Материал: полезная метода

ионами натрия и калия в создании определенного осмотического давления и регуляции водно-солевого обмена. Суточная потребность натрия хлорида составляет 5—10 г. Как уже рассматривалось, NaCl необходим для выработки соляной кислоты в желудке. Помимо важной роли соляной кислоты в процессе пищеварения, она уничтожает различные болезнетворные бактерии (холеры, тифа).

Если в желудок с большим количеством воды попадают бактерии, то вследствие разбавления НСl не оказывает антибактериального действия, и бактерии выживают. Это приводит к заболеванию организма. Поэтому во время эпидемий особенно опасна сырая вода. При недостаточном количестве соляной кислоты в желудке повышается рН и нарушается нормальное пищеварение, что тяжело отражается на здоровье человека. При пониженной кислотности желудочного сока в медицинской практике используют разбавленный раствор соляной кислоты.

При воспалении желудка (гастрите), язвенной болезни секреция желудочного сока увеличивается, повышается его кислотность. Это заболевание требует специального лечения и обязательного уменьшения количества поваренной соли, потребляемой с пищей.

Жизненно необходимые хлорид-ионы не обладают токсическим действием, в то время как элементный хлор — высокотоксичный газ, применявшийся в первую мировую войну в качестве отравляющего вещества. Предельно допустимая концентрация газообразного хлора в воздухе 0, 001 мг/л.

Индифферентность аниона Сl– в кислой среде весьма существенна с точки зрения физиологии и медицины.

Используя индифферентность хлорид-иона, его вводят в состав многих лечебных препаратов. Водные растворы натрия хлорида — изотонический (мае. доля 0,9%) и гипертонические (маc. доля 3—5—10 %) широко применяют в медицинской практике. Использование гипертонических растворов основано на законах осмоса.

Хлорид-ион присутствует в организме в макроколичествах. В форме соляной кислоты является необходимым компонентом желудочного сока. Соляная кислота играет важную роль в процессе пищеварения.

Желудочный сок (рН от 1 до 3) содержит катион Н+ и анионы Сl–, Н2РО4–, HSO4– Однако концентрация хлорид-ионов Сl– значительно превышает концентрацию других анионов. Поэтому говорят, что соляная кислота содержится в желудочном соке и ее массовая доля составляет около 0,3 %.

Для выработки соляной кислоты в желудке необходим NaCl — поваренная соль. Выделение соляной кислоты из клеток слизистой оболочки желудка можно описать следующим уравнением:

316

Соляная кислота желудочного сока необходима для перехода фермента пепсина в активную форму. Пепсин обеспечивает переваривание белков путем переваривании гидролитического расщепления пептидных связей (отсюда название фермента):

Гипохлористая кислота является очень сильным окислителем, именно ее образованием объясняется бактерицидное и отбеливающее действие хлорной воды.

Cl2 + H2O = H+ + Cl– + HClO HClO + hν = HCl + [O]

Выделяющийся при распаде НСl монокислород обесцвечивает красители и убивает микроорганизмы.

Например, НСlO разрушает (денатурирует) белки, из которых состоят микроорганизмы. При этом хлор замещает атомы водорода пептидных связей белка:

Врезультате нарушается вторичная структура белков, что приводит

кгибели микроорганизмов. Поэтому с целью обеззараживания воды можно применять ее хлорирование. Отсюда следует, что бактерицидное действие водных растворов хлора связано как с образованием монокислорода, так и с хлорирующим действием гипохлористой кислоты. Образующееся в хлорированной воде небольшое количество соляной кислоты безвредно, и такая вода пригодна для употребления.

Вмедицинской практике, в быту и промышленности находят применение соли гипохлористой кислоты, а также препараты хлора и иода, отщепляющие активные формы галогенов.

Хлорная известь — белый порошок с резким запахом, является сильным окислителем и применяется как дезинфицирующее, отбеливающее и дегазирующее средство.

Важными комплексными соединениями галогенов, применяемых в медицине, являются противоопухолевые препараты (химиотерапия). Активными считаются цис-диаминдихлороплатина (II) [Рt(NH3)2Cl2] и цис-

диаминтетрахлороплатина (IV) [Pt(NH3)2Cl4].

Бром. Масса брома в организме человека составляет около 7 мг (~10– 5%). Он локализуется преимущественно в железах внутренней секреции, в

317

первую очередь в гипофизе. Биологическая роль соединений брома в нормальной жизнедеятельности организма еще недостаточно выяснена.

Имеются данные, что соединения брома угнетают функцию щитовидной железы и усиливают активность коры надпочечников. При. введении в организм бромид-ионов наиболее чувствительной оказывается центральная нервная система. Бромид-ионы равномерно накапливаются в различных отделах мозга и действуют успокаивающе при повышенной возбудимости. Иначе говоря, они способствуют восстановлению нарушенного равновесия между процессами возбуждения и торможения.

По ионному радиусу, электроотрицательности и другим физикохимическим характеристикам бром занимает промежуточное положение между хлором и иодом. Поэтому бромид-ионы могут замещать ионы Сl– и I– в организме. Примером такого взаимозамещения является замещение иода бромом при избытке брома в организме в гормонах щитовидной железы, что приводит к гипертиреоидизму.

В связи с тем, что в организме существует определенная динамическая связь между содержанием в нем бромид- и хлорид-ионов, повышенная концентрация бромид-ионов в крови нарушает равновесие и способствует быстрому выделению почками хлорид-ионов и наоборот (принцип Ле Шателье).

Бромид-ионы Вr– легко всасываются в желудочно-кишечном тракте. Токсичность бромид-ионов невысока. Однако вследствие медленного выведения из организма — в течение 30—60 суток — они могут накапливаться (кумулировать), что приводит к развитию хронического отравления, которое называется «бромизмом».

При проявлении признаков хронического отравления бромом немедленно прекращают прием бромидных препаратов. Кроме того, вводят большое количество натрия хлорида (до 25 г в сутки), чтобы увеличить скорость выделения бромид-ионов (принцип Ле Шателье), и назначают обильное питье. В связи с различной индивидуальной чувствительностью дозировка препаратов брома меняется в пределах от

0,05 до 2,0 г.

Иод относится к числу незаменимых биогенных элементов, и его соединения играют важную роль в процессах обмена веществ. Имеются данные, что иод влияет на синтез некоторых белков, жиров, гормонов. В организме человека содержится около 25 мг (4 10–5%) иода. Из общего количества иода в организме больше половины находится в щитовидной железе. Почти весь иод, содержащийся в этой железе, находится в связанном состоянии — в виде гормонов — и только около 1 % его находится в виде иодид-иона. Щитовидная железа способна концентрировать I– в 25 раз по сравнению с содержанием его в плазме. Щитовидная железа секретирует гормоны тироксин и трииодтиронин.

318

Пониженная активность щитовидной железы (гипотиреоз) может быть связана с уменьшением ее способности накапливать иодид-ионы, а также с недостатком в пище иода (эндемический зоб). В отличие от хлора, иод — мягкий окислитель, обладающий антисептическим действием. Но при больших концентрациях иода и длительном применении возможны явления иодизма (насморк, крапивница, сыпь на коже и т. д.). При эндемическом зобе назначают препараты иода: калий иодид KI или натрий иодид NaI в дозах, соответствующих суточной потребности человека в иоде (0,001 г калия иодида). В районах, где имеется дефицит иода, для профилактики эндемического зоба добавляют к поваренной соли NaI или

KI (1 – 2,5 г на 100 кг).

При повышенной активности щитовидной железы (гипертиреоз) вследствие избыточного синтеза тиреоидных гормонов наблюдается ненормально увеличенная скорость метаболических процессов.

Представляется парадоксальным, что КI применяют и при гипотиреозе (эндемический зоб), и при гипертиреозе. При эндемическом зобе иодид-ион используют для синтеза гормонов, в то время как при гипертиреозе иодид-ион тормозит иодирование тирозина иодом.

При неэффективности указанных препаратов для лечения гипертиреоза применяют препарат радиактивного иода 131I, излучение которого разрушает фолликулы щитовидной железы и уменьшает тем самым избыточный синтез гормонов.

NaI и КI используют также в качестве отхаркивающих средств при воспалительных заболеваниях дыхательных путей.

Таким образом, все р-элементы VII A-группы физиологически активны, а хлор и иод незаменимы для жизнедеятельности организма. Очевидно, что фтор также можно считать элементом, необходимым для нормального функционирования живых организмов.

В организме галогены взаимозамещаемы, при этом наблюдаются как случаи синергизма, так и антагонизма.

Химизм антисептического и дезинфицирующего действия иода во многом аналогичен действию хлора. Так, иод, подобно хлору, замещает водородные атомы у атомов азота в молекулах белков микроорганизмов, что приводит к их гибели:

R—C(O)—NH—R1 + I2 R—C(O)–NI—R1 +HI

Известны комплексы, где комплексообразователем является галогенид-ион, а лигандами — молекулы галогенов. Такие комплексы состава [Г(Г2)х]– называются полигалогенидами. Так, увеличение растворимости молекулярного иода в воде в присутствии калия иодида связано с образованием комплексного иона:

Диссоциация комплекса (реакция обратимая) обеспечивает присутствие в растворе полииодида элементного иода, обладающего

319

бактерицидными свойствами. Поэтому в медицинской практике используют раствор иода с добавлением KI.

Также в медицине используются йодсодержащие контрастные препараты — рентгеноконтрастные вещества, содержащие йод, который повышает интенсивность рентгеновского изображения сосудистых структур и внутренних органов при его введении в организм. Изображение сосудов, органов мочевыделительной системы и некоторых патологических образований интенсивно усиливается при внутривенном введении йодсодержащего контрастного препарата.

§7. Лабораторная работа «Свойства элементов VIIA группы и их соединений. Очистка кристаллического иода возгонкой»

Работа 1. Химические свойства галогенов и их соединений Опыт 1. Получение хлора из соляной кислоты действием различных

окислителей.

В две пробирки поместите по 2-3 кристаллика следующих окислителей: в первую - оксида марганца (IV), во вторую - перманганата калия. В каждую пробирку внесите 1-2 капли концентрированной соляной кислоты. Отметьте цвет и запах выделяющегося хлора.

Примечание. Опыт проводите в вытяжном шкафу. После каждого опыта в пробирку с выделяющимся хлором внесите 2 капли раствора тиосульфата натрия и пробирку сразу же вымойте.

Напишите уравнения реакций в электронно-ионном виде: а) между оксидом марганца (IV) и соляной кислотой;

б) между перманганатом калия и соляной кислотой;

в) Na2S2O3 + Cl2 + H2O = HCl + Na2SO4 + S.

Опыт 2. Хлорная вода и ее свойства.

а) Возьмите полпробирки воды и 2-3 минуты насыщайте ее хлором. Испытайте полученную хлорную воду на лакмус и осторожно понюхайте. Напишите уравнение реакции.

б) В пробирку с 5-6 каплями хлорной воды прилейте по каплям раствора гидроксида натрия до исчезновения запаха. Объясните исчезновение запаха хлорной воды. Напишите уравнение реакции.

Опыт 3. Получение брома и йода.

а) К 0,5-1 мл раствора бромида калия прибавляйте по каплям хлорную воду до изменения окраски. Напишите уравнение реакции получения брома.

б) Проделайте аналогичный опыт с раствором йодида калия. Какой цвет имеет раствор йода? Докажите присутствие йода в растворе. Для этого отлейте в другую пробирку немного полученного раствора и

320