Галогены. 
Медико-биологическая роль

Тема: Галогены. Медико-биологическая роль Содержание Введение

1. Общая характеристика фтора

1.1 Медико-биологическая роль фтора

2. Общая характеристика хлора

2.1Медико-биологическая роль соединений хлора

3. Общая характеристика брома

3.1Медико-биологическая роль брома

4. Общая характеристика йода

4.1Медико-биологическая роль йода Заключение Список литературы Введение Галогены (от греч. halos — соль и genes — рождающий, рождённый) находятся в главной подгруппе VII группы периодической системы химических элементов.

К галогенам относят фтор, хлор, бром, иод и астат.

На наружном энергетическом уровне атомов галогенов находятся семь электронов:

До восьми электронов (октета) на наружном энергетическом уровне, т. е. до устойчивого состояния атомов, характерного для благородных газов, атомам галогенов недостаёт по одному электрону. К тому же атомы галогенов по сравнению с атомами металлов того же периода обладают бьльшим зарядом ядра, меньшим атомным радиусом и имеют по одному неспаренному электрону. Поэтому атомы всех галогенов энергично присоединяют недостающий электрон. Например,

Cl0 + з > Cl-.

Фтор в химических реакциях проявляет только окислительные свойства, и для него характерна степень окисления -1. Остальные галогены могут проявлять и восстановительные свойства при взаимодействии с более электроотрицательными элементами — фтором, кислородом, азотом, при этом степени их окисления могут принимать значения +1, +3, +5, +7. Восстановительные свойства галогенов усиливаются от хлора к йоду, что связано с ростом радиусов их атомов: атомы хлора примерно вдвое меньше, чем у йода.

1. Общая характеристика фтора Фтор — (от др.-греч. циьспт «разрушение, порча, вред», далее от циеЯсщ «уничтожать, истреблять, губить») — элемент 17-й группы периодической таблицы химических элементов (по короткой форме периодической системы — элемент главной подгруппы VII группы), второго периода, с атомным номером 9[5]. Обозначается символом F (лат. Fluorum). Фтор — чрезвычайно химически активный неметалл и самый сильный окислитель, является самым лёгким элементом из группы галогенов. Простое вещество фтор (CAS-номер: 7782−41−4) при нормальных условиях — двухатомный газ (формула F2) бледно-жёлтого цвета с резким запахом, напоминающим озон или хлор

1.1 Медико-биологическая роль фтора Фтор является жизненно необходимым для организма элементом. В организме человека фтор, в основном, содержится в эмали зубов в составе фторапатита — Ca5F (PO4)3. При недостаточном (менее 0,5 мг/литр питьевой воды) или избыточном (более 1 мг/литр) потреблении фтора организмом могут развиваться заболевания зубов: кариес и флюороз (крапчатость эмали) и остеосаркома, соответственно[13].Малое содержание фтора разрушает эмаль за счёт вымывания фтора из фторапатита с образованием гидроксоапатита, и наоборот.

Для профилактики кариеса рекомендуется использовать зубные пасты с добавками фторидов (натрия и/или олова) или употреблять фторированную воду (до концентрации 1 мг/л), или применять местные аппликации 1−2% раствором фторида натрия или фторида олова. Такие действия могут сократить вероятность появления кариеса на 30−50%[14].

Предельно допустимая концентрация связанного фтора[15] в воздухе промышленных помещениях равна 0,0005 мг/литр воздуха.

Итак, фтор в человеческом теле выполняет следующие функции:

* поддерживает твёрдость и прочность костной ткани, в том числе и зубов;

* позволяет правильно формироваться всем костям скелета, ускоряет срастание костей при переломах;

* совместно с фосфором и кальцием предохраняет зубы от разрушения вследствие кариеса, устраняет в них микротрещины;

* принимает участие в процессе кроветворения;

* предотвращает ломкость волос и ногтей;

* укрепляет иммунитет и поддерживает его на должном уровне;

* улучшает состояние человека при остеопорозе;

* ускоряет всасывание железа;

* выводит из организма вредные вещества вроде радионуклидов и солей тяжелых металлов.

2. Общая характеристика хлора Хлор (от греч. члщсьт —"зелёный") — элемент 17-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации — элемент главной подгруппы VII группы), третьего периода, с атомным номером 17[3]. Обозначается символом Cl (лат. Chlorum). Химически активный неметалл. Входит в группу галогенов (первоначально название «галоген» использовал немецкий химик Швейгер для хлора — дословно «галоген» переводится как солерод — но оно не прижилось и впоследствии стало общим для 17-й (VIIA) группы элементов, в которую входит и хлор[4]).

Простое вещество хлор (CAS-номер: 7782−50−5) при нормальных условиях — ядовитый газ желтовато-зелёного цвета, тяжелее воздуха, с резкимзапахом. Молекула хлора двухатомная (формула Cl2)

Ионы хлора жизненно необходимы растениям. Хлор участвует в энергетическом обмене у растений, активируя окислительное фосфорилирование. Он необходим для образования кислорода в процессе фотосинтеза изолированными хлоропластами, стимулирует вспомогательные процессы фотосинтеза, прежде всего те из них, которые связаны с аккумулированием энергии. Xлор положительно влияет на поглощение корнями кислорода, соединений калия, кальция, магния. Чрезмерная концентрация ионов хлора в растениях может иметь и отрицательную сторону, например, снижать содержание хлорофилла, уменьшать активность фотосинтеза, задерживать рост и развитие растений.

Учитывая связь хлора и натрия, следует отметить, что поступление в организм этих элементов тесно взаимосвязано. У животных и человека, ионы хлора участвуют в поддержании осмотического равновесия, хлорид-ион имеет оптимальный радиус для проникновения через мембрану клеток. Именно этим объясняется его совместное участие с ионами натрия и калия в создании постоянного осмотического давления и регуляции водно-солевого обмена.

Под воздействием ГАМК (нейромедиатор) ионы хлора оказывают тормозящий эффект на нейроны путем снижения потенциала действия. В желудке ионы хлора создают благоприятную среду для действия протеолитических ферментов желудочного сока. Хлорные каналы представлены во многих типах клеток, митохондриальных мембранах и скелетных мышцах. Эти каналы выполняют важные функции в регуляции объема жидкости, трансэпителиальном транспорте ионов и стабилизации мембранных потенциалов, участвуют в поддержании рН клеток.

В настоящее время участие хлора в возникновении отдельных заболеваний у человека изучено недостаточно хорошо, главным образом из-за малого количества исследований.

2.1 Медико-биологическая роль соединений хлора Соединения хлора используются в приготовлении пищи (NaCl), для обеззараживания питьевой воды (хлорирование), дезинфекции, отбеливании тканей, в качестве реагента для многих химических процессов (HCl, HClO4), а также широко используются в химической и целлюлозно-бумажной промышленности при производстве органических растворителей и полимеров.

Хлор применяется для производства гербицидов, пестицидов и инсектицидов.

Хлор элемент входит в состав желудочного сока, препаратов для лечения ряда желудочно-кишечных заболеваний. В медицине широко используются бактерицидные свойства хлорсодержащих препаратов.

3. Общая характеристика брома Бром (от др.-греч. вс? мпт «вонючка», «вонючий») — элемент 17-й группы периодической таблицы химических элементов (поустаревшей классификации — элемент главной подгруппы VII группы), четвёртого периода, с атомным номером 35[3]. Обозначается символом Br (лат. Bromum). Химически активный неметалл, относится к группе галогенов. Простое вещество бром (CAS-номер: 7726−95−6) при нормальных условиях — тяжёлая едкая жидкость красно-бурого цвета с сильным неприятным запахом. Молекула брома двухатомна (формула Br2)

3.1 Медико-биологическая роль брома Многие аспекты биологической роли брома в настоящее время еще не выяснены. Бром является незаменимым микроэлементом, который оказывает благоприятное воздействие на здоровье человека. Благодаря брому начинает лучше функционировать центральная нервная система, щитовидная железа, а также регулируется половая сфера.

В человеческом организме бром очень широко распространен. Он содержится в гипофизе, почках, щитовидной железе, в мышечной и костной ткани, а также в крови. В общей сложности в органах и тканях человека содержится приблизительно 200−300 миллиграммов брома. Выводится данный микроэлемент из организма естественным путем — вместе с потом и мочой.

В человеческом организме бром выполняет множество полезных функций — они принимает участие в активации пепсина, способствует активизации липазов, амилазов, а также некоторых других ферментов; улучшает деятельность щитовидной железы и предотвращает возникновение эндемического зоба, а также принимает активное участие в регуляции деятельности центральной нервной системы. Кроме того, на основе брома изготавливают медицинские препараты, которые применяются с целью подавления полового влечения.

Следует иметь в виду, что бром не совместим с йодом, алюминием, хлором и фтором.

В медицине бромид натрия и бромид калия применяют как успокаивающие средства.

Бром концентрируется в железах внутренней секреции, и его недостаток в организме человека ведет к нарушению нормального соотношения между процессами возбуждения и торможения.

Органические соединения брома применяют для ингаляционного наркоза (галотан — 1,1,1-трифтор-2-хлор-2-бромэтан, CF3CHBrCl), в качестве обезболивающих, успокоительных, антигистаминных и антибактериальных препаратов, при лечении язвенных болезней, эпилепсии, сердечно-сосудистых заболеваний. Изотоп брома с атомной массой 82 находит применение в медицине при лечении опухолей и при изучении поведения бромсодержащих препаратов в организме.

4. Общая характеристика йода Иомд (тривиальное (общеупотребительное) название — йод; от др.-греч. ?юдзт — «фиалковый (фиолетовый)») — элемент17-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации — элемент главной подгруппы VII группы), пятого периода, с атомным номером 53. Обозначается символом I (лат. Iodum). Химически активный неметалл, относится к группе галогенов.

Простое вещество иод (CAS-номер: 7553−56−2) при нормальных условиях — кристаллы чёрно-серого цвета с фиолетовым металлическим блеском, легко образует фиолетовые пары, обладающие резким запахом. Молекула вещества двухатомна (формула I2).

4.1 Медико-биологическая роль йода Основная биологическая функция йода состоит в поддержании функции щитовидной железы и построении ею гормона — тироксина. Йод пока является единственным известным микроэлементом, участвующим в образовании гормона. Физиологическая роль тироксина, основой образования которого является йод, очень велика: контроль за интенсивностью основного обмена, влияние на водно-солевой, жировой и углеводный обмены. Как гормон, тироксин находится в постоянной связи с другими железами внутренней секреции, особенно с гипофизом и половыми железами. Он активно воздействует на физическое и психическое развитие человека, участвует в регуляции деятельности центральной нервной системы, влияет на эмоциональный тонус человека, на деятельность сердечно-сосудистой системы и печени. В обычных условиях в организме человека содержится 20−50 мг йода. Наибольшая концентрация йода (8 мг из общего количества) содержится в щитовидной железе. Суточная потребность взрослого человека — 50−200 мкг йода (0,05−0,2 мг). галоген фтор йод хлор Она полностью обеспечивается при нормальном сбалансированном питании (40−200 мкг) за счет продуктов растительного и животного происхождения. Лишь небольшая часть йода (около 5−10%) поступает с водой.

Наиболее высокое содержание йода в морских водорослях:

в сухой ламинарии — 160−800 мг на 100 г продукта, в сухой морской капусте — 200−220 мг на 100 г продукта.

В морской рыбе и продуктах моря содержание йода достигает 300−3000 мкг на 100 г продукта.

Также источником йода для человека являются: мясо, яйца, молоко, овощи.

При длительном хранении продуктов и кулинарной обработке может теряться до 65% йода.

Недостаточность йода широко распространена и носит эндемический характер. Основной причиной является недостаточное содержание йода в окружающей среде, а следовательно и в продуктах питания. Проявляется недостаточность йода увеличением щитовидной железы (эндемический зоб). В ряде случаев может развиваться гипотиреоз (недостаточность функции щитовидной железы), проявляющийся резким снижением физической и умственной работоспособности, сухостью кожи, выпадением волос, снижением температуры тела, отечностью лица и другими симптомами.

Для профилактики развития зоба в эндемических зонах население использует в питание йодированную соль (25 г йодида калия на 1 тонну соли), что обеспечивает ежедневное поступление в организм человека до 200 мкг йода.

Заключение

Галогены — элементы седьмой группы системы Менделеева. К ним относятся: хлор, фтор, йод, астат, бром. Роль галогенов в организме человека заключается в их уникальном свойстве поддерживать важные химико-биологические обменные процессы (все процессы жизнедеятельности человека). Фтор содержится во всех человеческих органах и играет важную роль в строении костей, зубов. Бром содержится в почках, печени, крови, мозге. Йод важен для функционирования щитовидной железы. Хлор помогает поддерживать в организме осмотическое давление лимфы и крови, сохраняет баланс воды.

Список литературы

Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 211. — 623 с. — 100 000 экз.

Стасиневич Д. С. Иод // Краткая химическая энциклопедия / Отв. ред. И. Л. Кнунянц. — М.: Советская Энциклопедия, 1963. — Т. 2. Ж—Малоновый эфир.

Ходаков Ю. В., Эпштейн Д. А., Глориозов П. А. § 84. Фтор, бром, иод // Неорганическая химия: Учебник для 7—8 классов средней школы. — 18-е изд. — М.: Просвещение, 1987. — С. 197—199. — 240 с. —1 630 000 экз.