Поясніть, з чим пов'язаний такий характер змін у зазначених речовинах

Органогенні р-елементи. Загальні хімічні властивості. Біологічне значення

Поясніть, з якими властивостями пов’язано використання розчину натрій хлориду 0,9% в якості кровозамінника.

З чим пов’язана незначний вміст в організмі людини йонів Ba2+, Sr2+, Ra2+?

До р-елементів періодичної системи Д.І. Менделєєва відноситься 30 елементів ІІІ, IV, V, VI, VII груп головних підгруп (далі ІІІ А – VІІІA групи) Це елементи: ІІІА (B, Al, Ga, In, Tl), IVA (C, Si, Ge, Sn, Pb), VA (N, P, As, Sb, Bi), VIA (O, S, Se, Te, Po), VIIA (F, Cl, Br, I, At), VIIIA (Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) груп.

Для р-елементів характерно заповнення електронами р-підрівня зовнішнього енергетичного рівня. Атоми цих елементів можуть містити від трьох до восьми валентних електронів. Із указаних р-елементів тільки 3 елементи (Sn, Pb, Bi) характеризуються металевими властивостями, що пов’язано з електронною будовою їх атомів.

У періодах зліва направо зі збільшенням заряду ядра р-елементів зменшуються атомні радіуси; енергія йонізації та електронегативність підвищуються, неметалеві властивості елементів посилюються.

В групах зверху вниз із збільшенням порядкового номеру р-елементів, неметалеві властивості слабшають, а металеві посилюються; максимальний позитивний ступінь окиснення зменшується і підвищується стійкість нижчих ступенів окиснення. Так, для Карбону стійкий ступінь окиснення +4, для Плюмбуму +2, для Алюмінію +3, а для Талію +1. Вищевказані фактори впливають на біологічні властивості р-елементів.

Фізичні властивості простих речовин р-елементів сильно різняться між собою. Так, наприклад, кисень та азот – киплять при низьких температурах, а Бор та Карбон – при дуже високих.

Всі р-елементи утворюють багаточисельні сполуки як між собою, так і між s-, d- і f-елементами. Таким чином, вивчення р-елементів для медиків є дуже важливим, оскільки п’ять з них (С, N, P, O, S) є органогенами, які і складають основу живих систем. Розміщуючи елементи органогени в порядку зменшення їх вмісту в організмі людини, отримуємо наступний ряд елементів:

О > C > H > N > P > S

Згідно даного ряду розглянемо хімічні властивості елементів-органогенів, біологічну роль та застосування їх сполук в медицині.

ОКСИГЕН (О). КИСЕНЬ (О₂) Хімічні властивості. Оксиген – це елемент, що забезпечує життя на Землі. В атмосфері знаходиться близько 20,8% кисню. Оксиген входить до складу всіх життєво важливих органічних сполук – білків, жирів, вуглеводів. Без Оксигену неможливе проходження життєвих процесів, насамперед дихання. В стані спокою людина споживає, приблизно 0,5м³ повітря за годину; лише 1/5 частина Оксигену утримується в організмі. У тканинах Оксиген витрачається на процеси окиснення різних сполук. Оксиген забезпечує не тільки процеси дихання, а також процеси гниття рослинних та тваринних залишків. В результаті, утворюються продукти окиснення: СО₂, Н₂О та ін. Таким чином, у природі забезпечується колообіг Оксигену та підтримка його вмісту в атмосфері.

Елемент Оксиген існує в природі у вигляді двох простих речовин (алотропні модифікації): О₂ (кисень) та О₃ (озон). В атмосфері практично весь Оксиген перебуває у формі кисню О₂.

! Згадайте, що таке алотропія, алотропні модифікації, ізомери.

Оксиген хімічно активний елемент, що проявляє неметалічні властивості. Кисень реагує з великою кількістю простих речовин, утворюючи оксиди складу Э_хO_y зі ступенем окиснення -2. Будова та властивості оксидів у періодах і групах періодичної системи елементів змінюються закономірно. Найбільш розповсюджений оксид – гідроген оксид (вода) Н₂О. В організмі людини міститься приблизно 70-80% води, вона є розчинником органічних та неорганічних сполук.

У ряду оксидів елементів другого періоду Li₂O Ž BeO Ž B₂O₃ Ž CO₂ Ž N₂O₅ полярність хімічного зв’язку Э-О поступово зменшується. Відповідно, послаблюються основні та посилюються кислотні властивості: Li₂O – типовий основний оксид, BeO – амфотерний, а B₂O₃ , CO₂ і N₂ O₅ – кислотні оксиди. Аналогічні зміни відбуваються і в інших періодах.

У головних підгрупах періодичної системи з підвищенням порядкового номеру елемента сила йонного зв’язку Э-О в оксидах збільшується, відповідно основні властивості оксидів елементів ІА групи (Li Ž Nа Ž K Ž Rb Ž Cs) зростають, що обумовлено зміною характеру хімічного зв’язку. Властивості гідроксидів також закономірно змінюються у групах та періодах періодичної системи елементів. Наприклад, в ІА, ІІА і ІІІА групах зверху вниз із збільшенням радіусів атомів полярність зв’язку Э-ОН зменшується.

Однією з життєво важливих функцій Оксигену є здатність утворювати відповідні оксигенільні комплекси (наприклад, оксигемоглобін, оксигемоцианін).

Однією з алотропних модифікацій Оксигену є озон О₃. Це один з найактивніших окисників. Утворюється озон під дією ультрафіолетового випромінювання. Озон окиснює органічні речовини, а також сполуки, з якими кисень не реагує. Окисна дія озону на органічні речовини пов’язана з утворенням радикалів:

RH + O₃ Ž RO′₂ + OH′

Такі реакції ініціюють радикально-ланцюгові реакції з ліпідами, білками, ДНК, що призводить до пошкодження клітин.

Біологічне значення. Загальна масова частка Оксигену в організмі людини складає 62,43%. Оксиген відіграє виключне біологічне значення в життєдіяльності організму і є елементом-органогеном. Він входить до складу великої кількості сполук. Окиснювальні поживні речовини – вуглеводи, білки та жири – є джерелом енергії, яка необхідна для роботи органів і тканин живих організмів. Більшість окисно-відновних реакцій в організмі людини відбувається саме завдяки зазначеному елементу. При нестачі кисню окиснювальні процеси уповільнюються і знижуються захисні властивості організму до інфекцій.

Враховуючи широкий біологічний спектр дії, Оксиген та його сполуки мають широке застосування в медичній практиці. Так, при захворюваннях на гіпоксію (киснева недостатність) дихальних шляхів, серцево-судинної системи, при отруєннях карбон (ІІ) оксидом СО (чадним газом) та синільною кислотою HCN призначають кисень для вдихання. У клінічній практиці широко використовують гіпербаричну оксигенацію – застосування кисню під підвищеним тиском. Встановлено, що даний метод лікування значно покращує кисневе насичення тканин, гемодинаміку, захищає головний мозок від гіпоксії. Для загального покращення процесів обміну в організмі людини, а також при лікуванні серцево-судинних захворювань призначаються кисневі коктейлі. Озон О₃ в якості сильного окисника використовують для дезінфекції приміщень, знезараження повітря та очистки питної води.

НІТРОГЕН(N). АЗОТ (N₂). Хімічні властивості. Нітроген перебуває в живих організмах у складі різноманітних органічних сполук: амінокислот, пептидів, пуринових основ, а також у вигляді вільного азоту N₂, який надходить із повітрям. Нітроген відноситься до елементів-органогенів.

Просту речовину азот отримують з рідкого повітря при перегонці. Це газ без кольору і запаху, малорозчинний у воді. В молекулі азоту N₂ атоми Нітрогену зв’язані трьома ковалентними зв’язками, енергія зв’язку велика, тому молекулярний азот – хімічно інертна сполука. Використовують азот для отримання амоніаку:

N₂ + 3H₂ D 2NH₃

В організмі людини амоніак є одним із продуктів метаболізму амінокислот і білка. Амоніак добре розчинений у воді. В медичній практиці використовується 10% розчин амоніаку (нашатирний спирт). Амоніак реагує з кислотами, та нейтралізує їх, утворюючи солі амонію:

NH₃ + HNO₃ D NH₄NO₃

З киснем азот утворює оксиди: N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₅.

NO₂ – дуже сильний окисник. При розчиненні у воді нітроген (IV) оксид NO₂ утворює нітратну та нітритну кислоту:

2NO₂(г) + H₂O (p) = HNO₃ (p) + HNO₂ (p)

нітратна нітритна

кислота кислота

Солі нітритної кислоти – нітрити – стійкі, при звичайних температурах не розкладаються. Нітрити використовують в харчовій промисловості в якості консервантів при виготовленні м`ясних виробів. Вважають, що дані речовини небезпечні для життя, внаслідок того, що сприяють окисненню аміногрупи нуклеїнових основ в організмі людини. Також, токсична дія нітритів проявляється в тому, що під їх впливом гемоглобін перетворюється в метгемоглобін, який не здатний зв’язувати та переносити Оксиген в організмі людини. Таким чином, нітрити здатні спричиняти кисневу недостатність.

Нітратна кислота HNO₃ – дуже сильний окисник. Солі нітратної кислоти – нітрати, добре розчинні у воді.

Дата добавления: 2014-11-25