8
Особенности комплексообразования
ионов натрия и калия
С ростом радиуса атома в группе I А ослабевает
связь валентного электрона с ядром. Соответственно,
уменьшается энергия ионизации атомов.
Так как радиус атома калия больше, чем
радиус атома натрия, то энергия ионизации
калия меньше, чем у натрия.
В результате ионизации образуются
катионы Э+ , имеющие
устойчивую конфигурацию благородных
газов.
Химическая активность металлов I А группы возрастает
закономерно с увеличением радиуса атома
и уменьшением их способности к гидратированию
(чем меньше способность к гидратированию,
тем активнее металл).
Так как радиус атома калия
больше, чем радиус атома натрия, то способность
к гидратации для катиона калия будет
ниже, чем для катиона натрия, а, следовательно,
химическая активность катиона калия
выше, чем у катиона натрия.
Вследствие незначительного
поляризующего действия (устойчивая электронная
структура, большие размеры, малый заряд
ядра) комплексообразование для ионов
щелочных металлов малохарактерно. Вместе
с тем, они способны образовывать комплексные
соединения с некоторыми биолигандами
(КЧ для натрия и калия может принимать
значения 4 и 6). Способность образовывать
донорно-акцепторные связи с соответствующими
лигандами едва намечается у натрия. У
калия имеется значительная тенденция
к использованию имеющихся в атоме вакантных
d-орбиталей.
Например, образование комплексов
калия с антибиотиком валиномицином. Валиномицин
образует с калием прочные комплексы,
связывание этого антибиотика с натрием
очень незначительно.
9
Биологическая роль натрия, калия: содержание
в организме, суточная потребность, локализация
в органах и тканях, значение для организма
По содержанию в организме человека
натрий (0,08%) и калий (0,23%) относятся к макроэлементам.
Натрий и калий относятся к
жизненно необходимым элементам, постоянно
содержатся в организме, участвуют в обмене
веществ.
Натрий
Содержание натрия в организме
человека массой 70 кг – около 60 г: 44% - во
внеклеточной жидкости, 9% - во внутриклеточной.
Остальное количество натрия находится
в костной ткани – место депонирования
иона Na+ в организме.
В организме человека натрий
находится в виде его растворимых солей:
хлорида, фосфата, гидрокарбоната.
Распределен по всему организму:
-в сыворотке крови,
-в спинномозговой жидкости,
-в глазной жидкости,
-в пищеварительных соках,
-в желчи,
-в почках,
-в коже,
-в костной ткани,
-в легких,
-в мозге.
Натрий является основным внеклеточным
ионом. Концентрация ионов Na+ внутри клетки
примерно в 15 раз меньше, чем во внеклеточной
жидкости.
Ионы натрия играют важную роль
в обеспечении постоянства внутренней
среды человеческого организма, участвуют
в поддержании постоянного
10
осмотического давления биожидкости
(осмотического гомеостаза).
В виде противоионов в соединениях
с фосфорной кислотой (Na2HPO4 + NaH2PO4) органическими
кислотами натрий обеспечивает кислотно-основное
равновесие организма.
Ионы натрия участвуют в регуляции
водного обмена и влияют на работу ферментов.
Вместе с ионами калия, магния,
кальция, хлора ионы натрия участвуют
в передаче нервных импульсов. При изменении
содержания натрия в организме происходят
нарушения функций нервной, сердечно-сосудистой
систем, гладких и скелетных мышц.
Натрия хлорид NaCl – основной
источник соляной кислоты для желудочного
сока.
Ионы натрия принимают участие
в формировании разности потенциалов
на мембране.
Биологическая роль натрия
достаточно весома для человека, так как
выполняет немало функций, которые просто
необходимы для нормальной жизнедеятельности
нашего организма.
1. Помогает регулировать
кислотный и водный баланс
в жидкости организма из внеклеточной
среды;
2. Способствует нормализации
кровяного давления;
3. Участвует в транспортной
системе клеточной оболочки;
4. Необходим для нормальной
деятельности нервной и мышечной систем.
Норма суточного потребления
натрия не установлена, но допустимое
потребление не должно превышать 2400 мг
(не более 6,15 гр пищевой соли в сутки). Избыточное
количество натрия в организме ассоциируется
с гипертензией и отеком.
Пищевая соль и подсоленные
в процессе приготовления продукты-мясо,
сыр, овощи, выпечка, крупы, приправы-служат
основным источником натрия. Низкое содержание
натрия находится во всех натуральных
продуктах растительного и животного
происхождения.
Калий
Содержание калия в организме
человека массой 70 кг – около 160 г.: 2% - во
внеклеточной жидкости, 98% - во внутриклеточной.
В организме человека калий
находится:
-в крови,
-в почках,
11
-в сердце,
-в костной ткани,
-в сердце,
-в мозге.
Калий является основным внутриклеточным
ионом. Концентрация ионов К+ внутри клетки
примерно в 35 раз больше, чем во внеклеточной
жидкости.Ионы калия играют важную роль
в физиологических процессах – сокращении
мышц, нормальном функционировании сердца,
проведении нервных импульсов, обменных
реакциях. Являются важными активаторами
внутриклеточных ферментов.
Действие Na+, К+-АТФазы
и возникновение разности потенциалов
на клеточных мембранах
Многие важные биологические
процессы осуществляются только при условии
различного ионного и молекулярного состава
внутри клеток и во внеклеточной жидкости.
Концентрация ионов К+ внутри клетки примерно
в 35 раз больше, чем во внеклеточной жидкости,
концентрация ионов Na+ внутри клетки примерно
в 15 раз меньше, чем во внеклеточной жидкости.
Чтобы поддерживать такое распределение
ионы калия должны перемещаться из внешней
среды внутрь клетки, а ионы натрия – наоборот,
поступать из клетки во внеклеточное пространство.
Т.е. должен осуществляться перенос ионов
из области с более низкой концентрацией
в область с более высокой концентрацией.
Самопроизвольно такой процесс протекать
не может. Нормальное распределение ионов
натрия и калия обеспечивается работой
натрий-калиевых насосов. Работа этих
насосов по переносу ионов против градиента
концентрации и по поддержанию этого градиента
требует большой затраты энергии, следовательно,
сопровождается макроэргической реакцией
гидролиза АТФ.
За счет энергии гидролиза одной
молекулы АТФ три иона Na+ выводятся из
клетки, а два иона К+ - поступают в клетку.
В итоге на мембране клетки возникает
разность потенциалов: наружная поверхность
мембраны заряжается положительно, а внутренняя
– отрицательно.
Рекомендуемая
суточная доза калия составляет для детей
от 600 до 1700 мг, для взрослых от 1800 до 5000
мг. Необходимость в калии зависит от общего
веса тела, физической активности, физиологического
состояния, климата. Рвота, продолжительные
поносы, обильное потовыделение, использование
мочегонных повышают потребность организма
в калии.
Основными
пищевыми источниками являются сушеные
абрикосы, дыни, бобы, киви, картофель,
авокадо, бананы, брокколи, печень, молоко,
ореховое масло, цитрусовые и др.
12
При
недостатке калия развивается гипокалиемия.
Возникают нарушения работы сердечной
и скелетной мускулатуры. Продолжительный
дефизит калия может быть причиной строй
невралгии.
При
переизбытке калия развивается гиперкалиемия,
для которой основным симптомом является
язва тонкого кишечника. Настоящая гиперкалиемия
может вызвать остановку сердца.
13
Антагонизм натрия и калия
Антагонизм— химическое взаимодействие лекарственных
средств в крови с образованием неактивных
продуктов. Химическими антагонистами
являются калия перманганат, натрия тиосульфат,
донатор сульфгидрильных групп унитиол, комплексонообразователи
динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной
кислоты, тетацин-кальций и другие антидоты,
используемые для терапии отравлений.
Например, натрия тиосульфат переводит
токсический молекулярный йод в нетоксические
йодиды,
Сходство электронного строения ионов
щелочных (натрий и калий) металлов и различия
физико-химических характеристик определяет
их действия на биологические процессы.
Натрий и калий являются антагонистами.
В ряде случаев близость многих физико-химических
свойств обусловливает их взаимозамещение
в живых организмах. Например, при увеличении
количества натрия в организме усиливается
выведение калия почками, наступает гипокалиемия.
14
Соединения лития, натрия, калия как лекарственные
средства.
Лекарственные
средства неорганической природы рассмотрены
в соответствии с общепринятой классификацией,
вытекающей из современной трактовки
Периодического закона: ЛС s-, р-, d- и /-элементов.
Лекарственные
средства ^-элементов — это соединения
щелочных (лития, натрия и калия) и щелочно-земельных
(магния, кальция и бария) металлов
В медицинской
практике применяют соли элементов IA группы:
натрия (фторид, хлорид, бромид, йодид,
гидрокарбонат, сульфат, тиосульфат, нитрит),
калия (хлорид, бромид, йодид) и лития (карбонат).
Эти ЛС будут рассмотрены в группах элементов,
входящих в состав соответствующего аниона.
Кроме того, катионы j-элементов входят
в состав солей органических кислот, широко
используемых в качестве ЛС (см. разд. III).
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, обладая уникальными свойствами
предотвращатьсамоубийства. Препараты лития имеют и другие
области применения.
Литий — щелочной металл, поэтому в медицине он применяется
в виде солей, в основном в виде карбоната, а такжецитрата, сукцината, оротата, хлорида и сульфата лития. Бромид лития в медицине больше не используется,
так как вызывает хроническое отравление — бромизм — уже при дозировке 250 мг в
день. В России из солей лития используют
только карбонат, ранее применялись оксибутират и никотинат лития.
Препараты натрия, применяемые
в медицине
Изотонический раствор
– NaCl (0,9%) – для инъекций вводят подкожно,
внутривенно и в клизмах при обезвоживании
организма и при интоксикацях. Также применяют
для промывания ран, глаз, слизистой оболочки
глаза, также для растворения различных
ЛП.
Гипертонические
растворы - NaCl (3-5-10%) – применяют наружно в виде
15
компрессов и примочек при лечении
гнойных ран. По закону осмоса применение
таких компрессов способствует отделению
гноя из ран и плазмолизу бактерий (антимикробное
действие).
2-5% р-рNaCl назначают внутрь для промывания
желудка при отравлении AgNO3.
Ag+(р) + ClЇ(р) → AgCl(т)
Натрия гидрокарбонат NaHCO3 используют
при заболеваниях, сопровождающихся ацидозом.
Механизм
NaHCO3 + RCOOH → H2O + CO2 + RCOONa
RCOONa натриевые соли органических
кислот в значительной мере выводятся
с мочой, CO2 – покидает организм с выдыхаемым
воздухом.
NaHCO3 также используют
при повышенной кислотности желудочного
сока, язвенной болезни желудка
и двенадцатиперстной кишки.
NaHCO3 + HCl → H2O + NaCl + CO2
Имеет ряд побочных эффектов.
NaHCO3 применяют в виде
полосканий, промывания при воспалительных
заболеваниях глаз, слизистых оболочек
верхних дыхательных путей. В
результате гидролиза NaHCO3 водный
раствор имеет слабощелочные
свойства. При воздействии щелочи
на микробные клетки происходит
их гибель.
NaHCO3 + H2O → NaOH + CO2 + H2O
Натрия сульфат Na2SO4*10H2O – применяют в качестве слабительного
средства. Соль медленно всасывается из
кишечника, что приводит к поддержанию
повышенного осмотического давления в
полости кишечника. В результате осмоса
происходит накопление воды в кишечнике,
содержимое его разжижается, сокращения
кишечника усиливаются и каловые массы
быстрее выводятся.
Натрия тетраборат
Na2B4O7*10H2O – применяется наружно как
антисептическое средство для полосканий,
спринцеваний, смазываний. Антисептическое
действие аналогично NaHCO3, связано со щелочной
реакцией среды в результате гидролиза.
Na2B4O7 + 7H2O → 2NaOH + 4H3BO3
Радиоактивный изотоп 24Na в качестве
метки применяют для определения скорости
кровотока, используют для лечения некоторых
форм лейкемии.
16
Калий - важный компонент минерального
питания растений (на это уходит около
90% добываемых солей калия), он необходим
им в значительных количествах для нормального
развития, поэтому широкое применение
находят калийные удобрения: хлорид калия
КСl, нитрат калия, или калийная селитра,
KNO3, поташ K2CO3 и другие соли
калия.
В качестве лекарственного
средства находит применение иодид калия
KI.
Раствор перманганата калия
КMnO4 ("марганцовку")
используют как антисептическое средство.
17
Список литературы
1. Карапетьянц
М.Х., Дракин С.И., Общая и неорганическая
химия. - М.: Химия, 1993
2. Коттон Ф., Уилкинсон
Дж., Основы неорганической химии. - М.:
Мир, 1979
3.Зубович И.А. Неорганическая химия: Учебник для
технол. спец. вузов. - М.: Высшая школа,
1989.
4. А.
В. Суворов, А. Б. Никольский «Общая химия»,
Санкт-Петербург изд. Химия 1995г.
5. Н.
С. Ахметов «Неорганическая химия», Москва
изд. Высшая школа 1975г.
18