Контрольні питання

1. Назвіть катіони, які відносяться до IV аналітичної групи.

2. Поясніть, чому гідроксиди катіонів IV аналітичної групи мають амфотерні властивості. Запишіть рівняння реакцій.

3. Запишіть реакції катіону Zn²⁺.

4. Запишіть реакцію катіону Сr³⁺. Вкажіть, яке середовище утворюється при виконанні цієї реакції на катіон Сr³⁺. Назвіть окисник і відновник в реакції.

5. Запишіть реакції катіону Sn²⁺. Вкажіть середовище відкриття Sn²⁺.

6. Перелічте лікарські препарати, до складу яких входять катіони Zn²⁺ та А1³⁺.

Біологічна роль та практичне використання катіонів IV аналітичної групи та їх сполук у медицині і фармації

Цинк відноситься до групи незамінних мікроелементів. Загальна масова частка його в організмі людини складає 1·10^-3 %. Більш за все Цинку в сітківці ока, передміхуровій залозі, молочних залозах, а також багаті на Цинк печінка та м'язи. Добова потреба організму в Цинку складає 10-15 мг. Цинк впливає на процеси розмноження. При дефіциті Цинку тварини втрачають можливість до відтворювання, а додавання його солі в їжу сприяє підвищенню кількості та якості потомства.

Цинк позитивно впливає на ріст і розвиток, що свідчить про його участь в білковому обміні. Іони Цинку беруть участь у жировому обміні, наприклад, введення їх до організму зменшує вміст жиру у внутрішніх органах. Цинк є складовою частиною інсуліну і позитивно впливає на його секрецію. Цинк впливає на мінеральний обмін: при додаванні його в їжу збільшується виділення Фосфору з організму і зменшується виділення кальцію.

Цинк є незамінним металокомпонентом більш, ніж у 40 ферментних систем. Наприклад, Цинк бере участь у дихальній діяльності, точніше, в переносі електронів. Встановлено, що при інфекційному гепатиті кількість Цинку в плазмі крові знижується, а при видужуванні – приходить до норми. Через це рівень Цинку в плазмі крові є індикатором при оцінці відновлення працездатності.

Встановлено, що з віком вміст Цинку в тканинах серця, печінки та інших важливих органах різко зменшується, знижуючи їх активність. Прийом мінімальних доз препаратів Цинку стимулює роботу залоз внутрішньої секреції й поліпшує обмінні процеси в організмі.

Із сполук Цинку в медицині застосовується цинк сульфат ZnSO₄. Розчини (0,1- 0,25%) цинк сульфату пригнічують розмноження мікроорганізмів та, взаємодіючи з тканинними білками, створюють в'яжучу та протизапальну дії; їх вживають у вигляді очних крапель в офтальмології; 0,5-1% розчини створюють подразнюючу дію, а при прийомі усередину викликають блювання.

Цинк хлорид ZnCl₂ вживається як в'яжучий, припікаючий та антисептичний засіб при виразках, свищах і т.п. Цинк оксид ZnO застосовується в дерматології у вигляді мазей, присипок як в'яжучий «підсушуючий», протимікробний засіб.

Цинк сульфат ZnSO₄ зневоднений (одноводний) входить до складу цементів, «Дентин», «Дентин-паста», які вживаються в стоматології як тимчасовий пломбувальний матеріал.

Слід відмітити, що у великих концентраціях сполуки Цинку є отрутою! При першій допомозі при отруєнні солями Цинку рекомендується викликати блювання.

Алюміній відноситься до незамінних для живого організму мікроелементів. Загальна масова частка його в організмі людини складає 1·10^-5%. В основному, Алюміній концентрується у сироватці крові, легенях, печінці, нирках, він входить також до структури оболонок нервових клітин головного мозку людини. Добова потреба організму в Алюмінії складає 49 мг. Біологічна роль Алюмінію вивчена мало.

Іони Алюмінію і препарати Алюмінію мають в'яжучий, протизапальний, кровозупинюючий та протимікробний засіб. Алюміній сульфат Al₂(SO₄)₃ (разом з ацетоном) застосовується для виділення ферментів, бо він не денатурує білкові речовини. Крім того, алюміній сульфат використовується для очищення води, оскільки в результаті гідролізу цієї солі утворюються основні солі алюмінію, які випадають в осад, захоплюючи різні зважені у воді частинки.

Алюмінієва фольга застосовується в медицині для лікування і захисту раневих, опікових і виразкових поверхонь, оскільки алюміній сприяє також нормалізації окислювально-відновних процесів.

Алюміній гідроксид Al(OH)₃ – фармакопейний препарат, застосовується в дерматології зовнішньо у вигляді присипок, мазей, паст як адсорбуючий та обволікаючий засіб.

Алюміній калій сульфат (галуни) KАl(SO₄)₂·12Н₂О застосовується у вигляді водних розчинів як в'яжучий, протизапальний та кровоспинний засіб (в дерматології, стоматології, офтальмології). Кровоспинні олівці (галуни - 20%, алюміній сульфату – 78%, кальцій оксиду – 2%) застосовуються як в'яжучі та кровоспинні засоби при дрібних порізах, саднах.

Алюмосилікати (К₂О·Al₂O₃·6SiO₂) входять до складу силікатного цементу «Силіцин-2», який застосовується як пломбувальний матеріал. Каолін (Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O або H₄Al₂Si₂O₉) також широко застосовується в стоматологічній практиці. Він входить до складу цементів «Дентин», «Дентин-паста», які використовуються як тимчасовий пломбувальний матеріал.

Хром. Загальна масова частка хрому в організмі людини складає 1·10^-5 %, добова потреба організму в ньому – 5-10 мг. Хром відіграє важливу біологічну роль в організмі людини. Біологічна активність Хрому як d-елементу пояснюється, головним чином, його здібністю створювати комплексні сполуки. Хром позитивно сприяє на процеси кровотворення, а також на ферментні системи. Так, він є складовою частиною травного ферменту трипсину. Хром бере участь у стабілізації структури нуклеїнових кислот, у процесах обміну глюкози. Встановлено, що виключення Хрому з харчового раціону тварин викликає у них порушення засвоєння глюкози – концентрація її в крові та сечі збільшується (симптом цукрового діабету), причому вміст інсуліну в крові залишається нормальним. Додавання хрому до їжі тварин швидко знижувало концентрацію глюкози в крові.

Хром(III) оксид Cr₂O₃ входить до складу пасти, яка використовується в ортопедичній практиці.

Радіоактивний нуклід хрому ⁵¹Сr використовується в хімії для вивчення розчинності речовин, в біохімії – для вивчення нуклідного обміну та в медицині – для внутришньотканинної терапії. Розчинні сполуки Хрому отруйні і при введенні усередину викликають отруєння.

Станум. Загальна масова частка Стануму в організмі людини складає 1·10^-4 %. Біологічна роль вивчена мало. Добова потреба організму в Стануму дорівнює 3-5-17 мг. В організмі олово знаходиться у вигляді іонів Sn²⁺, які можуть утворювати комплексні сполуки з сірковмісними біолігандами, амінокислотами, оксикислотами і т.д. Олово може потрапляти до організму людини з консервованими продуктами. Неорганічні сполуки Стануму менш токсичні, ніж органічні.

Станум в кількості 28% входить до складу порошку (сплав срібла, міді та олова), який застосовується в стоматології для одержання «Амальгами срібної» (АС-2), яка використовується для одержання металевих пломб.

Арсен. Масова частка Арсену в організмі людини складає 1·10^-6 %. Він накопичується в печінці, нирках, селезінці, легенях, у волоссі, кістках та затримується в них на роки. Однак, максимальна концентрація Арсену спостерігається у мозковій тканині та м'язах. Арсен належить до дуже важливих мікроелементів, які беруть участь у біохімічних процесах живого організму. Він позитивно впливає на процеси кровотворення, концентрується в еритроцитах і бере участь у синтезі гемоглобіну. Протианемічний ефект Арсену визначається безпосередньо впливом його на кістковий мозок. Крім того, Арсен бере участь у окисно-відновних процесах, а також у процесах нуклеїнового обміну. Але у великих дозах Арсен і його солі – дуже сильна отрута. Встановлена пригноблююча дія миш'яку на активність біологічних каталізаторів – ферментів.

У медицині знаходить використання арсен (III) оксид As₂O₃, миш'яковистий ангідрид As₂O₅, білий миш'як (фармакопейний препарат). При місцевому застосуванні білий миш'як некротизує патологічно змінені тканини, в зв'язку з чим застосовується у дерматології, у стоматологічній практиці у вигляді паст. При введенні As₂O₅ всередину відбуваєтся стимуляція процесів кровотворення, нормалізується функція нервової системи і поліпшуються трофічні процеси у шкірних покровах. Вживається при анеміях, неврастеніях, виснаженні.

Натрій арсенат кристалічний Na₃AsO₄ та 1% розчин натрій арсенату для ін'єкцій є фармакопейними препаратами. У невеликих дозах вони підвищують анаболічні процеси, поліпшують трофіку шкіри, у великих кількостях пригнічують лейкопоез. Застосовуються при неврозах, анемії, виснаженні, у великих дозах – при лейкозі. Дія розчину калій арсеніту K₃AsO₃ (фармакопейний препарат) аналогічна дії розчину натрій арсеніту Na₃AsO₃. Його призначають при лікуванні лейкозів.