просторової будови). Арсен існує у вигляді двох алотропних видозмін: сірий твердий "кристалічний" та "аморфний". Стибій - сірий крихкий метал. Вісмут - легкоплавкий метал.

Нітроген

У природі основна частина нітрогену знаходиться у вільному стані ( N ₂ ). З неорганічних сполук є тільки натрієва селітра ( нітрат натрію NaNO₃) на узбережжі Тихого Океану в Чилі. У складі складних органічних сполук ( білків, нуклеїнових кислот і ін.) нітроген присутній у всіх організмах.

Одним з найважливіших сполук азоту є аміак - NH₃. Він відрізняється великою реакційною активністю.

NH₃ + HCl = NH₄Cl - хлорид амонія ( нашатир)

Медико-біологічне значення нітрогену і його сполук

Нітроген є складовою частиною білків, вітамінів, гормонів. Нітрогенові основи входять до складу ДНК і РНК; біологічно активні речовини, що містять нітроген грають важливу роль в обміні речовин. Неорганічні і органічні нітрати і нітрит застосовуються в медичній практиці (нітрогліцерин, аміднітріт, нітрат натрію та ін.)

У медицині застосовують рідкий нітроген (кріотерапія) в дерматологічній практиці. Оксид нітрогену (II) в суміші з киснем використовують для наркозу. Нітрит володіє спазмолітичним і коронарнорозширюєчією дією. Проте деякі сполуки нітрогену є отруйними для живих організмів.

Отруйна дія оксидів нітрогену та солей нітрогенової кислоти пов'язана з тим, що гемоглобін переходить в метгемоглобін, що містить тривалентне залізо. А оскільки тривалентне залізо не володіє здатністю переносити кисень легенів до тканин те наступає кисневе голодування тканин. Тому перша допомога полягає у вдиханні чистого кисню (необхідно підвищити парціальний тиск кисню). Забезпечення повного спокою тому хто постраждав і прийому всередину великої кількості молока.

При отруєнні парами аміаку спостерігається поразка слизистої оболонки очей і дихальних шляхів (задишка і далі запалення легенів). Це пояснюється тим, що аміак розчиняється у волозі легенів. Засоби першої допомоги: свіже повітря, рясне промивання очей водою, вдихання водяної пари (з додаванням оцту) або пари розпорошеного фізіологічного розчину. Внутрішньовенно - ізотонічний розчин NаCl.

При шлункових отруєннях аміаком для нейтралізації необхідно пити дуже слабкий розчин оцтової кислоти або лимонний сік, промити шлунок, а потім дати рослинне масло, молоко або яєчний білок.

Фосфор і його сполуки.

Фосфор - це неметал сімейства р-елементів, найближчий аналог нітрогену. Заряд атома рівний +15 (відповідно, порядковий номер в періодичній таблиці - 15). П'ятнадцять електронів розміщуються на трьох енергетичних рівнях; електронна формула атома фосфору -1s²2s²2р⁶3s²3р³.

У своїх сполуках фосфор проявляє валентності, рівні III і V; ступені окислення (найбільш характерні): -3, 0, +3, +5. Відносна електронегативність фосфору значно нижча, ніж у галогенів, оксигену, нітрогену. Тому неметалічні властивості виражені слабкіше і відновна активність переважає над окислювальною.

Фосфін РН₃

Воднева сполука - РН₃, гідрид фосфору, або фосфін (аналог аміаку NН₃). Це безбарвний газ з часниковим запахом, малорозчинний у воді, добре розчинюється в органічних розчинниках. Фосфін - дуже отруйна речовина; він використовувався як одна з перших бойових отруйних речовин.

На відміну від аміаку, при безпосередньому з'єднанні простих речовин фосфору і водню фосфін не утворюється ні за яких умов. Його отримують непрямим шляхом:

дією соляної кислоти на фосфіди металів, Приклад:

Са₃Р₂ + 6НС1 = 2РН₃↑ + ЗСаС1₂

Фосфін в невеликих кількостях утворюється в природі при гнитті багатих фосфором органічних сполук. Одночасно з фосфіном утворюється ще одне гідрогенова сполука фосфору - діфосфін Р₂Н₄. Пари діфосфіна займаються і підпалюють газоподібний фосфін.

Цим пояснюється поява так званих «блукаючих вогнів» в таких місцях як кладовища, болота.

Медико-біологічне значення фосфору

Фосфор входить до складу всіх живих організмів. У тілі людини фосфору припадає на частку приблизно 1,16 % ваги; з них дві третини містяться в кістковій тканині, а решта частини розподіляється в м'язовій, нервовій і мозковій тканинах.

Фосфор у вигляді фосфат іона виявлений в крові; ефіри фосфорної кислоти містяться у фосфоліпідах; гидроксиапатіт міститься в тканинах кісток і зубів.

Фосфорна кислота входить до складу нуклеїнових кислот ДНК і РНК, що беруть участь в процесах передачі спадковості і функціонування кліток, а також є складовою частиною багатьох коферментів.

Сполука АТФ (аденозинтрифосфат) забезпечує енергією більшість ендоергичних процесів, що протікають в живих організмах.

Фосфати виконують важливу функцію в підтримці рН крові. У медицині застосовують АТФ - Nа, гліцерофосфат кальцію і ін.

Фосфати металів - одні з найбільш безпечних для людини з'єднань. Вони необхідні для живлення, додаються в тонізуючі і лікарські препарати, зубні пасти.

Головну підгрупу VI групи утворюють елементи оксиген (О), сульфур (S), селен (Se), теллур (Те) і полоній (Ро), що мають групову назву «халькогени», що в перекладі означає «рудоформувачі».

Будова зовнішнього електронного шару атомів цієї підгрупи ns²np⁴ . Однакова структура валентного рівня обумовлює схожість халькогенов: всі вони відносяться до сімейства р-елементів, є неметалами (окрім полонія). Маючи на зовнішньому шарі по 6 електронів, атоми даних елементів приєднують ті, що не дістають до октету 2 електрони, і в сполуках проявляють нижчий ступінь окислення, рівний, - 2.

Сульфур, селен, теллур і полоній утворюють також стійкі сполуки, в яких вони проявляють позитивні ступені окислення.

Оксиген по електронегативності поступається флуору, тому в єдиному з'єднанні Оf2 його ступінь окислення позитивний (+2). У переважній більшості сполук оксисен має постійний ступінь окислення, рівний -2.

Наявність двох неспарених електронів обумовлює типову для всіх халькогенів валентність, рівну II.

У атомів всіх халькогенов (окрім кисню) у збудженому стані може збільшуватися число неспарених електронів за рахунок переходу електронів з nр- і

ns-підрівнів на вільний nd-підрівень. При цьому можливі наступні валентні стани атомів:

B = IV B = VI

Сульфур, селен і теллур в сполуках з оксисеном проявляють ступені окислення +4 і +6. Ці елементи утворюють оксиди типа ЕО₂ і ЕО₃, які мають кислотний характер. Відповідні гідроксиди є кислотами .

Оксиген і його сполуки.

Оксиген - найпоширеніший на Землі елемент. Атоми оксигену складають приблизно половину всієї маси земної кори. У вигляді простої речовини О₂ цей елемент входить до складу атмосферного повітря, де його об'ємний зміст рівний ≈21%. У зв'язаному вигляді він є складовою частиною води, різних мінералів і гірських порід, багатьох органічних речовин.

Елемент оксиген складає 50-85% маси тканин рослин і тварин. У вільному стані кисень існує у вигляді двох алотропних модифікацій: О₂ - оксиген і О₃ -озон.

Оксиген О₂ за звичайних умов - газ без кольору і запаху; Ткип = -183°С; небагато важче за повітря, щільність 1,43. У воді малорозчинний: у 1 л її при н.у. розчиняється =0,07 г О₂. Рідкий оксиген - рухома, злегка голубувата рідина.

Озон О₃ за звичайних умов - газ синього кольору, з різким запахом; Ткип = -112 °С. Розчинність у воді вища, ніж у кисню. Рідкий озон – речовина темно-синього, майже чорного кольору. Вибухонебезпечний у всіх агрегатних станах, оскільки мимоволі розкладається з виділенням великої кількості енергії:

У природі озон існує у верхніх шарах атмосфери, утворюючи дуже тонкий так званий «озоновий шар», який захищає Землю і її мешканців від згубного ультрафіолетового випромінювання Сонця.

Оксиген - одна з самих хімічно активних речовин. Це обумовлено його високою окислювальною здатністю ( О₂⁰ + 4ё → 2О^-2 ) .

У оксигені згорають практично всі органічні речовини. Продуктами повного окислення є, головним чином, вуглекислий газ і вода. Наприклад, горіння етилового спирту на повітрі виражається рівнянням:

С₂Н₅ОН + 3О₂ → 2СО₂ ↑+ ЗН₂О

Ще сильнішим окислювачем є озон О₃, оскільки він утворює при розкладанні атомарний кисень. Озон може безпосередньо взаємодіяти навіть з галогенами, окисляючи їх до висщих оксидів. Якісно і кількісно озон визначають за допомогою наступної реакції:

О₃ + 2КI + H₂O = I₂↓ +2KOH + O₂ ↑

Медико-біологічне значення оксигену

Оксиген грає виключно важливу роль в природі. За участю оксигену здійснюється один з найважливіших життєвих процесів - дихання. Окислення оксигеном вуглеводів, жирів та білків служить джерелом енергії для живих організмів. Важливе значення має і інший процес, в якому бере участь оксиген, - тління і гниття загиблих тварин і рослин; при цьому складні органічні речовини перетворюються на простіші (зрештою в СО₂, Н₂О і N₂), а останні знов вступають в загальний круговорот. Єдиним джерелом, що поповнює атмосферу оксигеном, є життєдіяльність зелених рослин (процес фотосинтезу). Тому серйозною екологічною проблемою є збереження рослинного світу нашої планети.

Сполуки оксигену з гідрогеном

Вода

Вода - найпоширеніша на Землі речовина.

Поверхня земної кулі на 3/4 покрита водою (океани, морить, озера, льодовики). У великих кількостях вода також знаходиться в атмосфері і земній корі. Наша планета буквально просочена водою і оповита водяною парою. Загальні запаси вільної води на Землі складають 1,4 млрд. км³. Майже стільки ж води знаходиться у фізично та хімічно зв'язаному стані, наприклад в природних кристалогідратах: глауберовій солі Nа₂SО₄ • 10Н₂O, бокситах А1₂О₃ • nН₂O та ін.

Проте запаси прісної води, придатної для пиття і побутових потреб вельми обмежені. Тому в даний час охорона водних ресурсів і очищення стічних вод стали найбільш актуальними екологічними проблемами, що стоять перед людством.

Організми, тварин і рослин містять від 50 до 90 % води. У організмі людини вона складає близько 65 % від маси тіла.

Реакції гідратації - це приєднання води до речовини.

При гідратації кислотних оксидів утворюється кислота :

SO₂ + H2O = H₂SO₄ ; P₂O₅ + 3H₂O = 2H₃PO₄

При гідратації основних оксидів утворюються основи :

Na₂O + H₂O = 2NaOH ; BaO + H₂O = Ba(OH) ₂

Реакції гідролізу - це процес розкладання речовини в результаті обмінної взаємодії між молекулами речовини і молекулами води

Гідроліз солей ( розглядатись буде окремо).

Гідроліз карбідів металів

CaC₂ + H₂O = Ca(OH)₂ + C₂H₂↑

Карбід кальцію ацетилен

Перекис гідрогену.

Н₂О₂ - є безбарвною рідиною. Дуже вибухонебезпечна. У продаж поступає рідше 30% розчин - перигидроль, частіше 3% розчин.

Застосування Н₂О₂ в медицині .

Розчин перекису гідрогену (2,7-3,3 % ) є фармакопейним препаратом, застосовується як бактерицидний і кровоспинний засіб.

Бактерицидна дія пояснюється розкладанням Н₂О₂ в тканинах під дією ферменту каталази із звільненням молекулярного кисню, що окисляє різні органічні сполуки (зокрема, білки протоплазми мікроорганізмів), що приводить до загибелі мікроорганізмів.

Кровоспинна дія Н₂О₂ пояснюється рясним утворенням бульбашок кисню, на поверхні яких прискорюється процес переходу фібріногена у фібрин. Що утворюється при розкладанні Н₂О₂ піна відносить з поверхні шкіри і з ранових порожнин частинки чужорідних тіл, згустки крові, гній, сприяючи механічному очищенню ран.

Сульфур та його сполуки.

Відносна електронегативність сульфуру набагато нижче, ніж у оксигену, тому порівняно з ним окислювальна здатність сульфура значною мірою ослаблена.

Проте, сульфур утворює стійкі сполуки з гідрогеном і металами, в яких знаходиться в ступені окислення -2. Але, на відміну від оксигену , сульфур існує в сполуках і в позитивному ступені окислення. До найбільш важливих сполук , що утворюються сульфуром, відносять : H₂S (S^-2) - сульфіди, S (S⁰) - вільна сірка

SO₂ (S⁺⁴) - сульфіти, SO₃ (S⁺⁶) - сульфати .

Сульфур - хімічно активний неметал. Відомі сполуки майже зі всіма елементами, окрім інертних.

Найважливішою сполукою сульфуру є сірчана кислота Н₂SO₄, де сульфур знаходиться у найвищому ступені окислення +6. Найбільше значення мають середні солі Н₂SO₄ - сульфат кальцію СаSO₄ (СаSO₄ ^. 2Н₂О - гіпс) і зовсім нерозчинна сіль ВаSO₄, яка виявляє сульфат - іони в розчинах ( це якісна реакція на сульфат- іони) :

SO₄^-2 + Ва⁺² = ВаSO₄↓

Значення тіосульфат- іонів (S₂O₃^-2 )

При нагріванні розчину Nа₂SО3 з порошком сульфуру утворюється натрій тіосульфат:

Nа₂SО₃ + S = Nа₂S₂О₃

З розчину виділяється кристалогідрат - Nа₂S₂О₃ ^.5Н₂О - натрій тіосульфат - сіль тіосірчаної кислоти Н₂S₂О₃.

Тіосірчана кислота дуже нестійка і розкладається на Н₂О, SO₂ і S. Натрій тіосульфат Nа₂S₂О₃ ^.5Н₂О застосовують в медичній практиці як протитоксичний, протизапальний і дезінфікуючий засіб. Як протитоксичний засіб, натрій тіосульфат використовують при отруєннях сполуками ртуті, свинцю, синильною кислотою і її солями. Механізм дії препарату, очевидно, пов'язаний з окисленням тіосульфат-іона до сульфіт-іона і елементного сульфуру :

S₂О₃^-2 → SO₃^-2 + S⁰

Іони свинцю і ртуті, що потрапляють в організм з їжею або повітрям, утворюють погано розчинні нетоксичні сульфіти:

Pb⁺² + So₃^-2 → PbSO₃↓

Цианід-іони взаємодіють з елементною сіркою, утворюючи менш отруйні тіоцианати:

CN^- + S⁰ → NCS^-

Застосовують натрій тіосульфат і для лікування корости. Після втирання в шкіру розчину Nа₂S₂О₃ роблять повторні втирання 6 %-ного розчину НСl. В результаті реакції з НС1 натрій тіосульфат розпадається на сульфур і діоксид сульфуру:

Nа₂S₂О₃ + 2НС1 = 2NaС1 + SО₂ + S↓ + Н₂О

які і надають згубну дію на коростявих кліщів.

8.3 Інші біологічно важливі р-елементи (Селен. Іод, Бром, Флуор,

Бор, Силіцій, Алюміній. Станум, Плюмбум, Арсен).

Біологічна роль елементів ІІІА групи та їх застосування в медицині

Бор

Вміст Бору в організмі людини становить 10^-5 % мас. Концентрується він головним чином у легенях (0,34 мг), щитовидній залозі (0,30 мг), селезінці (0,26 мг), печінці, мозку (0,22 мг), нирках, серцевому м'язі (0,21 мг).

Біологічне значення Бору ще не з'ясовано. Встановлено, що Бор бере участь у вуглеводно-фосфорному обміні, взаємодіє з рядом біологічно актив­них сполук, наприклад вуглеводами, ферментами, вітамінами, гормонами. Вживання харчових продуктів з великим вмістом Бору порушує в організмі обмін вуглеводів і білків, призводить до розвитку ендемічних ентеритів. Сполуки, що містять Бор, мають антисептичну і протизапальну дію. При прийомі усередину проявляють протиепілептичну дію.

Із сполук Бору, застосовуваних у медицині, слід виділити борну кис­лоту. Це фармакопейний препарат із слабкими дезінфікуючими властивос­тями, тому у вигляді розчинів, очних і вушних крапель, присипок, мазей і т.д. застосовується в офтальмології, отоларингології і дерматології. У комп­лексі з йодидом Калію, сульфатом Купруму і вітамінотерапією борну кис­лоту застосовують для лікування гіпотрофій. Крім того, борна кислота в якості наповнювача входить до складу формоліта, що застосовується в зубопротезній справі при відливі сталевих зубів. Борат Натрію з гідрокси­дом Алюмінію входять до складу стоматологічних паст, застосовуваних як клей-прошарок для зубних протезів. Тетраборат Натрію (бура) (фармакопей­ний препарат) - антисептичний засіб, застосовується зовнішньо як протимік­робний і протизапальний засіб для спринцювань, полоскань, примочок.

Алюміній

Алюміній відноситься до незамінних для живого організму мікроеле­ментів. Загальний його вміст в організмі людини становить 10^-5 % мас., і в основному концентрується в сироватці крові, легенях, печінці, кістках, нирках, він входить також у структуру оболонок нервових клітин головно­го мозку людини. Добова потреба організму в Алюмінію 49 мг. Його біо­логічна роль вивчена мало. В організмі алюміній відіграє опорну роль, він бере участь у побудові епітеліальної і сполучної тканин, що складають близько 50 % маси всього тіла, у процесах регенерації кісткової тканини, в обміні Фосфору.

Сульфат Алюмінію в дозах 0,001-0,1 мг підвищує активність пан­креатичної амілази, а в більш високих концентраціях (від 1 до 20 мг) -цілком її дезактивує. Іони Алюмінію А1⁺³ і препарати Алюмінію мають в'я­жучу, протизапальну, кровоспинну і протимікробну дію. Алюмінієва фольга застосовується в медицині для лікування і захисту опікових і виразкових поверхонь, оскільки Алюміній сприяє також нормалізації окисно-відновних процесів. Гідроксид Алюмінію - фармакопейний препарат, застосовується зовнішньо у виді присипок, паст, мазей як адсорбуючий і обволікаючий засіб у дерматології. Усередину призначається як препарат, що зменшує кислотність у шлунку (антиацидний препарат). Гідроксид Алюмінію вхо­дить до складу пломбуючих рідин, що застосовуються у стоматології.

Сульфат калію-алюмінію (галуни) КА1(3О₄)₂^.12Н₂О застосовується у вигляді водних розчинів як в'яжучий, протизапальний і кровоспинний засіб (у дерматології, стоматології, офтальмології і т.д.), а кровоспинні олівці (галунів - 20 %, сульфату Алюмінію - 78 %, оксиду Кальцію - 2 %) - як в'яжучий і кровоспинний засіб при дрібних порізах, саднах. Сульфат Алюмінію (разом з ацетоном) використовують для виділення ферментів, тому що він не денатурує білкові речовини. Оксид Алюмінію є складовою частиною цементу для фіксації постійних протезів, а також силікатного цементу, що застосовуються в стоматологічній практиці для пломбування зубів і фіксації одиноких коронок, мостів, протезів, що не знімаються, тощо.

Алюмосилікати (К₂О^.А1₂О₃^.6SіО₂) входять до складу силікатного це­менту, що застосовується як пломбуючий матеріал. Каолін (А1₂О₃ ^.2SіО₂ ^.2Н₂О, або Н₄А1₂Si₂О₉) також широко застосовується в стоматологічній практиці, в зубопротезній справі.

Токсична дія

Оксид Бору та борна кислота відносяться до сильнодіючих токсинів. Вони легко проникають крізь плаценту і мають ембріотоксичну дію.

Токсичність Алюмінію проявляється у його впливі на обмін речовин, Функцію нервової системи, у здатності діяти безпосередньо на розмно­ження та ріст. Велика комплексоутворююча здатність Алюмінію веде до зниження активності ряду ферментів. Алюміній проявляє конкуруючу дію з Кальцієм і Фосфором, що веде до зменшення їх вмісту в організмі. До­ведено також конкуруючу дію Алюмінію та Феруму. Високий вміст Алю­мінію в організмі призводить до виникнення психічних розладів.

Біологічна роль елементів ІVА групи та їх застосування в медицині

Силіцій

Вміст Силіцію в організмі людини становить 10^-3 % мас. Більше всього силіцію знаходиться в печінці, наднирниках, волоссі, кришталику ока. В організм людини попадає не тільки через травний канал, але й через легені у вигляді оксиду Силіцію (IV). Силіцій і його сполуки впливають на формування і нормальне функціонування епітеліальних і сполучних тка­нин, надаючи їм міцність, еластичність і непроникність. Сполуки Силіцію перешкоджають проникненню ліпідів у плазму крові і відкладанню їх на стінках судин. З порушенням обміну Силіцію зв'язують виникнення ба­гатьох патологічних процесів в організмі (гіпертонія, ревматизм, виразка шлунка, гепатит, недокрів'я, деякі захворювання шкіри, кісток і т.д.). Вміст Силіцію в плазмі крові при інфекційному гепатиті збільшується, що може служити діагностичним тестом.

Силіцій і його сполуки знаходять застосування в медичній практиці. У кількості 2,5 % кремній входить до складу нержавіючої хромонікелевої сталі, що застосовується в ортопедичній практиці.

Карбід Силіцію (зелений або чорний) застосовується в стоматології для шліфування пломб і пластмасових протезів. Оксид Силіцію (IV) вхо­дить у склад силаура (пакувальна маса), що використовується в ортопе­дичній практиці для виготовлення форм при відливці дрібних золотих зуболікарських виробів: вкладок, зубів, дужок і т.д. Крім того, оксид Силіцію є складовою частиною багатьох цементів, які застосовуються в стоматологічній практиці для пломбування зубів під коронки, для фіксації одиночних коронок, мостів, постійних протезів і т.д.

Германій, Станум, Плюмбум

Загальний вміст цих елементів в організмі людини становить відпо­відно 10^-6, 10^-4 і 10^-6 % мас. Біологічна роль цих елементів не вивчена. Плюмбум і його сполуки дуже отруйні і викликають хронічні отруєння. Станум в кількості 28 % входить до складу порошку (сплав, у який входять Аргентум, Купрум і Станум), що застосовується в стоматології для одер­жання "Амальгами срібної", тобто металевих пломб. Крім того, Станум входить до складу цементу і рідини (евтектичного сплаву Талій - Станум), що використовуються для одержання металевих пломб без Н§.

Із сполук Плюмбуму з медицині знаходять застосування такі, як оксид Плюмбуму (II), ацетат Плюмбуму (II) (фармакопейні препарати), свинцева вода [2 %-ний розчин основного ацетату свинцю (СН₃СОО)(ОН)Рb], пластир свинцевий простий, їх застосовують у дерматології для примочок і сприн­цювань як в'яжуючі, протизапальні і антимікробні засоби.

Токсична дія

Оксид Силіцію (SіО₂) проявляє загальнотоксичну дію, найбільш уражаючи дихальні шляхи та печінку, викликаючи силікоз.

Токсичну дію проявляють також азбести, слюди та тальк, які викли­кають різні типи пневмонікозу.

При гострих отруєннях GеО₂ спостерігають некрози слизової оболон­ки трахеї, набряк легенів. GеСl₄ викликає подразнення шкіри.

Дія сполук Стануму викликає порушення в роботі шлунково-киш­кового тракту. Інгаляційні попадання пилу стануму можуть викликати форму пневмонікоза - станноз.

Сполуки Плюмбуму уражають центральну і периферичну нервову систему, кістковий мозок, кров, генетичний апарат клітини, порушують синтез білка, тобто мають загальнотоксичну дію. Дія всіх сполук Плюм­буму в основному схожа. Токсичність сполук Плюмбуму зростає з під­вищенням їх розчинності. В основі дії, як правило, лежить блокування -SН-груп білків та ферментів.

Біологічна роль елементів VА групи та їх застосування в медицині

Арсен

Вміст Арсену в організмі людини становить 10^-6 % мас. Він накопи­чується в печінці, нирках, селезінці, легенях, у волоссі і кістках. Арсен затримується на роки (що має значення для судової експертизи). Однак максимальна концентрація Арсену спостерігається в мозковій тканині і м'язах. Арсен відноситься до дуже важливих мікроелементів, що беруть активну участь у біохімічних процесах живого організму. Арсен впливає на процеси кровотворення, він концентрується в еритроцитах і бере участь у синтезі гемоглобіну. Протианемічний ефект Арсену, як вважають, визна­чається безпосереднім впливом його на кістковий мозок. Крім того, Арсен бере активну участь в окисно-відновних процесах, а також у процесах нуклеїнового обміну. Однак у великих дозах Арсен і його солі - найсильніші отрути. Встановлено пригнічуючу дію Арсену на активність біоло­гічних каталізаторів - ферментів.

У медицині знаходить застосування оксид Арсену Аs₂О₃ (миш'яко­вистий ангідрид), білий миш'як (фармакопейний препарат). При місцевому застосуванні білий миш'як некротизує патологічне змінені тканини (шкірні покриви, пульпу зуба), тому застосовується в дерматології, у стоматоло­гічній практиці у вигляді паст. При введенні миш'яковистого ангідриду усередину він стимулює процеси кровотворення, підвищує анаболічні про­цеси, нормалізує функцію нервової системи і поліпшує трофічні процеси в шкірних покривах. Застосовується при анеміях, неврастенії, виснаженні. Арсенат Натрію кристалічний Nа₃АsО₃, динатрієва сіль миш'якової кис­лоти Nа₂НАsОз і 1 %-ний розчин арсенату Натрію для ін'єкцій є фармако­пейними препаратами. У малих дозах вони стимулюють еритропоетичну функцію кісткового мозку, підвищують анаболічні процеси, поліпшують трофіку шкіри, у великих кількостях пригнічують лейкопоез. Застосову­ються при неврозах, анемії, виснаженні, у великих дозах - при лейкозі. Дія розчину арсеніту Калію (фармакопейний препарат) аналогічна дії розчину арсенату Натрію. Його призначають при лікуванні лейкозів. У біології і медицині використовуються також нукліди Арсену, наприклад радіоак­тивні нукліди ⁷¹Аs і ⁷⁴Аs. Вони застосовуються при хворобах крові, а також з діагностичною метою для уточнення локалізації пухлини мозку. Арсен входить до складу багатьох органічних сполук, що є лікарськими препа­ратами, наприклад неосальварсана-914, що застосовується для лікування сифілісу і поворотного тифу.

Токсична дія

Аміак викликає подразнення очей та верхніх дихальних шляхів.

Оксиди Нітрогену при контакті з вологою поверхнею легенів утво­рюють нітратну та нітритну кислоти, що може призвести до набряку леге­нів. При потраплянні у шлунок порушується кислотно-лужний баланс. При отруєннях оксидами Нітрогену в крові утворюються нітрати та нітрити, які викликають розширення судин і зниження артеріального тиску. Нітрити та N0, попадаючи у кров, блокують гемоглобін. Нітрат-іони проявляють потрійну токсичність: власна токсичність нітрат-іона, вторинна - пов'язана з утворенням нітрит-іона, і третинна - пов'язана з утворенням з нітритів нітрозосполук. Нітратна кислота, як окиснювач, при попаданні на шкіру викликає опіки.

Білий фосфор сильний токсикант, червоний - малотоксичний за раху­нок нерозчинності в біологічних рідинах. Сильною отрутою є фосфін, який діє переважно на нервову систему та обмін речовин. Хлориди Фосфору сильно подразнюють очі та дихальні шляхи (у 5-10 разів сильніше ніж НС1).

Арсен викликає ряд розладів: порушення тканинного дихання та зниження енергетичних ресурсів клітини, загальний ацидоз, обезводнення організму, порушення транспортування кисню, він є канцерогеном. У дав­нину Арсен та його сполуки були найсильнішими отрутами.

Біологічна роль елементів VIА групи та їх застосування в медицині

Селен

Біологічна роль Селену ще остаточно не вивчена. Але відомо, що він бере активну участь у багатьох ланках біологічних процесів. Селен кон­центрується у тканинах і органах з високою функціональною активністю (печінці, нирках, серці, гіпофізі, кісткових м'язах). Значні кількості Селену знаходяться в сітківці ока (близько 7 мкг), у зв'язку з чим виникає питання про його роль в процесах сприйняття світла. Не виключено також при­сутність селену у білковій частині молекули родопсину. Доведено, що Селен накопичується в тих частинах ока, що активно беруть участь у зоровому акті, тобто в клітинах пігментного епітелію й у прилягаючих до них рецепторах, де селен перетворює світлову енергію в енергію елек­тричного потенціалу сітківки ока. Від останнього залежить подальше зорове сприйняття дійсності.

Селен впливає на функції статевих залоз, наприклад, він необхідний для нормального плину вагітності. Сполуки Селену отруйні і при прийомі усередину діють подібно Арсену. Однак мікродози препаратів Селену ос­таннім часом набули більш широкого застосування в медицині, наприклад для попередження захворювань некротичного характеру, для лікування деяких захворювань очей, печінки, підшлункової залози, дистрофічних процесів у різних тканинах, а також для електрофорезу, особливо в сто­матологічній практиці. Сульсенове мило (містить Сульфур і Селен) засто­совується в дерматології для лікування шкірних захворювань.

Біологічна роль елементів VIIА групи та їх застосування в медицині

Флуор

Вміст Флуору в організмі людини становить 10^-5 % мас. Він міс­титься у всіх органах і тканинах організму, але більше всього його у во­лоссі, кістках, зубах. Добова потреба організму у Флуорі 1-2 мг. Основна біологічна роль Флуору зв'язана з його участю в процесах утворення кіс­ток, формування зубної емалі і дентину. Флуор використовується для про­філактики карієсу зубів. Надлишок Флуору в організмі може викликати захворювання зубів - флюороз. Препарати Флуору (NаF, КF та ін.) засто­совуються при лікуванні тиреотоксикозів, ендемічного зоба, а також у стоматологічній практиці. Крім того, Флуор і його сполуки входять до складу силікатних цементів.

Хлор

Вміст Хлору в організмі людини становить 10^-2 % мас. Він зна­ходиться переважно в позаклітинній рідині. Добова потреба організму в Хлорі 4-6 г. В організмі іони Хлору сприяють відкладенню глікогену в печінці, беруть участь в утворенні буферної системи крові, у регуляції осмотичного тиску і водно-сольового обміну. Хлор входить до складу багатьох ферментних систем, він активує амілазу, що секретується слин­ними залозами. Іон Хлору входить до складу хлоридної кислоти, що відіграє важливу роль у травленні. У шлунковому соку здорової людини утримується близько 0,5 % хлоридної кислоти. При різних захворюваннях шлунка вміст хлоридної кислоти в шлунковому соку відхиляється від норми. Тому визначення хлоридної кислоти в шлунковому соку має важливе діагностичне і клінічне значення. Атоми Хлору взаємодіють з аміногрупами амінокислот мікробних клітин і руйнують їхню структуру, викликаючи тим самим загибель мікроорганізмів. Ці властивості Хлору використовуються для дезінфекції, знезаражування води тощо. Хлор вхо­дить до складу багатьох органічних сполук, що мають наркотичні й анестезуючі властивості і широко застосовуються в медицині. Розбавлена хлоридна кислота (8,2-8,4 %) - фармакопейний препарат, необхідний для початкових стадій травлення. Крім того, хлоридна кислота стимулює ви­ділення секретів підшлункової залози і печінки, сприяє всмоктуванню Феруму із стравоходу, має протимікробну дію. Призначається при анацид­ному й гіпоцидному гастритах, диспепсії.

У медицині знаходять широке застосування солі хлорвмісних кислот (NаСІ, КС1, NаСlO, СаОС1₂ та ін.). Хлорид Натрію використовують для приготування фізіологічного розчину та лікування катаральних хвороб слизових оболонок, гіпохлорит Натрію NaClO (0,5 %-ний розчин) - для зрошення ран. Велике значення мають хлорорганічні сполуки, які засто­совують як розчинники та ліки.

Бром

Загальний вміст Брому в організмі людини становить 10^-4 % мас. Він знаходиться у всіх органах і тканинах. За допомогою мічених атомів вста­новлено, що більше всього Брому в мозковому шарі нирок, щитовидній залозі, гіпофізі, крові і сечі. Добова потреба організму в бромі (0,8 мг). Бром підсилює процеси гальмування центральної нервової системи, в цьому полягає його найважливіша цілюща дія на нервову систему. Препарати Брому (солі Натрію, Калію, амонію) у малих дозах концентрують і підсилюють процеси гальмування в корі головного мозку. При підвищеній збудливості центральної нервової системи вони можуть відновлювати рівновагу між процесами збудження і гальмування. У великих дозах бро­міди пригнічують процеси збудження в центральній нервовій системі, включаючи спинний мозок, але майже не впливають на центр довгастого мозку. Бром бере участь у біосинтезі статевих гормонів (тестостерону) і регулює функцію статевих залоз. Багато сполук Брому (солі Натрію, Калію, амонію й ін.) є фармакопейними препаратами і призначаються при роз­ладах вищої нервової діяльності, у тому числі епілепсії, неврастенії, істерії, нервовому безсонні, білій гарячці, розумовій перевтомі, а також при гіпер­тонії, виразковій хворобі і т.д. Радіоактивний нуклід Брому ⁸²Вr знаходить застосування в експериментальних і клінічних дослідженнях.

Йод

Йод - відомий антисептичний і кровоспинний засіб. Крім того, він входить до складу багатьох фармацевтичних препаратів. Йод відноситься до групи життєво необхідних мікроелементів і постійно знаходиться в організмі людини у кількості 10^-4 % мас., або 20-25 мг. З них 15 мг утримується в щитовидній залозі, інші - у м'язах, шкірі, кістках, печінці, нирках, головному мозку, крові тощо.

Постійна концентрація Йоду в крові людини (10^-6 - 10^-5 %) є "йодним дзеркалом" крові. Йод надходить в організм із їжею і водою. Добова потреба організму в йоді 0,2 мг. Основна біологічна роль Йоду полягає в тому, що він бере участь у синтезі гормону щитовидної залози - тироксину і є його незамінним структурним компонентом. При недостачі Йоду в орга­нізмі порушується діяльність щитовидної залози, розвивається захворю­вання - ендемічний зоб. Йод бере участь у водно-солевому обміні, впли­ваючи на концентрацію в організмі іонів Натрію і Калію. Йод і його сполуки у визначених концентраціях впливають на фагоцитарну активність лейкоцитів, знижують шкірну проникність, тобто Йод позитивно впливає на імуногенез.

Йод і його сполуки підвищують активність деяких статевих гормонів. Бром і Йод виділяються з організму головним чином із сечею, тому кількісне визначення їх у сечі і крові має діагностичне і клінічне значення. Спиртовий розчин йоду (5 і 10%-ний), або йодна настойка, є фармакопей­ним препаратом, має місцеву антисептичну, дратівну, відволікальну і проти­запальну дії. Використовується в хірургії для обробки рук хірурга, ран операційного поля, при фурункульозі; усередину - при гіпо- і гіпертиреозі, ендемічному зобі, атеросклерозі, бронхіті, бронхіальній астмі, ревматизмі, а також при отруєнні Меркурієм, Плюмбумом і т.д. Мікройод (йоду -0,0005 г, йодиду Калію - 0,005 г, кореня валеріани - 0,05 г) є заспокійливим засобом. Сполуки Йоду застосовуються також для електрофорезу при лікуванні гіпертонічної хвороби.

Йод затримує проходження рентгенівських променів, тому його пре­парати в якості рентгеноконтрастних засобів широко використовуються для рентгенологічних досліджень нирок, сечовивідних шляхів, кровонос­них судин і серця, жовчного міхура і печінки і т.д. Радіоактивний нуклід Йоду ¹³¹І у вигляді йодиду Натрію служить для дослідження стану щито­видної залози і для лікування при тіреотоксикозі, радіоактивний Йод - при лікуванні раку щитовидної залози. Останнім часом радіоактивний Йод ¹²⁵І застосовується для ранньої діагностики вагітності. Метод дуже простий, витрати часу мінімальні - всього одна година: вагітність діагностується на шостий день після її настання.

Токсична дія

Іон Флуору F^- паралізує ряд ферментів, пригнічує процеси обміну вуглеводів, жирів, а також дихання тканин і гальмує діяльність щитовидної залози, викликає хворобу флюороз. НF викликає опіки слизистих оболонок та шкіри, а також деструкцію слизистих оболонок бронхів та легенів.

Хлор виявляє подразнюючу та припікальну дії. За рахунок доброї розчинності у воді, насамперед уражає слизову оболонку верхніх дихаль­них шляхів та бронхів. Гідрогенхлорид за рахунок повної дисоціації у воді виділяє протон, який має каталітичні властивості і реагує з органічними молекулами. Цим пояснюється некроз клітин, який викликає гідроген-хлорид. Хлорвмісні кислоти викликають опіки.

Бром відносять до подразнюючих речовин, що мають сильну при­пікальну дію. Бром та його сполуки можуть порушувати структуру подвій­ної спіралі ДНК і викликати її денатурацію. Антагонізм Брому та Йоду у їх впливі на щитовидну залозу проявляється лише при високих концентраціях першого.

Пари йоду мають сильну подразнюючу дію. Надлишок Йоду в ор­ганізмі порушує обмін інших мінеральних речовин. Йод, як і Бром, може порушувати структуру подвійної спіралі ДНК і викликати її денатурацію. Гідрогенйодид діє на організм майже як і гідрогенхлорид, а йодиди при­гнічують синтез білка.

Самостійна робота: Біологічна роль карбону та його неорганічних

сполук.

Карбон існує у вигляді чотирьох алотропних видозмін: алмаз - твердий тугоплавкий просторовий полімер з атомною граткою, в якій атоми Карбону сполучені ковалентними зв'язками. Може бути одержаний при нагріванні графіту під тиском. Графіт - сірий, м'який полімер, в якому ковалентне сполучені між собою атоми утворюють плоскі молекули, зв'язані металіч­ним зв'язком. Карбін - твердий, тугоплавкий полімер лінійної будови, в якому чергуються прості і подвійні зв'язки. Полікумулен - аналог карбіну з подвійними зв'язками між всіма атомами. В незначних кількостях зустрі­чається в графіті.

Застосування

Алмаз використовують як абразивний матеріал та в ювелірній про­мисловості, графіт - як змащуючий матеріал, а також як провідник. Ву­гілля - як паливо у різних галузях народного господарства, кокс та деревне вугілля - при відновленні металів та неметалів, при виробництві водяного газу, сажу - як пігмент для виробництва фарб, а також як наповнювач гуми. Активоване деревне вугілля - активний сорбент.

Метан, добутий з природного газу, використовують як пальне, сиро­вину для добування органічних речовин, галогенпохідні метану - у хо­лодильній промисловості (фреони), як розчинники лаків та фарб.

Загальний вміст Карбону в організмі людини становить 21,15 % мас. Карбон - основа всіх органічних сполук. Він характеризується здатністю утворювати ковалентні зв'язки. Атоми Карбону в одній і тій же сполуці здатні виконувати роль акцептора і донора електронів. З біохімічної точки зору дуже важливо те, що всі хімічні зв'язки, що утворює Карбон, досить міцні й у той же час здатні легко розриватися (лабільні зв'язки) під час біохімічних реакцій. З цих причин Карбон вважають органогеном номер один. Він входить до складу всіх тканин і клітин, а також біологічно важливих сполук: білків (від 50,6 до 54,5 %), вітамінів, гормонів, ферментів тощо.

Із сполук Карбону в медицині для інгаляції застосовується оксид Карбону (IV) (3, 5, 7 %) у суміші з киснем. Він робить прямий і реф­лекторний стимулюючий вплив на центр дихання, є його специфічним збудником у фізіологічних процесах. СО₂ у суміші з киснем призначається при шоці, пригнобленні дихального центра, асфіксії немовлят, отруєннях і т.д. Напої, що містять СО₂ (вуглекислий газ), підвищують секреторну, моторну і всмоктувальну здатність харчового каналу. Рідкий вуглекислий газ при кімнатній температурі і нормальному тиску поглинає багато тепла, перетворюючись в білу снігоподібну масу. Ці властивості використо­вуються при заморожуванні тканин у гістології, дерматології. Так званий "сухий лід" (твердий СО₂) застосовується місцеве при лікуванні червоного вовчака, нейродермітів, витівки, бородавок і т.д.

Гідрокарбонати Натрію і Калію з карбонатною кислотою утворюють в організмі буферну систему, що регулює кислотно-лужну рівновагу. Дія і застосування карбогену (5-7 % вуглекислого газу і 95-93 % кисню) такі ж, як і вуглекислого газу. Активоване вугілля (фармакопейний препарат, адсорбуючий засіб) має велику активну поверхню і здатне адсорбувати гази, алкалоїди, токсини. Призначається при метеоризмі, харчових інтоксикаціях, отруєннях алкалоїдами і солями важких металів. Гідрокарбонат Натрію (фармакопейний препарат) нейтралізує хлоридну кислоту шлунко­вого соку, тобто проявляє антиацидні властивості, підвищує лужні резерви крові і знімає явища ацидозу; виділяючись слизовими оболонками дихаль­них шляхів, сприяє розрідженню мокротиння і її відхаркуванню. Застосо­вують його при гіперацидному гастриті, виразковій хворобі шлунка і Дванадцятипалої кишки, ацидозі; зовнішньо - в отоларингології, стомато­логії й офтальмології. Призначається також для нейтралізації кислот, що потрапили на слизові оболонки і шкірні покриви.