Биологическая роль лития

Содержание:

1.Осноные химические  свойства Лития

2.Топография Лития в  организме, содержание и потребность.

3. Лекарственные препараты  на основе Лития

4.Продукты питания, которые содержат Литий

5.Выводы

6.Список используемой  литературы

 

 

1.Осноные  химические свойства Лития

 

Литий. Порядковый номер 3, атомная масса 7. Значит, атом состоит из ядра, вокруг которого обращается 3 электрона. Ядро атома лития состоит  из 7 частиц. Из них 3 - это протоны, положительно заряженные частицы, какждая из которых несет положительный единичный заряд. Остальные 7 - 3 = 4 -это нейтроны. Заряда не имеют. Если атомную массу обозначить буквой А, заряд ядра и, следовательно, число протонов, буквой Z, число нейтронов буквой N , то справедливо утверждение A = Z + N. Электроны не входят в состав ядра атома, но входят в состав атома (обратите внимание на постановку вопроса!). Их число в нейтральном атоме равно числу протонов. То есть, отрицательный заряд электронной оболочки равен положительному заряду ядра атома. При потере одного или нескольких электронов нейтральный атом превращается в положительно заряженный ион.

Из-за небольшого радиуса и маленького ионного  заряда литий по своим свойствам  больше всего напоминает не другие щелочные металлы, а элемент группы IIA магний (Mg). Литий химически очень активен. Он способен взаимодействовать с кислородом (O) и азотом (N) воздуха при обычных условиях, поэтому на воздухе он быстро окисляется с образованием темного налета продуктов взаимодействия:

4Li + O2 = 2Li2O,

6Li + N2 = 2Li3N

При контактах  с галогенами литий самовоспламеняется при обычных условиях. Подобно  магнию (Mg), нагретый литий способен гореть в CO2:

4Li + CO2 = C + 2Li2O

Стандартный электродный потенциал Li/Li+ имеет наибольшее отрицательное значение (E°298 = –3,05 B) по сравнению со стандартными электродными потенциалами других металлов. Это обусловлено большой энергией гидратации маленького иона Li+, что значительно смещает равновесие в сторону ионизации металла:

Li-твердый <> Li+раствор + e–

Для слабо  сольватирующих растворителей значение электродного потенциала лития соответствует его меньшей химической активности в ряду щелочных металлов.

Соединения  лития — соли — как правило, бесцветные кристаллические вещества. По химическому поведению соли лития  несколько напоминают аналогичные  соединения магния (Mg) или кальция (Ca). Плохо растворимы в воде фторид LiF, карбонат Li2CO3, фосфат Li2PO4, хорошо растворим хлорат лития LiClO3 — это, пожалуй, одно из самых хорошо растворимых соединения в неорганической химии (при 18°C в 100 г воды растворяется 313,5 г LiClO3).

Оксид лития Li2O — белое твердое вещество —  представляет собой типичный щелочной оксид. Li2O активно реагирует с  водой с образованием гидроксида лития LiOH.

Этот гидроксид  получают электролизом водных растворов  LiCl:

2LiCl + 2H2O = 2LiOH + Cl2 + H2

LiOH — сильное основание, но оно отличается по свойствам от гидроксидов других щелочных металлов. Гидроксид лития уступает им в растворимости. При прокаливании гидроксид лития теряет воду:

2LiOH = Li2O + H2O

Большое значение в синтезе органических и неорганических соединений имеет гидрид лития LiH, который образуется при взаимодействии расплавленного лития с водородом (H):

2Li + H2 = 2LiH

LiH — ионное соединение, строение кристаллической решетки которого похоже на строение кристаллической решетки хлорида натрия NaCl. Гидрид лития можно использовать в качестве источника водорода для наполнения аэростатов и спасательного снаряжения (надувных лодок и т.п.), так как при его гидролизе образуется большое количество водорода (1 кг LiH дает 2,8 м3 H2):

LiH + H2O = LiOH + H2

Он также  находит применение при синтезе  различных гидридов, например, борогидрида лития:

BCl3 + 4LiH = Li[BH4] + 3LiCl.

Литий образует соединения с частично ковалентной  связью Li—C, т. е. литийорганические соединения. Например, при реакции иодбензола C6H5I с литием в органических растворителях протекает реакция:

C6H5I + 2Li = C6H5Li + LiI.

Литийорганические соединения широко используются в органическом синтезе и в качестве катализаторов.

2.Топография  Лития в организме,содержание и потребность.

Литий (Li) – важный микроэлемент (0,0001%)

В организме  взрослого человека содержится всего  около 70 мг лития, но несмотря на столь мизерное количество вопрос о его необходимости не стоит: литий организму нужен. Литий можно обнаружить в лимфоузлах, щитовидной железе, сердце, легких, печени, кишечнике, надпочечниках, плазме крови, а также в малых количествах в других органах и тканях. Выводится из организма литий в основном с мочой (до 95%), совсем немного с потом и калом.

Биологическая роль:

1.способствует  высвобождению Mg из клеточных «депо»;

2.тормозит  передачу нервного импульса, тем  самым снижая возбудимость нервной  системы;

3.влияет  на минеральный обмен скелета,  на жировой и углеводный обмен;

4.влияет  на деятельность щитовидной железы.

Токсичная доза для человека: 92-200 мг

Летальная доза для человека: свыше 200 мг

Суточная  потребность:

Суточная  потребность организма в литии  на данный момент точно не определена. При беременности препараты лития  абсолютно противопоказаны.

Лекарственные препараты: карбонат лития, применяется при психических заболеваниях, а также другие соли лития. У больных диабетом, применяющих препараты лития. Снижается уровень глюкозы и кетоновых тел в моче.

Продукты  питания, содержащие элемент: каменная и морская соль ,минеральные воды, некоторые растение семейства розовых, гвоздичных, пасленовых, к которым относятся помидоры и картофель.

Источники лития:Литий в организм человека попадает из питьевой воды. В небольших количествах содержится в томатах, табаке, а также в печени и легких животных.

Симптомы  дефицита и передозировки

Ряд исследований доказывает пониженное содержание лития  в организме у больных алкоголизмом, а также при состояниях иммунодефицита и некоторых новообразованиях.

Порог токсической  дозы для человека определен в  зависимости от возраста, веса и  пола на уровне: 90-200 мг.

К основным симптомам передозировки  литием относят:

• тремор кистей
• полиурия
• умеренная жажда
• диарея
• рвота
• мышечная слабость
• вялость и потеря координации
• атаксия
• увеличение массы тела
• ухудшения зрения
• гиперкалиемия
• дефицит натрия
• снижение артериального давления
• снижение либидо
• аритмия
• токсический дерматит
• потери памяти
• головокружения
• судороги
• комы
• полиурия
• нарушение функции почек
• угнетение щитовидной железы

 

Основные  проявления избытка лития: острая интоксикация, гиперкалиемия, дефицит натрия, токсический дерматит, гиперрефлексия, тремор, атаксия, спутанность сознания, кома, хроническая интоксикация, повреждения гломерулярного аппарата почек и тубулярных клеток, угнетение активности антидиуретического гормона, протеинурия, полиурия, снижение артериального давления, аритмия, угнетение выработки гормонов щитовидной железы.

Коррекция недостатка и избытка лития в организме: при дефиците лития в организме  следует увеличить в рационе  количество пищевых продуктов, содержащих соединения лития в биотических  дозах, применять минеральные воды и БАД к пище, содержащие литий; при избытке лития следует  использовать симптоматические средства, вводить в организм дополнительное количество NaCl и электролитные смеси.

3.Биологическая  роль Лития, использование в  медецыне

Биологическая роль лития

Биологическая роль лития установлена не до конца. По разным источникам литий может  оказывать следующие эффекты:

• снижает возбудимость центральной нервной системы (препараты лития применяются в психиатрии)
• регулирует транспорт натрия в нервных и мышечных клетках
• снижает количество доступного свободного норадреналина в центральной нервной системе
• снижает содержание серотонина в центральной нервной системе
• увеличивает чувствительность нейронов некоторых областей мозга к действию дофамина

Использование в медецыне

Солями  лития, такими как лития карбонат или литонит, лечат маниакально-депрессивный психоз. В последние годы появилась информация о возможности эффективного применения препаратов на его основе для лечения сахарного диабета и алкоголизма.

Суточная  норма лития составляет не более 100 мкг. Его ионы проникают в организм сквозь тонкие биологические мембраны и сосредотачиваются в основном в лимфоузлах и на легких. Небольшое  количество лития присутствует в  коре головного мозга, а также  в мышцах, крови и печени. В  организме он, судя по всему, вступает в реакцию с магнием, чем тормозит передачи нервных импульсов, снижая, таким образом, возбудительные процессы. Выведение лишнего лития происходит, в основном, с мочой. С калом  и потом он выходит в довольно незначительных количествах.

С недавних пор появилась информация о том, что литий воздействует на различные  структурные компоненты человеческого  организма. В частности на скелет и щитовидную железу. При длительном воздействии, его концентрация в  костной ткани становится довольно высокой. В организме литий активно  взаимодействует с натрием и  калием. Однако назначение препаратов на основе лития при дефиците в  организме натрия является опасным  для жизни, поскольку может вызывать поражение почек.

3. Лекарственные препараты на основе  Лития

Препараты лития  — психотропные лекарственные средства из группы нормотимиков. Это исторически первые препараты данной группы, открытые в 1949 году; однако они сохраняют важнейшее значение в лечении аффективных расстройств, прежде всего маниакальных и гипоманиакальных фаз биполярного расстройства, а также в профилактике его обострений и для лечения тяжёлых и резистентных депрессий. Препараты лития имеют и другие области применения.

Литий —  щелочной металл, поэтому в медицине он применяется в виде солей, в  основном в виде карбоната, а также  цитрата, сукцината, оротата, хлорида и сульфата лития. В России из солей лития используют только карбонат, ранее применялись оксибутират и никотинат лития.

Бромид лития  в медицине больше не используется, так как вызывает хроническое  отравление — бромизм — уже при дозировке 250 мг в день.

Впервые для  лечения аффективных расстройств  соли лития начали применяться античными  медиками. Они открыли их качества эмпирическим путём, применяя минеральные воды с их высокой концентрацией и не имели научного представления об их биохимических свойствах. Существуют упоминания об использовании древнеримскими врачами щелочных минеральных вод, содержащих литий, из источников в Северной Италии, для лечения больных, находившихся в состоянии «ажитации» или «эйфории».

 

Например, во II веке н. э. римский медик греческого происхождения Соран Эфесский рекомендовал «природные воды, такие, как щелочные источники» для лечения «мании». Примерно в это же время с аналогичной целью их назначал в качестве ванн другой медик, Гален. В V веке Целий Аврелиан[en] в переводе на латынь книги Сорана Эфесского «Об острых и хронических болезнях» (лат. De morbis acutis et chronicis) также пишет о данном методе лечения мании. В средневековой Европе считалось, что некоторые источники имеют особые свойства. Особенно были известными источники в St Fillans (англ.)русск., горном селении в Шотландии. Современными учёными установлено, что они содержат высокую концентрацию лития.

 

Впервые соли лития были использованы в научной  медицине в 1859 году для лечения подагры, поскольку в лабораторных условиях они повышают растворимость кристаллов мочевой кислоты. Однако уровни лития  в организме, требовавшиеся для  этого, оказались токсичными

 

Джон  Кейд, фото 1970 г.

В 1949 году в  Австралии Джон Кейд[en], проводя эксперименты с инъекциями мочи здоровых людей и больных психозами в брюшную полость морских свинок, предположил, что вредные последствия таких инъекций вызваны мочевой кислотой, и в попытке увеличить её растворимость в воде добавил к образцам мочевую соль лития (повторив приём лечения подагры). При этом токсичное действие инъекций резко уменьшилось. Однако тщательный контроль в его экспериментах показал, что ионы лития сами по себе оказывали успокаивающий эффект. После тестирования лития на себе (чтобы показать его безопасность для человека), Кейд начал в небольших объёмах проводить исследования действия лития (цитрата и карбоната) на некоторых своих пациентах с диагнозом мании, шизофрении и депрессии, показавшие выдающиеся результаты. Успокаивающий эффект был настолько сильным, что Кейд предположил, что мания вызывается дефицитом лития в организме.