Элементы подгруппы VIII-A

Галогены = F, Cl, br, J, At. Все кроме астата являются микроэлементами.

Фтор. Имеет высокую реакционную способность и биохим. активность, т.к. обладает наиб. сродством к электрону. В биосфере занимает 13 место по распространённости. В организм поступает с питьевой водой и пищей. В организме 4г, больше всего в эмали. В природных водах концентрация фтора - 1,5мг/л и в основном в ионной форме F^-. Растворимые соединения фтора из ЖКТ всасываются в кровь. Однако, поглощение фтора костной тканью в 3р. выше, чем кровью. Выводится через почки. Вдыхание газообразного фтора приводит к резкому раздражению дыхат. путей. Фтор блокирует в организме активные центры ферментов, содержащие магний, кальций, железо. HF оказывает разъедающее действие на дыхат. пути, а водные растворы вызывают ожоги кожи.

Хлор. В организме 95г. Образуемая хлором HCl – единственная неорганическая кислота, кот. присутствует в ЖКТ человека, создаёт pH=3,5-4,5, что необходимо для усвоения белков пищи. В воде присутствует в виде хлоридов Cl^-, а также различных кислородных соединений HClO, HClO₂, HClO₃, HClO₄. Поступает в организм человека с пищей и жидкостями. Хлор не накапливается в каком-либо органе, а в основном находится в неклеточных жидкостях – лимфах, крови. Недостаток хлора приводит к нарушению водного баланса в организме. Растворы хлоры обладают бактерицидным действием. Хлор реагирует в организме с аминами, образуя хлорамины, кот. затем превращаются в токсичные альдегиды.

11 лекция

Cl (хлор)

Токсическое действие соед.СL в организме связано с проявлением окислительн.свойств.

Cl разрушает слизистую оболочку лёгких, кот.становится проницаемй для воды и плазма крови проникает через неёв легкие =>отёк. Вдыхание концентрир.паров Cl приводит к быстр.смерти от удушья в рез-те ожога лёгких. Конц. Cl в чистой воде более 0,008мг/л токсична для большигства гидробионтов. При одновременном присутствии в воде хлора и фенолов, то вода приобретате характерный неприятный запах и привкус, а также обазует суперэкотоксиканты,диоксины и хлор фенолы.

Br, I (бром,йод)

Необход. Для человека как микроэлемент. Роль Br в организме-торможение ЦНС

Йод влияет на общ.психическое и физическое развитие, повышает иммунитете, при недостатке йода развивается болезни щитовидн. Железы, критинизм. В водных растворах сод. В молекулярной форме I₂ В организм чел-ка поступает с пищей.Вдыхание паров Br и I приводит к раздражению дых. Путей. Смерт.доза I – 2-3 грамма.

d– элементы

Расположены в побочных группах греч.системы 4,5,6 периодов

1 Б подгр. Cu, Au, Ag

Cu

Входит в состав ферментов, катализирующих ок.восст процессы в организме.В орг.чел-ка около 100 мг в вмиде комплекса с белками. Потребность меди строго определена генетически. Недостаток Cu и её избыток приводит к нарушению жизнедеят-ти.При недостатке меди развивается анемия и умственная отсталость.При избытке – низкое содержание гемоглобина, нарушение тканей печени, почек, мозга. В чистом воде конц. От 0,001-0,01 мг/л, при повышении конц.до 0,2 мг/л происх. Гибель гидробионтов.

Ист-ки загрязнений меди: сброс со сточн. Водами и применение в с/х сульфатов, хлоридов, нитратов меди.Если конц. Cu в сточн.воде больше 1 мг/л – это тормозит их биологическую очистку на очистных сооружениях.

Ag

Не явл. Необходимым для чел-ка.Облад. сильн. Бактерицидными cd-ами. Соли серебра, кроме AgNO₃ мало растворимы и поэтому плохо мигрируют в природных средах. LD₅₀=10г

Au

В организме около 10 мг. В костной ткани.Не явл.необх. для человека. LD₅₀ =0,4 мг/л. В случае обнаружения Au в воде LD₅₀=0,4мг/л

2 Б подгр. Zn, Cd, Hg

Образуют соед. С ионной и ковалентной хим.связью и явл. Хорошим комплексообразователем

Zn

Св-ва близки к Сu.Микроэлемент, в орг-ме 2,5 г.Взаимодействует с белками, входит в состав РНК, регулирует сахарный обмени реакц. гидратации. Содерж. Во всех видах пищи, поэтому в орг. Поступ. В осн. Через ЖКТ, затем транспортир-ся кровью ко всем органам и выводится из орг-ма с экскриментами. Избыток или недостаток цинка приводит к нарушению синтеза металлпротеидов.

Малотоксичен, а токсичны его соли, ZnCl₂ накапливается в печени, скелете. Zn₃P₂ фосфит цинка обладает выраженной токсичностью.Примен. для борьбы с грызунами LD₅₀=50мг/кг

Конц цинка в чистой воде 1-10мг/мл, а в загрязненной достигает 160мг/мл.Для гидробионтов LD₅₀=0,4мг/л.При взаимодействии ионов цинка с карбонатами образ.нерастворимые соед-я,кот.накаплив-ся в донных отложениях.Источники цинка-сточные воды гальванических цехов и предприятий по производству красителей.

Cd 1КО

В организме около 50 мг.Не явл. необходимым. Нарушает фосфорно-кальциевый обмен, вытесняет Са из соед., входящих в сост.костн.ткани и этим вызывает ломкость костей.

Обладает большим сродством к тиоловым –SH группам белков.Нарушает метаболизм и синтез ДНК, мутаген.Накопление Сd в орг. способств. развитию онкологических заболеваний, менее растворимые соед-я кадмия воздействуют на дых. пути и на ЖКТ.

На начальной стадии хронич.отравления происх. снижение обоняния, вплоть до полной его утраты, возник. кадмиевый насморк, головн. и желудочн. боль, тошнота и появл. белок в моче. Cd поступает в орг. частично с водой и пищей и соединения его увелич. с возратом, т.е. облад. способностью кумуляции.. Соединения кадмия плохо всасываются и при любом поступлении в организм длительно остаются на месте введения, постепенно переходя в кровь, где он накапливается в эритроцитах, связывается с гемоглобином и длительно сохраняется.По органам распространяется не равномерно, выделяется медлн\енно, в осн. через ЖКТ

Hg 1КО

Содержание в орг-ме – 5мг. Токсичны ионы Hg. Опасны, хорошо растворимые легко диссоциирующие её соли. Пары ртути действуют в неионизированном виде, затем после ферментативного окисления циркулирующая в крови ртуть вступает в устойчивое соединение с белковыми молекулами, обр. вещ-во метил-ртуть. Может проникать через волосяные потоки, с пищей и при дыхании в виде паров или аэрозолей.

Признаки хрон.отравл.: повышенная утомляемость, слабость, сонливость, апатия, эмоц. неустойчивость, гол.боли. Одновременно развив. дрожание, сначала охватывает руки,веки, ноги, тело. Возн. сост. пугливости и общей подавленности. Возможны судороги и изменение чувствительности – поражение ЦНС.

Hg – типичный нейротоксин. Осн. значение имеет поступление ртути через дых. пути в виде паров и пыли солей. Пары полнорстью задерживабтся в дых. путях, если конц. их в воздухе не выше 0,25 мг/м³. Накапливается в почках, печени, селезенке, а при отравлении парами в легких. Выделение из орг. орсуществл. всеми железами ЖКТ, почками, молочными железами и с потом, через легкие.Выделение через несколько часов после отравления и продолжается очень долго, даже после однократной дозы.

ПДК элементов 2Б подгруппы

ZnO	0.5	0.05	5.0
ZnCl2	1.0	-	1.0
CdO	0.1	0.001	0.01
Hg	0.01	0.0003	0.0005
HgO	0.05	0.0003	0.005
HgCl2	0.1	0.0003	0.005
Hg(NO3)2	0.05	0.0003	0.005

Чем меньше конц. ПДК элемента, тем опаснее вещество.

Элементы подгрупп 3Б и 4Б

Sc, Y, La, Ac, актиноиды

Редкие элементы, токсичность не изучена

4Б подгр. Ti, Zr, Hf

Содержатся в организме в ультрамикроколичествах, измеряемые микрограммами и поступ. их в организм ничтожно мало.

La

Явл. ингибитором транспорта кальция и вытесняет его из костной такни. La и Ca химически малотоксичны для человека, а повреждающее действие определяется ионизирующим излучением некоторыми из этих элементов. Могут накапливаться в печени, почках, костях в виде нерастворимых фосфатов и карбонатов.

Ti

Поступ. в орг. в виде пыли, которая задерживается в легких и может вызвать их заболевание.

5Б V, Nb, Ta

за счет переменной степени окисления +4+5 участвуют в ОВР, катализируют окисление глюкозы до CO₂.Установлены ПДК V₂O₅ раб.зоны = 0,1 мг/м³ (показатели для ванадатов)

У работающих с V₂O₅ сухой кашель,иногда приводит к смертельному кровотечению.Возможны сильные раздражения слизистой глаз и носа, почек, мелкое дрожание рук, расстройство зрения и белок в моче.Возникают конъюктивиты, бронхиты, бледность кожи, черно-зеленая окраска языка, повышенное кровяное давление.Накапливается в почках, печени и легких.

Соед-я малорастворимы в чистом виде, конц. 0,2 – о,4 мг/л. Присутствие V₂O₅ окрашивает её в оранжевый цвет, более токсичен в мягкой воде

6Б подгр. Cr, Mo, W

Cr

Поступает в организм в осн с пищей, норм. содерж. в организме – 6 мг. Явл микроэлементом, входит в состав ДНК.В орг. человека находится в 3, 6 валентном состоянии, участвуют в превращении глюкозы в гликоген. В 6 вал. сост.облад сильн. окислит свойстваим и => токсичностью. Это проявл. в нарушении работы ЖКТ, поражает органы дых., почки, облад. канцерогенными свойствами. Cr и его соед. снижают иммунитет. При попадании в легкие и затем в кровь возможно развитие ишемич. болезни сердца.

Встречается: отходы гальванических производств, сжигание мин.топлива. Внейтр. и щелочной прир. водах в виде взвесей. Может выпадать в осадок в виде Cr(OH)₃ LD₅₀=30-50мг/кг (для рыбы)

12 лекция

Mo: входит в состав ферментов азотного обмена. В организме нах. В виде комплексных соединений соли Mo к-ты, хорошо раств. В воде и могут поступать в организм с пищей или водой.

Избыток Mo препятствует кальцивоему обмену, затрудняет синтез фосфатов, способствует обр. мочевой к-ты, которая в виде камней откладывается в суставах, почках, редко в печени. Считается умеренно токсичным элементом. Источники загрязнения Mo- это отходы металлургии, химич. Промышленности, радиотехнического произ-ва, сжигание минерального топлива.

W: Не явл. необходимым. Одновалентные соли вольфрамовой к-ты хорошо растворимы.

Сл-но более токсичны. Токсичность заключается в балансированных действиях ферментосодержащих Mo, а так же повреждение органов дыхания, при поступлении в орг. В виде пыли (сплавы с добавл. W). Умеренно токсичный эл-т.

VII В (Mn, Tc, Re)

Mn: Явл. Необходимым микроэлементом в орг.~ 20 мг. в костях и в мозге. Необходим для репродуктивных ф-ций организма. Обеспечивает метаболизм глюкозы и липидов в орг., образуют активные комплексные соединения с лигандами, содержат кислород и азот. Т.к. имеет переменные степени окисления: +2,+3,+4,+6,+7, то сл-но участвует в окислительно- восстановительных процессах. Mn в орг. поступает с пищей и ингаляционно в виде пыли и аэрозолей. Растворимые в воде сульфаты, нитраты и хлориды. Источники загря знения: Это широкое использование в металлургии и алюминиевой промышленности. Токсичность в виде сульфата Mn: 1) Нарушается всасывание Fe и сл-но обр-е гемоглабина 2) При попадании в лёгкие вызывает их воспаление 3) При избытке Mn в орг. Возникает расстройство психики, снижение памяти, а в тяжёлых случаях паркинсонизм, т.е. сильное растройсво двигательной системы. Накопление Mn в печени, почках, головном и спинном мозге, выделение Mn с мочой не значительно. Перманганаты токсичнее двухвалентного Mn, т.к. имеет более сильную окисляющую способность.

VIII (Fe, Co, Ni, платиноиды)

Fe: В орг. чел-ка ~4,5-10г. Входит в состав гемоглобина, за счёт которого происходит перенос кислорода от лёгких к органам и выведение CO2. Недостаток Fe приводит к анемии(малокровие). Кроме этого Fe катализирует окислительно- восст. р-ции в клетках организма, за счёт переменной валентности. Избыток вреден как и дефицит. Поступает в орг: с пищей, водой и в виде пыли. Fe накапливается в лёгких вызывая их заболевания и нарушение обоняния. Избыток поступающий через ЖКТ оказывает общетоксическое действие, нарушает ф-ции печени, и уменьшает желудочную секрецию содержание Fe в питьевой воде не должно быть выше 0,3 мг/л. Источники: 1)металлургия, 2) предприятия хим. пром., 3) лакокрасочной промышл.

Если в воде: Fe(+2) => Fe(+3) окисляется, обр-ся Fe(OH)3 и возникает массовая гибель растений, по причине кислородного голодания.

Co Ультрамикроэлемент поступает в орг.с пищей, водой и из загрязненной окр. среды, обр. комплексные соединения с белками (витамином B12). В организме накапливается в костном мозге, печени, снижает артериальное давление и повышает содержание в крови сахара (диабет). Аэрозоли с Co- вызывает воспалительные процессы в лёгких, уплотнение их тканей. Co явл. Концерагеном и мутагеном. Кр. того в тяжёлых случаях возможен летальный исход от паралича дыхания. Источники загр. Co: это сжигание всех видов минерального топлива, содержание в водоёмах Co(+2) в конц. 5 мг/л тормозит их самоочистки.

Ni: Микроэлемент, кот. Входит в состав РНК, влияет на другие нуклеиновые к-ты, катализирует расщепление мочевины. Химич. св-ва схожи с Fe и Со, подвижность Ni в воде и почве, зависит от органич.в-ва и от pH (кислотности)

Источники загр: 1) металлургия, 2) машиностроение,3) хим. пром.;4) ТЭЦ, 5) котельные, работающие на каменном угле.

Ni явл. концерагеном, способствует к онкологическим заболеваниям дыхательных путей.

При его избытке в орг. Возникает дистрофия печени и селезёнки. Нарушается кроветворение, деятельность нервной и сердечно-сосудистой системы. Растворимые соединения Ni в концентрации 1-5 мг/л вызывают гибель гидробионтов. По опасности на человеч. орг. Стоит на 4 месте, после Hg, Cd, Pb.

Платиноиды:

На их токсичность обратили внимание в связи с развитием электроники, авиа и ракетостроения. С простыми и комплексными солями платиноидов возникают симптомы «платинозы»- это заболевание дыхат. путей, кожных покровов, поражение глаз. Могут поступать в виде пылей, аэрозолей, через кожу и ЖКТ. Выводятся с мочой и через ЖКТ.

Соли Pt нарушают углеводные и белковые обмены, вызывают бронхиты, астму, может подавлять синтез ДНК и вызывать мутации.

f-элементы:

Эл-ты подгрупп 3d в VI периоде и семейство актиноидов в VII периоде.

По св-вам близки к эл-там III A подгруппы, т.е. химически мало токсичны для чел-ка, а повреждающие действия определяются ионизирующим излучением некоторых элементов (торий плутоний). Кр. того в биосферу попадают искусственные радионуклеиды. Радиоактивные превращения сопровождаются различными превращениями. Альфа- лучи, состоят из ядер Гелия. Бета- лучи, поток быстрых электронов. Гамма- лучи, обладают высокой проникающей способностью, это осколки ядер плутония, урана и др. эл-тов.

Оказывает сильное повреждающее действие на живые орг-мы. (Cz, Ba, Sr,I).

Которые отличаются от их стабильных форм атомной массы. Поглащаясь в-вом все виды радиации приводят электронные оболочки его атомов в состояние возбуждения и ионизации. Биологическое повреждение живых клеток происходит под действием электронов.

Однако уровень и характер этих повреждений зависит от типа первоначальной радиации.

Тяжелые Альфа частицы создают зону чрезвычайно высокой ионизации. Лёгкие Бета частицы обр. зону низкой плотности ионизации, вызывая различные биологич. эффекты.

Одной из характеристик радионуклеидов явл. период полураспада. Это время необходимое для распада 50% радиоактивных атомов. Коротко живущие изотопы в биологическом отношении менее опасны, т.к. не накапливаются в биосфере. Изотопы с большим периодом полураспада- накапливаются в живых клетках.

Для оценки возможного ущерба чел. здоровью при хронич отравлении. Эквивалентные дозы- понятие: которая равна произведению поглащённой дозы на средний коэф. Качества ионизирующего излучения. В данном элементе объёма биологической ткани. Изменяется в зивертах. При неравномерном излучении исп. понятие- эффективной эквивалентной дозы, которая оценивает возможность эффектов, т.е. онкологические образования.

Взвешанный коэфф- равен отношению ущерба от облучения органа или ткани к ущербу от облучения всего тела при одинаковых эквивалентных дозах. Если радионуклеиды из вне- внешнее облучение, а с пищей, воздухом- внутреннее.

Источники: АЭС, Медицинское оборудование.

Если частицы нах-ся в воздухе ~ 1 мес, то они достигают стратосферы, где могут сохраняться уже неск. месяцев. Радиоактивные осадки содержат сотни разных радионуклеидов. Однако большинство из них имеет малую конц. И быстро распадается

Поэтому основные радионуклеиды 14С, 137Сs, 90Sr.

Основные р-ции протекающие в орг. под действием облучения, связаны с распадом воды, т.к. мягкие ткани организма в осн. состоят из воды.

В результате молекулы воды дают сольватированные электроны(окружённые гидратной оболочкой) Кр. того, обр-ся 2 радикала, кот ведут в организме к возникновению множества р-ций.

При р-циях радикалов с нуклеиновыми к-тами возникают мутации, разрывы мостиков в структуре ДНК. Кр. облучение может вызвать дезаминирование нукл. к-т.

Sr, Cs имеют период полураспада в окр. среде ~30 лет. Sr- накапливается в костях и молоке. Cs- в мышечных тканях, I- в щитовидной железе.

13 лекция