Презентация по химии на тему: "Биологическая роль важнейших неметаллов". Общая характеристика неметаллов Основные проявления избытка серы

Неметаллы как микроэлементы.

Мы уделили большое внимание роли металлов. Однако необходимо учитывать, что некоторые неметаллы также являются совершенно необходимыми для функционирования организма.

КРЕМНИЙ

Кремний является также необходимым микроэлементом. Это было подтверждено тщательным изучением питания крыс с использованием различных диет. Крысы заметно прибавили в весе при добавлении метасиликата натрия (Na2(SiO)3 . 9H2O) в их рацион (50мг на 100г) . цыплятам и крысам кремний нужен для роста и развитие скелета. Недостаток кремния приводит к нарушению структуры костей и соединительной ткани. Как выяснилось кремний присутствует в тех участках кости, где происходит активная кальцинация, например в кости образующих клетках, остеобластах. С возрастом концентрация кремния в клетках падает.

О том, в каких процессах участвует кремний в живых системах, известно мало. Там он находится в виде кремневой кислоты и, наверное, участвует в реакциях сшивки углеродов. У человека богатейшим источником кремния оказалась гиалуроновая кислота пуповины. Она содержит 1,53мг свободного и 0,36мг связанного кремния на один грамм.

СЕЛЕН

Недостаток селена вызывает гибель клеток мышц и приводит к мускульной, в частности сердечной, недостаточности. Биохимическое изучение этих состояний привело к открытию фермента глутатионпероксидазе, разрушающей пероксиды Недостаток селена ведет к уменьшению концентрации этого фермента, что в свою очередь вызывает окисление липидов. Способность селена предохранять от отравления ртутью хорошо известна. Гораздо менее известен тот факт, что существует корреляция между высоким содержанием селена в рационе и низкой смертностью от рака. Селен входит в рацион человека в количестве 55 110мг в год, а концентрация селена в крови составляет 0,09 0,29мкг/см . При приёме внутрь селен концентрируется в печени и почках. Ещё один пример защитного действия селена от интоксикации лёгкими металлами является его способность предохранять от отравления соединениями кадмия. Оказалось, что как и в случае с ртутью, селен вынуждает эти токсические ионы связываться с ионными активными центрами, с теми, на которое их токсическое действие не влияет.

МЫШЬЯК

Несмотря на хорошо известные токсические действия мышьяка и его соединений, имеются достоверные данные согласно которым недостаток мышьяка приводит к понижению рождаемости и угнетению роста, а добавление в пищу арсенита натрия привело к увеличению скорости роста у человека.

ХЛОР и БРОМ

Анионы галогенов отличаются от всех тем, что они представляют собой простые, а не оксо анионы. Хлор распространён чрезвычайно широко, он способен проходить сквозь мембрану и играет важную роль в поддержание осмотического равновесия. Хлор присутствует в виде соляной кислоты в желудочном соке. Концентрация соляной кислоты в желудочном соке человека равна 0,4-0,5%. По поводу роли брома как микроэлемента существуют некоторые сомнения, хотя достоверно известно его седативное действие.

ФТОР

Для нормального роста фтор совершенно необходим, и его недостаток приводит к анемии. Большое внимание было уделено метаболизму фтора в связи с проблемой кариеса зубов, так как фтор предохраняет зубы от кариеса.Кариес зубов изучен достаточно подробно. Он начинается с образования на поверхности зуба пятна. Кислоты, вырабатываемые бактериями, растворяют под пятном зубную эмаль, но, как ни странно, не с её поверхности. Часто верхняя поверхность остаётся неповреждённой до тех пор, пока участки под ней не окажутся полностью разрушенными. Предполагается, что на этой стадии фторид ион может облегчать образования аппатита. Таким образом совершается реминелизация начавшегося повреждения.

Фтор используют для предотвращения разрушений зубной эмали. Можно вводить фториды в зубную пасту или же непосредственно обрабатывать ими зубы. Концентрация фтора, необходимая для предотвращения кариеса, составляет в питьевой воде около 1мг/л , но уровень потребления зависит не только от этого. Применение высоких концентраций фторидов (более8мг/л) может неблагоприятным образом повлиять на тонкие равновесные процессы образования костной ткани. Чрезмерное поглощение фторидов приводит к фторозу. Фтороз приводит к нарушениям в работе щитовидной железы, угнетению роста и поражению почек. Длительное воздействие фтора на организм прводит к минерализации тела. В итоге деформируются кости, которые даже могут срастись, и происходит кальцификация связок.

ЙОД

Основной физиологической роль йода является участие в метаболизме щитовидной железы и присущих ей гормонах. Способность щитовидной железы аккумулировать йод присуща также слюнным и молочным железам. А также некоторым другим органам. В настоящее время, однако, считают, что ведущую роль йод играет только в жизни деятельности щитовидной железы.

Недостаток йода приводит к возникновению характерных симптомов: слабости, пожелтению кожи, ощущение холода и сухости. Лечение тиреоидными гормонами или йодом устраняет эти симптомы. Недостаток тереоидных гормонов может привести к увеличению щитовидной железы. В редких случаях (отягощение в организме различных соединений, мешающих поглощению йода, например тиоцианата или антитиреоидного агента гоитрина, имеющегося в различных видах капусты) образуется зоб. Недостаток йода особенно сильно отражается на здоровье детей они отстают в физическом и умственном развитии. Йод дефицитная диета во время беремености приводит к рождению гипотироидных детей (кретинов).

Избыток гормонов щитовидной железы приводит к истощению, нервозности, тремору, потере веса и повышенной потливости. Это связано с увеличением пероксидазной активности и вследствие этого с увеличением йодирования тиреоглобулинов. Избыток гормонов может быть следствием опухоли щитовидной железы. При лечение используют радиоактивные изотопы йода, легко усваивающиеся клетками щитовидной железы.

«Неметаллы в жизни человека»

Основные неметаллы. В свободном виде могут быть газообразные неметаллические простые вещества - фтор, хлор, кислород, азот, водород, твёрдые - иод, астат, сера, селен, теллур, фосфор, мышьяк, углерод, кремний, бор. При комнатной температуре в жидком состоянии существует бром. Мы рассмотрим лишь несколько

Применение 1. В производстве поливинилхлорида, пластикатов, синтетического каучука, из которых изготавливают: изоляцию для проводов, оконный профиль, упаковочные материалы, одежду и обувь, линолеум и грампластинки, лаки, аппаратуру и пенопласты, игрушки, детали приборов, строительные материалы. 2. Отбеливающие свойства хлора известны с давних времен, хотя не сам хлор «отбеливает», а атомарный кислород, который образуется при распаде хлорноватистой кислоты. 3. Производство хлорорганических инсектицидов - веществ, убивающих вредных для посевов насекомых, но безопасные для растений. На получение средств защиты растений расходуется значительная часть производимого хлора. 4. Использовался как боевое отравляющее вещество, а также для производства других боевых отравляющих веществ: иприт, фосген.

5. Для обеззараживания воды - «хлорирования». Наиболее распространённый способ обеззараживания питьевой воды; основан на способности свободного хлора и его соединений угнетать ферментные системы микроорганизмов, катализирующие окислительно -восстановительные процессы. В части долговечности при взаимодействии с хлорированной водой положительные результаты демонстрируют медные водопроводные трубы. 6. В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E925. 7. В химическом производстве соляной кислоты, хлорной извести, бертолетовой соли, хлоридов металлов, ядов, лекарств, удобрений. 8. В металлургии для производства чистых металлов: титана, олова, тантала, ниобия. 9. Как индикатор солнечных нейтрино в хлор- аргонных детекторах.

Биологическая роль хлора. Многие развитые страны стремятся ограничить использование хлора в быту, в том числе потому, что при сжигании хлорсодержащего мусора образуется значительное количество диоксинов.

Применение серы Серу применяют для производства серной кислоты, вулканизации каучука, как фунгицид в сельском хозяйстве и как сера коллоидная - лекарственный препарат. Также сера в составе серобитумных композиций применяется для получения сероасфальта.

А еще сера… участвует в формировании хрящевой и костных тканей, улучшает работу суставов и связок; влияет на состояние кожи, волос и ногтей (входит в состав коллагена, кератина и меланина); укрепляет мышечную ткань (особенно в период активного роста у детей и подростков); участвует в образовании некоторых витаминов и усиливает эффективность витамина В1, биотина, витамина В5; оказывает ранозаживляющий и противовоспалительный эффект; уменьшает суставные, мышечные боли и судороги; способствует нейтрализации и вымыванию шлаков и токсинов из организма; стабилизирует уровень сахара в крови; помогает печени выделять желчь; повышает устойчивость к радиоизлучению!

Спасибо за внимание

На грани химии, биологии и медицины возникла новая научная область бионеорганическая химия. Бионеорганическая химия рассматривает роль металлов в возникновении и развитие различных процессов в здоровом и больном организме, создает новые эффективные препараты на основе металлорганических соединений, активно участвует в борьбе за сохранение здоровья людей и продление человеческой жизни. Особенно чутко организм реагирует на изменение концентрации микроэлементов, т.е. элементов, участвующих в организме в количестве меньше одного грамма на 70 килограмм массы человеческого тела. К таким элементам относятся медь, цинк, марганец, кобальт, железо, никель, молибден и другие.

Файлы: 1 файл

МЕТАЛЛЫ И НЕМЕТАЛЛЫ В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА

Вода – универсальный растворитель. Она носит в себе следы всего, с чем соприкасается. Известно около 70 000 веществ, которые встречаются в воде в качестве примесей. Некоторые из этих примесей оказывают вредное влияние на человеческий организм, превышения их предельно допустимой концентрации (ПДК) нужно всячески избегать.

Свинец

В старых зданиях иногда встречаются свинцовые водопроводные трубы. Некоторые американские токсикологи считают, что свинцовый водопровод Римской империи послужил причиной ее падения. Свинцовый водопровод был в Московском Кремле во времена правления Ивана Грозного. Вода, текущая из таких труб, становится опасной для жизни, поскольку свинец – токсичный металл. Он откладывается в костях скелета и влияет на центральную и периферическую нервную систему. Это особенно опасно для детей младше 6 лет, включая период внутриутробного развития. Есть данные о том, что свинец способствует развитию новообразований в почках. Помимо этого, свинец угнетает иммунитет. Использование этилированного бензина в качестве топлива приводит к загрязнению окружающей среды свинцом.

Ртуть

Ртуть – уникальный металл. Это единственный металл-жидкость, который может испаряться. Существуют микроорганизмы, способные включать ртуть в органические соединения. В природе ртуть бывает в самородном, жидком виде, а также входит в состав минералов. Некоторая часть ртути свободно испаряется из трещин в земной коре. Около половины всей используемой ртути приходится на батарейки, люминесцентные лампы, выключатели и измерительные приборы.

Ртуть и ее соединения нарушают белковый обмен, поражают нервную систему, печень, почки, желудочно-кишечный тракт, при вдыхании – дыхательные пути. Особенно опасны выбросы в воду с образованием метилртути – соединения более опасного, чем сама ртуть. Оно способно накапливаться в организме и вызывать болезнь Минамата. Болезнь так названа по названию озера Минамата в Японии, куда промышленная компания долгое время сливала ртуть. Болезнь была обнаружена в 1956 году. Ее симптомы – нарушение моторики, парестезия в конечностях, ослабление зрения и слуха. В тяжелых случаях – паралич.

Кадмий

В норме кадмий в небольших количествах присутствует в здоровом человеческом организме. Однако он токсичен, и потому его избыток легко становится губительным. Кадмий обладает способностью накапливаться, хроническое отравление приводит к анемии и болезни костей. Растворимые соединения кадмия поражают центральную нервную систему, печень и почки, нарушают фосфорно-кальциевый обмен. Кадмий изменяет на многие гормоны и ферменты, необходимые для нормальной работы организма. Источником кадмиевого загрязнения являются выбросы цветной и черной металлургии, ТЭЦ и угледобычи.

Цинк

В природе цинк существует только в составе полиметаллических руд. В древней Греции был известен сплав цинка с медью – латунь. Цинк – необходимый для нормальной жизнедеятельности элемент. Однако его переизбыток вызывает поражение почек. Есть экспериментальные данные о его токсическом воздействии на кровь и сердце.

Никель

Никель участвует в регуляции обмена ДНК и является необходимым для человека микроэлементом. Недостаток его ведет к нарушению обмена веществ и снижению иммунитета. Но избыток никеля может быть вреден для здоровья. При повышении концентрации никеля в организме могут появиться аллергические реакции в виде кожной сыпи или аллергического насморка. В Германии 15% людей имеет аллергию на никель. При избытке никеля также возможна анемия, повышенная возбудимость. Поскольку никель влияет на ДНК, а также РНК, при хронической интоксикации появляется риск развития новообразований в легких, в почках, на коже. Никель могут выделять в воду электрические чайники с открытым нагревательным элементом.

Хром

Хром - это металл. Он твердый и ломкий и очень устойчив к коррозии. Он серебристо-белый, а после полировки приобретает блеск. Он плохо проводит электричество и тепло.

Ученые Национальных институтов здравоохранения США получили данные о том, что содержащийся в питьевой воде хром может вызвать рак. Были проведены лабораторные опыты над животными. Выяснилось, что, хром, который содержится в питьевой воде, может вызвать рак. Такие данные были получены в ходе лабораторных наблюдений за животными, получавшими воду с высоким содержанием хрома. У крыс появлялись злокачественные опухоли полости рта, у мышей – рак тонкой кишки. Ученые считают, что хром 6 (шестивалентный) может вызвать у людей рак легких.

Железо

Железо – важный микроэлемент, участвующий в кроветворении и внутриклеточном обмене. Железо почти всегда встречается в природной воде, как на поверхности, так и во взятой из скважины. Больше всего железа в болотных водах. В систему водоснабжения железо попадает из-за коррозии труб. Норма содержания железа в воде – не больше 0,3 мг/л. Высокое содержание железа в воде неблагоприятно для кожи. Избыток железа может изменять состав крови, вызывать аллергические реакции, железо накапливается в поджелудочной железе, почках, миокарде, иногда в щитовидной железе, мышцах и эпителии языка.

Медь

Медь – это пластичный металл с невысокой плотностью. Обладает высокой теплопроводностью.

Медь необходима для высших растений, для животных и для человека, поэтому недостаток меди нежелателен, однако в питьевой воде не должно содержаться больше меди, чем 1-1,5 мг/л. Повышение концентрации меди в питьевой воде вызывает поражение слизистых оболочек почек и печени.

Молибден

Молибден входит в состав человеческого организма. Но избыток его в питьевой воде может стать причиной ослабления иммунитета, изменений функций костного мозга, тимуса и селезенки. А при наличии сопутствующего недостатка в организме кальция избыток молибдена ведет к подагре (ревматическое заболевание суставов, связанное с отложением солей, может сопровождаться опуханием и деформацией суставов).

Марганец

Марганец хорошо знаком нам всем в виде марганцовки, как называют в быту перманганат калия, обладающей антисептическими свойствами. Марганец – необходимый микроэлемент, участвует в образовании костей, в кроветворении и тканевом дыхании, в жировом и углеводном обмене, поддерживает репродуктивные функции. При недостатке марганца наблюдается рвота, изменение цвета волос, замедляется сращивание костей при переломах.

Допустимое содержание марганца в водопроводной питьевой воде – 0,1 мг/л. Это больше, чем в Европе, но в пять раз меньше, чем в Америке. При повышении содержания марганца возможно развитие анемии, нарушение функционального состояния центральной нервной системы.

Фтор

Название «фтор» восходит к греческому слову φθόρος («разрушение»). Фтор в своем природном виде – чрезвычайно ядовитый газ. При этом фтор – необходимый для человека микроэлемент. В организме человека фтор существует в виде соединения фторапатита и содержится в эмали зубов и костях. Если фтора в воде недостаточно (меньше 0,5 мг/л), повышается опасность кариеса.

Но избыток фтора тоже опасен. Если в воде его слишком много (более 1,0 мг/л), это приводит к флюорозу. Флюороз проявляется в виде крапинок или пятен на зубной эмали, изменяется костная ткань (остеосклероз), кости деформируются, связочный аппарат обызвествляется. Это происходит из-за того, что при избытке фтора, поступающего в организм, соли фтора начинают откладываться в костях и зубах и замещают растворимые соединения кальция нерастворимыми соединениями кальция и фтора. Особенно опасен избыток фтора для детей, у которых коренные зубы еще находятся в стадии формирования. При небольшом превышении нормы фтора поражаются только резцы, при большом – все зубы. Поражение костей происходит при сильном переизбытке фтора – свыше 6 мг/л. Хорошая же новость заключается в том, что если уменьшить поступление фтора в организм, симптомы флюороза уменьшаются.

Бром

Если ртуть – единственный жидкий металл, то бром – единственный жидкий неметалл. В простом виде это – ядовитая красно-бурая жидкость с неприятным запахом. Бром широко распространен в природе в виде соединений. В организме человека бром содержится в количестве примерно 0,2 г. Он обнаруживается в жидкостях организма: крови, слюне и моче, а также в печени и в мозге.

Препараты брома оказывают снотворное и успокаивающее действие.

Избыточное содержание микроэлемента бром в организме может привести к кожному заболеванию – бромодерме (высыпания на коже в виде бляшек или пузырей), а также нарушить работу нервной системы. Недостаток брома способствует возникновению бессонницы, к снижению уровня роста эритроцитов в крови.

Источником поступления бромидов могут быть грунтовые или подземные воды либо сточные воды предприятий химической промышленности.

Йод

Йод не нуждается в представлении. Название его на греческом языке (ιώδης) значит «фиолетовый». В нормальном виде представляет собой кристаллы черного цвета с фиолетовым металлическим отливом. В природе изредка встречается в виде минерала, но такие находки можно по пальцам пересчитать – в термальных источниках Везувия и на итальянском острове с красивым названием Вулькано. Йод находится в большом количестве в морской воде в виде иодидов (буква «и» в начале этого слова не ошибка, «йод» - это бытовое название, а «официально» в таблице Менделеева этот элемент называется именно так – «иод»).

Йод – необходимый микроэлемент, он присутствует во всех живых организмах. У животных и человека йод входит в состав вырабатываемых щитовидной железой гормонов, которые регулируют развитие организма и обмен веществ. Дефицит йода опасен, в результате могут развиться такие заболевания, как эндемический зоб, кретинизм и гипотиреоз. В организме человека содержится 12-20 мг йода, суточная потребность в йоде составляет около 0,2 мг.

Йод токсичен. Смертельная доза – 2-3 г. Избыток йода вызывает поражение почек и сердечнососудистой системы, появляется общая слабость, головная боль, рвота, понос, бурый налет на языке, боли в сердце и учащение пульса.

Ветер со стороны моря и испарения приносят в атмосферу некоторое количество йода, которое затем захватывается дождем и вместе с ним попадает в поверхностные воды. Также йод выщелачивается природными водами из магматических пород. Третий источник йода – воды нефтяных месторождений и сточные воды химической и фармацевтической промышленности.

Бор

Бор мы все знаем «в лицо» благодаря одному из его соединений – борной кислоте, которая применяется в медицине как дезинфицирующее средство и входит в состав некоторых лекарств. В свободном состоянии бор – бесцветное, серое или красное кристаллическое или аморфное вещество. Роль бора в организме человека мало изучена. Бор обнаружен в костной ткани, в мышцах и в крови. Основной источник бора – пища, с нею человек ежедневно получает 1-3 мг этого элемента. Безопасная доза для взрослого человека составляет 13 мг.

Соединения бора использовались не так давно как средства для снижения веса, однако обнаружилось, что вес снижался вследствие вызванного бором обезвоживания клеток, что вредно для организма. Борные соединения быстро всасываются, но медленно выделяются из организма. Таким образом, бор накапливается и в результате возможна борная интоксикация, которая проявляется рвотой, водянистым стулом, потерей аппетита и «борным псориазом» – кожной сыпью с упорным шелушением. Также известен борный энтерит – нарушение процессов пищеварения при длительном воздействии соединений бора.

В природные воды бор поступает из подземных вод, обогащенных бором за счет содержащих бор осадочно-метаморфических пород (борацит, бура, колеманит и др.). Также насыщены бором сточные воды некоторых производств (например, кожевенного, керамического) и бытовые сточные воды со стиральными порошками. Бор содержится в некоторых удобрениях и может попадать в воду из почв.

Мышьяк

Русское название мышьяка связано с использованием его для истребления мышей и крыс. Мышьяк чрезвычайно токсичен. При этом он является необходимым микроэлементом и присутствует во всей живой природе. В теле человека мышьяк содержится в количестве 0,08-0,2 мг/кг.