Материал: полезная метода

Находим количество моль эквивалентов солей, обусловливающих

жесткости воды – введение соды (Na2CO3). Согласно закону

титрование 100 см3 этой воды, содержащей гидрокарбонат кальция, потребовалось 6,25 см3 0,08 н. раствора HCl.

Решение Карбонатную (временную) жесткость рассчитывают умножением объема

кислоты (V, мл), пошедшего на титрование на концентрацию кислоты:

§5. Задачи для самостоятельного решения

1.Какую массу Na3РО4 надо прибавить к 500 л воды, чтобы устранить ее карбонатную жесткость, равную 5 ммоль/дм3?

2.Какие соли обусловливают жесткость природной воды? Какую жесткость называют карбонатной, некарбонатной? Как можно устранить карбонатную, некарбонатную жесткость? Напишите уравнения соответствующих реакций. Чему равна жесткость воды, в 100 л которой содержится 14,632 г гидрокарбоната магния?

3.Вычислите карбонатную жесткость воды, зная, что для реакции с

гидрокарбонатом кальция, содержащимся в 200 см3 воды, требуется 15 см3 0,08 н. раствора HCl.

4.В 1л воды содержится ионов магния 36,47 мг и ионов кальция 50,1 мг. Чему равна жесткость этой воды?

5.Какую массу карбоната натрия надо прибавить к 400 л воды, чтобы устранить жесткость, равную 3 ммоль/дм3?

6.Вода, содержащая только сульфат магния, имеет жесткость 7 ммоль/дм3. Какая масса сульфата магния содержится в 300 л этой воды?

7.Вычислите жесткость воды, зная, что в 600 л ее содержится 65,7 г гидрокарбоната магния и 61,2 г сульфата кальция.

8.В 220 л воды содержится 11 г сульфата магния. Чему равна жесткость этой воды?

219

9.Жесткость воды, в которой растворен только гидрокарбонат кальция, равна 4 ммоль/дм3. Какой объем 0,1 н. раствора HCl потребуется для реакции с гидрокарбонатом кальция, содержащимся в 75 см3 этой воды?

10.В 1м3 воды содержится 140 г сульфата магния. Вычислите жесткость этой воды.

220

ТЕМА 4. АНТАГОНИСТЫ Cа2+ И Mg2+. ГЕТЕРОГЕННЫЕ РАВНОВЕСИЯ В ЖИВЫХ ОРГАНИЗМАХ.

Вопросы к занятию

1.Ионы кальция и магния в биокомплексах. Антагонисты Мg2+ и Ca2+.

2.Гетерогенное равновесие в живых системах. Участие Мg2+ и Ca2+ в установлении гетерогенного равновесия в живых организмах.

3.Произведение растворимости. Условия растворения и образования осадков.

§1. Магний

В человеческом организме содержится от 20 до 30 мг магния. 70% этого количества приходятся на кости, остальное – на мышцы, железы внутренней секреций, и немного магния находится в крови. Магний действует успокаивающе на нервную систему, как центральную, так и периферическую, регулирует равновесие – нервное и мышечное, обеспечивает организму внутренний покой.

Магний входит в состав ряда ферментных систем организма, участвует в процессах углеводного и фосфорного обмена, относится к регуляторам работы нервной системы, содержится в костях и зубах. Обладает сосудорасширяющим антисептическим действием, усиливает двигательную функцию кишечника, желчеотделение, выведение холестерина через кишечник, понижает нервно-мышечную возбудимость. Магний оказывает антиспастическое действие, стимулирует перистальтику кишок и желчеотделение, способствует выведению холестерина из организма. Он влияет на углеводно-фосфорный обмен, синтез белков, участвует в качестве кофактора или активатора многих ферментов (щелочная фосфатаза, гексокиназа, карбоксилаза и др.), оказывает ощелачивающее действие на организм, находится в антагонистических взаимоотношениях с ионами кальция.

У женщин потребность в магнии на 20-30%превышает таковую у мужчин. Снижение концентрации и избыточное выведение магния из организма определяют при синдроме предменструального напряжения, для которого характерны увеличение массы тела, появление отеков, раздражительности, беспокойства, головной боли, усталости. Причиной предменструального синдрома считают снижение концентрации серотонина, трансформированного из триптофана. Поскольку установлено, что синтез большинства нейропептидов в головном мозге осуществляется при участии магния, его недостаток приводит к снижению содержания дофамина, участвующего в развитии синдрома предменструального напряжения. У женщин, получающих оральные контрацептивы в течение нескольких месяцев, наблюдают дефицит витамина B6 и гипомагниемию.

221

Установлено, что витамин B6 улучшает всасывание иона магния в кишечнике и способствует накоплению его в клетке, а также участвует в превращении триптофана в серотонин.

Обмен веществ: Магний участвует более чем в 300 ферментативных реакциях, особенно активно в процессах, связанных с утилизацией энергии.

Во внутриклеточной жидкости, для которой характерно высокое содержание ионов Mg2+, аденозинтрифосфат (АТФ) и аденозиндифосфат (АДФ) присутствуют в основном в виде комплексов MgATФ2– и MgАДФ–:

Реакции образования комплексов запишутся в виде:

Во многих ферментативных реакциях, в которых АТФ выполняет функцию донора фосфатной группы, активной формой АТФ является комплекс MgATФ2–. Необходимо отметить, что от концентрации ионов Mg2+ зависит устойчивость рибосом. Ион Mg2+ образует шестикоординационные соединения регулярной структуры в отличие от большого по размеру иона Са2+.

Он необходим для синтеза белка, производства ДНК, для расщепления глюкозы и удаления из организма токсинов, а также для усвоения тиамина (В1), витамина С и пиридоксина (В6). Магний делает более устойчивой структуру клетки во время ее роста и участвует в регенерации и обновлении клеток организма. Он также стабилизирует структуру кости, придавая ей твердость.

222

Физико-химические свойства иона магния близки с ионом марганца Мn2+. Вследствие этого Мn2+ часто выступает синергистом иона Mg2+. Например, оба эти иона активируют такие ферменты, как различные фосфатазы и др. Предполагается, что активация фермента лейцинаминопептидазы ионами Mg2+ и Мn2+ происходит вследствие образования комплекса:

Перемещение ионов: Магний поддерживает электрический потенциала мембран и помогает проникновению через них ионов натрия, калия и кальция. Кроме того, магний участвует в передаче нервных импульсов.

Действие инсулина: Магний активно взаимодействует с гормонами, в частности, с инсулином. Он может увеличивать секрецию инсулина и способствовать его проникновению в клетки, повышая тем самым их возможность метаболизировать глюкозу.

Недостаток магния в организме. Обеднение организма магнием может наступить после длительного применения мочегонных средств или вследствие нарушения процессов его всасывания в кишечнике. Всасывание магния в кишках тормозит избыток кальция и жира. При благоприятных условиях из пищевых продуктов усваивается до 30-40 % магния.

При дефиците магния повышается нервно-мышечная возбудимость, судорожные подергивания мышц, тревога, страх, слуховые галлюцинации, тахикардия.

Симптомы избытка магния в организме угнетение рефлексов, усиление тормозных процессов в центральной нервной системе (заторможенности, сонливости), остеопороз, парестезия, понижение артериального давления, нарушение предсердно-желудочковой проводимости, брадикардии.

Суточная потребность и источники. Суточная потребность в магнии составляет у взрослого человека 0,4 г, у беременных и кормящих грудью женщин – 0,45 г. Магний содержится в большинстве пищевых продуктов. Наиболее богаты им хлеб из муки грубого помола, крупы, бобовые, зеленые овощи. Магнием богаты растительные продукты: какао, орехи, пшеничные отруби, овсяная крупа, бобовые, сушеные абрикосы, чернослив, укроп, салат, яйца, различные крупы, свекла, морковь, а также фрукты и ягоды.

223

§2 Кальций

В нашем организме содержится от 1 до 2,2 кг кальция. Около 99 % всего кальция в нашем организме входят в состав скелета обычно в виде апатитов, реже – карбонатов кальция. Оставшийся 1 % кальция постоянно обращается в крови в других жидкостях нашего организма. Этот 1 % является величиной постоянной. А это значит, что, если не поставляется организму достаточного количества кальция с продуктами питания, он сам "берет взаймы" или "крадет" недостающее количество этого минерала из собственного скелета. Конечно же, из всего скелета, но чаще от этой "кражи" страдают челюсти. И только потом, значительно позже, этот недостаток сказывается на зубах, позвоночнике, костях конечностей и т. д. А если в челюстях слишком мало кальция, то рано или поздно наступает момент, когда зубы как бы расшатываются в деснах, освобождая место для микробов – так начинаются болезни зубов вплоть до их выпадения. Если всю жизнь будет поставляться организму достаточное количество кальция и других элементов, необходимых для создания скелета и зубов, женщинам не придется платить зубом за каждого ребенка, как не без основания гласит деревенская пословица.

Кальций составляет основу костной ткани, нормализует обмен воды, хлорида натрия, углеводов, участвует в процессах передачи нервномышечного возбуждения, регулирует процессы свертывания крови, влияет на проницаемость клеточных мембран, уменьшает проницаемость стенок сосудов, активизирует некоторые ферменты, обладает противовоспалительным десенсибилизирующим действием, влияет на кислотно-щелочное равновесие организма, находится в биологическом антагонизме с ионами натрия и калия.

Основные функции кальция:

Кости и зубы: Основная функция кальция – формирование и поддержание полноценных костей и зубов. Кость состоит из неорганических (главным образом, кристаллов фосфата кальция) и органических (в основном, белка) компонентов. Кальций в кости находится в двух формах: связанной и свободной. Кальций в связанной форме "вымывается" из костей в том случае, если необходимо поддержать его уровень в крови. Это происходит, когда истощены запасы кальция в свободной (подвижной) форме и при недостаточном получении кальция с едой. Кости в организме взрослого человека ежегодно обновляются на 20% за счет повторной абсорбции кальция.

Сокращение мышц: Кальций влияет на мышечные сокращения и регулирует сердцебиение, воздействуя на сердечную мышцу.

Нервная система: Кальций необходим для передачи нервных импульсов. Он активизирует действие ферментов, участвующих в производстве нейротрансмиттеров.

224