В медицине и фармации

В медицине в лечебных целях соединения хрома из-за высокой токсичности в настоящее время не используются. Для диагностики заболеваний крови и желудочно-ки­шечного тракта применяется pаствор Na₂CrO₄ меченый изотоп ⁵¹Сr для инъекций (Solutio Natrii chromatis chromo – 51 notati pro injectionibus).

Окислительные свойства хроматов и дихроматов широко используют в аналитической практике (хроматометрия). Метод основан на применении дихромата калия как сильного окислителя:

Хроматометрия используется для определения железа(II), урана(IV), меди(I), молибдена(III), некоторых органических веществ.

В санитарно-гигиенической практике применяют хроматометрию для анализа промышленных и сточных вод. В ходе анализа опреде­ляется так называемая окисляемость воды, которая характеризует общее содержание органических и неорганических восстановителей. В лабораторной практике для очистки химической посуды широко применяют хромовую смесь, состоящую из К₂Сr₂О₇, Н₂0 и концентрированной Н₂SО₄ в соотношении 1:6:2 (по массе), которая обладает сильными окислительными свойствами.

Некоторые соединения молибдена применяются в анализе. Молибдат аммония (NH₄)₂MoO₄∙4H₂O используется как аналитический реактив на красный фосфор в присутствии концентрированной азотной кислоты, образуется осадок аммониевой соли гетерополифосформолибденовой кислоты: (NH₄)₃H₄[P(Mo₂O₇)₆].

4. Токсическое действие соединений хрома

Соединения хрома оказывают отрицательное воздействие на организм человека: обще­токсическое, вызывают дерматиты и экземы при соприкосновении с кожей, аллергенное, канцерогенное. Причем соединения хрома(VI) значительно токсичнее, чем соединения хрома(III). Растворимые соединения хрома ядовиты: пары хромовой кислоты повреждают слизистые оболочки носа и дыхательных путей, хроматы и дихро­маты разъедают кожу и вызывают экзему, а также повышают чув­ствительность к аллергенам. При приемах внутрь наблюдаются ожоги слизистой оболочки полости рта, ожоги пищевода и желудка, отечность. В литературных источниках имеются разноречивые данные о смертельной дозе хроматов 0,2-0,5-1 г и даже 8 г.

При содержании в водоемах соединения хрома(VI) могут вызвать поражение внутренних органов при потреблении с питьевой водой, а при купании – воспалительные изменения слизистых глаз, дерматиты и экземы, а также оказать канцерогенное действие. Предельно допустимая концентрация хрома в питьевой воде 0,05 мг/л. В аналитической практике используют способность ионов тяжелых металлов образовывать труднорастворимые хроматы:

^{кирпично-красный}

Ag₂CrO₄ растворяется в растворе аммиака и азотной кислоте.

^желтый

Реакцию проводят в уксуснокислой среде, в которой PbCrO₄ не­растворим. В щелочной среде PbCrO₄ растворяется с образованием плюмбитов:

PbCrO₄ + 4OH^- → PbO₂^2- + CrO₄^2- + 2H₂O

Ba²⁺ + CrO₄^2- → BaCrO4↓

^{желтый кристаллический}

BaCrO₄ растворяется в сильных кислотах. В присутствии Н₂SO₄ желтый BaCrO₄ переходит в белый BaSO₄.

2Ba²⁺ + Cr₂O₇^2- + H₂O → 2BaCrO₄↓ + 2H⁺

^желтый

Тема II. d-Элементы VII группы: марганец

1. Биологическая роль марганца

Марганец– один из десяти металлов жизни. Он является важным биогенным элементом, который необходим для нормального протекания процессов в организме. Марганец является эссенциальным элементом для человека и животных. Соединения марганца в основном поступают в организм с пищей. Всасывание марганца происходит в тонком кишечнике. Этому процессу способствуют витамины В₁, Е, в умеренных количествах фосфор и кальций, а препятствует – избыточное поступление в организм фосфора и кальция. Среднесуточная потребность человека в марганце около 5 мг, она удовлетворяется той пищей, которую мы едим. Биоусвояемость марганца низкая и составляет всего 3-5%. В органах и тканях взрослого человека содержится около 12 мг марганца. Концентрируется он главным образом в костной ткани (до 43% от общего количества), печени, почках, под­желудочной железе.

В организме марганец образует комплексы с белками, нуклеиновыми кислотами (РНК и ДНК) и аминокислотами. Хотя эти комплексы из-за большого радиуса катиона Mn²⁺ и его жесткости обычно мало устойчивы, но способствуют активации большого числа ферментов. Установлено, что биогенная роль ионов марганца (II) в организме разнообразна: они оказывают влияние на кроветворение, образование костей, минеральный обмен, процессы размножения и др. Так как ионные радиусы марганца и магния близки, они могут замещать друг друга в биохимических процессах. Марганец участвует в таком жизненно важном процессе, как аккумуляция и перенос энергии в организме, доказано его участие в синтезе витаминов группы В и С. В опытах на животных установлено влияние марганца на образование гемоглобина. Имеются данные, что это влияние марганца проявляется при некотором оптимальном соотношении марганца и железа. Таким образом, марганец – жизненно необходимый элемент.

Следует отметить, что в организме марганец находится в степени окисления _­+2, но его восстановительные свойства не выражены. Участвуя в биохимических процессах, марганец, как правило, не меняет своей степени окисления. Очевидно, это связано с тем, что в организме нет сильных окислителей, а также с тем, что органические лиганды стабилизируют состояние марганца(II).

Дефицит марганца является одним из распространенных отклонений в биоэлементном обмене современного человека. Это связано с повышенной психо-эмоциональной нагрузкой, за счет повышенного расходования марганца для обеспечения основных нейрохимических процессов, протекающих в центральной нервной системе.

2. Лечебное действие неорганических соединений марганца

Из соединений марганца в медицинской практике используют перманганат калия. Применяют растворы различных концентраций (в зависимости от заболевания). В целом растворы КМnO₄ обладают антисептическими и прижигающими свойствами и используются для обработки поверхности кожи и слизистых оболочек, что обусловлено окислительным и коагулирующим действием его на белки. Лечебное действие KMnO₄ основано на реакции:

4KMnO₄+ 2H₂O→ 4MnO₂↓ + O₂↑ + 4KOH

Образующийся MnO₂ оказывает вяжущее, раздражающее и прижигающее действие, а выделяющийся кислород обладает антимикробным и дезодорирующим действием. Кислород выделяется без образования пузырьков, поэтому растворы KMnO₄ можно вводить в глубокие раны при анаэробной инфекции.

Перманганат калия является препаратом наружного действия. Иногда раствор КМnО₄ применяют внутрь для окисления токсичных органических веществ, переводя их в менее токсичные формы. Например, морфин окисляется в мало токсичный оксиморфин.

Кроме того, в комплексе с другими компонентами используют сульфат и хлорид марганца(II) для лечения анемии. При больших кровопотерях также применяют соединения марганца в сочетании с солями меди(II) и кобальта(II).

3. Применение неорганических соединений марганца в медицине

и фармации

Kalii permanganas (калия перманганат) КМnO₄. Применяют как антисептическое средство наружно в водных растворах для промывания ран (0,1-0,5%), для полоскания полости рта и горла (0,01-0,1%), для смазывания язвенных и ожоговых поверхностей (2-5%), для спринцеваний и промываний в гинекологической и урологической практике (0,02-0,1%). Растворы

(0,02-0,1%) применяют также для промывания желудка при отравлениях морфином, аконитином и другими алкалоидами, а также фосфором.

Для анализа ряда химических соединений и лекарственных препаратов, обладающих свойствами восстановителей, Н₂О₂, NaNО₂, FеSО₄ и др. применяют растворы перманганата калия, который и дал название методу – перманганатометрия. Определение проводят в кислой среде в присутствии серной кислоты:

MnO₄^–+ 8H⁺+ 5e^-→ Mn²⁺+ 4H₂O

Используют также восстановление перманганат-ионов в нейтральной среде до МnО₂ (бурого осадка) по полуреакции:

MnO₄^–+ 2H₂O+ 3e^-→ MnO₂¯+ 4OН^–

Перманганатометрию используют в клиническом и биохимическом анализе для определения некоторых ферментов, а также для определения мочевой кислоты в крови. В санитарно-гигиенической практике используют перманганат калия для определения окисляемости воды в промышленных и сточных водах.

4. Токсическое действие соединений марганца на живой организм

При действии на организм через органы дыхания соединения марганца приводят к тяжёлым поражениям центральной нервной системы, а также действуют на почки, органы кровообращения и легкие. Предельно допустимая концентрация его соединений в воздухе равна 0,0003 мг/л в пересчёте на марганец. Описаны случаи острого отравления марганцевой пылью на производстве, с последующим быстрым развитием «марганцевого психоза» и других патологических проявлений.

Всемирная организация здравоохранения установила предельно до­пустимую концентрацию в питьевой воде марганца 0,5 мг/л и желательную – 0,1 мг/л.

При попадании в организм перманганаты токсичны из-за сильных окислительных свойств. При полосканиях, спринцеваниях концентрированными растворами перманганата калия наблюдается отёк слизистых оболочек с последующими воспалительными явлениями, приводящими иногда к общему отравлению организма.

Независимо от способа введения марганец выводится из организма через желудочно-кишечный тракт и почки. Основным органом, задерживающим марганец, является печень.

Для лечения острых отравлений перманганатами используют 3%-й раствор пероксида водорода в уксуснокислой среде:

2KMnO₄ + 5H₂O₂ + 6CH₃COOH → 2Mn(CH₃COO)₂+ 2CH₃COOK + 8H₂O + 5O₂↑

Тема III. d-Элементы VIII группы: железо, кобальт, никель