Фтор
Основная характеристика: микроэлемент. Биогенный химический элемент, т. е. постоянная составная часть организма человека.
В организме взрослого содержится от 100 до 300 мг фтора. Из них 99% находится в костной ткани и зубах в составе фторапатита. Первое место по содержанию фтора занимает цемент зуба. За ним следуют кость, дентин и эмаль.
Суточная потребность Взрослые: 2-4 мг, дети: новорожденные - 0,1 мг, 1 года - 1 мг, 2-го года жизни - 1,5 мг.
Поступает в организм животных и человека преимущественно с питьевой водой, оптимальное содержание в которой составляет 1-1,5 мг/л. Если содержание меньше 0,7 мг на литр, воду необходимо фторировать. Фториды стимулируют костеобразование и являются профилактикой сердечно-сосудистых заболеваний. Статистические данные показывают, что в городах, где питьевая вода фторируется, отмечается тенденция к снижению смертности от сердечно-сосудистых заболеваний, рака, болезней почек, гипертонической болезни, туберкулеза. Дефицит фтора наблюдается более чем у 60% россиян.
Значение в организме - Фтор обладает высоким сродством к белку матрикса эмали и включается в эмаль зубного зачатка еще до начала его минерализации. - При кариесе зубов и остеопорозе минеральная часть костной ткани растворяется под воздействием кислот. Фтор способствует восстановлению эмали и уменьшает проникаемость в ткани зуба, замедляя действие микроорганизмов мягкого зубного налета. Фтор придает кристаллам фторапатита большую упорядоченность, прочность, снижает их деминерализацию (растворимость), а также облегчает процессы реминерализации эмали, обладает антибактериальным действием. - Оказывает стимулирующее действие на все производные соединительной ткани, стимулирует иммунные реакции. - Учитывая последние данные, фтор оказывает два разных эффекта на метаболизм костной ткани: воздействует на предшественников остеобластов, и способен замещать гидроксильную группу апатита с образованием фторапатита.
Связь с другими микроэлементами - Входит вместе с кальцием и фосфором в состав костной ткани и зубов. Алюминий (с посуды) связывает фтор из пищевых продуктов и уменьшает его количество в них. Тефлоновая посуда не связывает фтор. - Антацидные препараты (маалокс, альмагель, фосфалюгель) могут связывать фтор, поступающий с пищей.
Использование в медицине - Фторотан - наркотическое средство. - Фторлак, витафтор, фторид натрия - средства для профилактики кариеса зубов. - 5-фторурацил, фторафур, фторбензотэф - противоопухолевые препараты. - Трифлуперидол (триседил), фторфеназин, трифтазин - нейролептические препараты. - Фторацизин - антидепрессивное средство. - Фторированные производные глюкокортикостероидов (триамцинолон, кеналог, фторо-корт, синафлан) в связи с их малой всасываемостью нашли широкое применение в качестве местных противовоспалительных, противозудных и антиаллергических средств. - Препараты фтора, используемые при лечении остеопороза (оссин, кореберон, тридин, флюокальцик).
Причины избытка - Злоупотребление препаратами фтора (оссин, кореберон, тридин, флюокальцик). Но чаще причиной является избыток фтора в питьевой воде. Есть мнение американских ученых, что «фторирование воды хронически отравляет миллионы». Токсичность проявляется при дозах фтора 20-80 мг в сутки. - Высокие концентрации ионов фтора ингибируют ряд ферментативных реакций, связывают важные макроэлементы (фосфор, кальций, магний и другие), нарушают баланс в организме. - В клетках на фоне подавления активности обширной группы ферментов повышается активность аденилатциклазы - фермента, одним из уникальных активаторов которого является именно фтор.
Следствия избытка - Эндемический флюороз зубов. Заболевания зубов вследствие изменения твердости зубной эмали. Характерны коричневые пятна на зубах, особенно у детей. Испещрение и размягчение зубной эмали наблюдается у 60% детей (данные канадских ученых). - Эндемический флюороз костей скелета (особенно выраженная форма в Китае, Индии, Танзании) - тугоподвижность суставов, рентгенологически - уплотнение костей, сужение костномозгового канала; хрупкость костей и переломы; остеохондроз; врожденные дефекты; преждевременная смерть. - Профессиональный флюороз, который проявляется: - ринитом с носовыми кровотечениями, ринофарингитом и фаринголарингитом с язвенно-некротическими изменениями слизистой оболочки, - остеосклерозом скелета с петрификацией связочного аппарата, - субатрофическим и атрофическим гастритом, - фторным гепатозом, фторной панкреатопатией, - гиперпаратиреозом, - гипогонадизмом, - миокардиодистрофией, - ретинопатией. - Когда содержание фтора в костях достигает токсического уровня, появляются дефекты минерализации, и гистологический выявляется диффузная или локальная остеомаляция.
Причины дефицита - Недостаток в питьевой воде. - Акклиматизационный гипофтороз у приезжих жителей Севера.
Следствия дефицита - Слабые хрупкие кости и зубы. - Типичное поражение зубов кариесом.
Следствия дефицита для детей - Запаздывание прорезывания зубов и специфическое поражение зубов молочного прикуса кариесом; плохая осанка и близорукость. - Существуют косвенные указания на связь гипофтороза с тонзиллопатиями, рахитом, неполноценностью иммунного статуса и нарушением обмена кальция.
Следствия дефицита для пожилых Прогрессирование типичного кариеса зубов; фторзависимый остеопороз скелета, склонность к переломам, особенно у женщин.
Источники Фторированная вода и любая пища, приготовленная на ней. Продукты моря, консервы, желатин. Продукты растительного и животного происхождения, в зависимости от содержания фтора в почве (свекла, томаты, салат, редис, лук репчатый, картофель, морковь, земляника садовая). Особенно много фтора в тыкве. В чае присутствует 4,2-13 мг% фтора. Для профилактики дефицита фтора необходимо использовать при необходимости фторированную зубную пасту и фторированное полоскание для зубов.
Фтор (лат. Fluorum) Общие сведения
Химический элемент таблицы Менделеева, неметалл, галоген. Символ элемента: F. Атомный номер: 9. Положение в таблице: 2-й период, группа - VIIA (1) Относительная атомная масса: 18.9984032 Степень окисления : -1. Валентность: I. Электроотрицательность: 4.10 Электронная конфигурация: 1s12s22p5 Природный фтор состоит из одного стабильного нуклида 19F. Фтор — самый активный неметалл. В свободном виде фтор — бесцветный газ с резким удушливым запахом.
Строение атома
Число электронов: 9. Число протонов: 9. Радиус нейтрального атома фтора 0,064 нм, радиус иона F– 0,115 (2), 0,116 (3), 0,117 (4) и 0,119 (6) нм (в скобках указано значение координационного числа). Энергии последовательной ионизации нейтрального атома фтора равны, соответственно, 17,422, 34,987, 62,66, 87,2 и 114,2 эВ. Сродство к электрону 3,448 эВ (самое большое среди атомов всех элементов).
История открытия
История открытия фтора связана с минералом флюоритом, или плавиковым шпатом. Состав этого минерала, как сейчас известно, отвечает формуле CaF2, и он представляет собой первое содержащее фтор вещество, которое начал использовать человек. В давние времена было отмечено, что если флюорит добавить при выплавке металла к руде, то температура плавления руды и шлаков понижается, что значительно облегчает проведение процесса (отсюда название минерала — от лат. fluo — теку). В 1771 году обработкой флюорита серной кислотой шведский химик К.Шееле приготовил кислоту, которую он назвал «плавиковой». Французский ученый А. Лавуазье предположил, что в состав этой кислоты входит новый химический элемент, который он предложил назвать «флуорем» (Лавуазье считал, что плавиковая кислота — это соединение флуория с кислородом, ведь, по мнению Лавуазье, все кислоты должны содержать кислород). Однако выделить новый элемент он не смог. За новым элементом укрепилось название «флюор», которое отражено и в его латинском названии. Но длительные попытки выделить этот элемент в свободном виде успеха не имели. Многие ученые, пытавшиеся получить его в свободном виде, погибли при проведении таких опытов или стали инвалидами. Это и английские химики братья Т. и Г. Ноксы, и французы Ж.-Л. Гей-Люссак и Л. Ж. Тенар, и многие другие. Сам Г. Дэви, первым получивший в свободном виде натрий, калий, кальций и другие элементы, в результате экспериментов по получению фтора электролизом отравился и тяжело заболел. Вероятно, под впечатлением всех этих неудач в 1816 году для нового элемента было предложено хотя и сходное по звучанию, но совершенно другое по смыслу название — фтор (от греч. phtoros — разрушение, гибель). Это название элемента принято только в русском языке, французы и немцы продолжают называть фтор fluor, англичане — fluorine. Получить фтор в свободном виде не смог и такой выдающийся ученый, как М. Фарадей. Только в 1886 году французский химик А. Муассан, используя электролиз жидкого фтороводорода HF, охлажденного до температуры –23°C (в жидкости должно содержаться немного фторида калия KF, который обеспечивает ее электропроводимость), смог на аноде получить первую порцию нового, чрезвычайно реакционноспособного газа. В первых опытах для получения фтора Муассан использовал очень дорогой электролизер, изготовленный из платины и иридия. При этом каждый грамм полученного фтора «съедал» до 6 г платины. Позднее Муассан стал использовать значительно более дешевый медный электролизер. Фтор реагирует с медью, но при реакции образуется тончайшая пленка фторида, которая препятствует дальнейшему разрушению металла.