Медико-биологическая роль галогенов

ВВЕДЕНИЕ

Человек не может прожить без галогенов, так как они применяются практически в любой сфере деятельности. Кроме того, галогены играют важную роль в нормальной жизнедеятельности человека. Здоровье человека во многом зависит от содержания этих элементов в организме.

Роль галогенов в организме человека заключается в их уникальном свойстве поддерживать важные химико-биологические обменные процессы (все процессы жизнедеятельности человека). Фтор содержится во всех человеческих органах и играет важную роль в строении костей, зубов. Бром содержится в почках, печени, крови, мозге. Йод важен для функционирования щитовидной железы. Хлор помогает поддержать в организме осмотическое давление лимфы и крови, сохраняет баланс воды.

Именно поэтому моей целью является рассказать как можно подробно о галогенах, их строениях, соединениях, химических и физических свойствах, а также где применяются галогены, о пользе и вреде галогенсодержащих лекарствах и некоторых препаратах йода.

Исходя из выше поставленной цели, можно сказать, что основными задачами являются исследование и изучение информации о галогенах и о всём, что с ними связанно. Второй задачей является выявление последствий попадания галогена внутрь организма, учитывая токсичность галогена.

Глава 1. Общая характеристика галогенов

1.1 Общая характеристика галогенов

Галогены - это естественная группа элементов, расположенных главной подгруппе 7 группы. К ним относятся: фтор, хлор, бром и йод. В эту же группу входят и неустойчивый, а потому не встречающийся в природе астат. «Галогены» в переводе с греческого означает «рождающие соли», что указывает на их способность реагировать с металлами с образованием солей. На внешнем энергетическом уровне атомов галогенов содержится электронов, конфигурация внешнего энергетического уровня.

В невозбуждённом состоянии атомы галогенов содержат на внешнем энергетическом уровне один неспаренный электрон, поэтому имеют валентность. В возбужденном состоянии, у атомов галогенов, кроме фтора, происходит «распаривание» валентных электронов и увеличение валентности:

Присоединяя один электрон, атомы галогенов приобретают устойчивую конфигурацию ближайшего инертного газа, образуя галогенид-анионы. Низшая степень окисления галогенов в соединениях равна, высшая, кроме фтора. Хлор, бром и йод в соединения способны проявлять положительные степени окисления, наиболее типичными из которых являются.

Валентные электроны галогенов образуют трионные пары, а один электрон внешнего энергетического уровня остаётся неспаренным. С возрастанием порядкового номера от фтора к йоду увеличиваются радиусы атомов, снижается их электроотрицательность.

Галогены реагируют почти со всеми простыми веществами, кроме некоторых неметаллов.В реакциях с металлами и большинством неметаллов, а также со сложными веществами галогены проявляют сильные окислительные свойства. Наиболее активен в химических реакциях фтор. С увеличением молекулярной массы активность галогенов снижается.

1.2 Физические свойства галогенов

Все галогены имеют очень резкий неприятный запах, вдыхание галогенов даже в небольших количествах вызывает раздражение дыхательных путей и раздражение слизистых оболочек. Галогены токсичны, особенно опасен фтор. Галогены относительно плохо растворяются в воде.

Физические свойства различны:

Фтор при нормальных условиях представляет собой бледно-жёлтый газ. В малых концентрациях в воздухе его запах напоминает одновременно озон и хлор. Очень агрессивен и сильно ядовит

Хлор – зеленовато желтый газ с резким удушающим запахом. Плохо растворяется в воде, хорошо – в некоторых органических растворителях. В практических условиях растворимость хлора в воде незначительна и составляет 3 кг на 1 т воды.

Бром при нормальных условиях — тяжёлая летучая жидкость, тёмно-красная на просвет, в отражённом свете тёмно-фиолетового, почти чёрного цвета. Обладает резким неприятным запахом, ядовит, при соприкосновении с кожей образуются долго не заживающие ожоги.

Йод при комнатной температуре представляет собой темно-фиолетовые кристаллы со слабым блеском. При нагревании при атмосферном давлении он сублимируется (возгоняется), превращаясь в пары фиолетового цвета; при охлаждении пары йода кристаллизуются, минуя жидкое состояние.

Астат твёрдое вещество сине-чёрного цвета, по внешнему виду похожее на йод. Для него характерно сочетание свойств неметаллов (галогенов) и металлов (полоний, свинец и другие). Как и йод, астат хорошо растворяется в органических растворителях и легко ими экстрагируется.

Все галогены плохо растворяются в воде, но способны образовывать «хлорную», «йодную» и «бромную» воду, частично вступая в реакцию с водой. Растворяются в неполярных органических растворителях. Все галогены ядовиты, пахнут неприятно.

1.3 Польза и опасность галогенов

Все галогены являются ядовитыми веществами с сильно выраженным удушающим и поражающим ткани воздействиями.

Большую опасность представляют пары и аэрозоль фтора, так как в отличие от других галогенов имеют довольно слабый запах и ощущаются только в больших концентрациях.

Также, пары йода, попав в легкие в больших количествах, вызывают отек легких, поражение почек, отрицательно влияют на сердечно-сосудистую систему. Если вовремя не принять меры, то человек может умереть.

Еще более опасны хлор и фтор. Хлор, в свое время, стал первым боевым отравляющим газом. А воздействие фтора на кожу всего в течение двух секунд приведет к сильнейшему ожогу из-за крайней химической агрессивности реактива. Поэтому все работы с галогенами следует проводить с использованием средств защиты, включая противогазы.

Несмотря на то, что галогены токсичны, они являются биогенными элементами, важными для функционирования организма человека:

Фтор необходим для формирования эмали зубов и костной ткани.

Хлор играет важнейшую роль в регулировании водно-солевого баланса, нужен для работы нервной и мышечной системы, ЖКТ, эритроцитов.

Недостаток брома в организме приводит к бессоннице, замедлению роста детей, прерыванию беременности, снижению уровня гемоглобина.

Йод жизненно важен для работы щитовидной железы, влияет на развитие организма и на его обмен веществ. Недостаток йода отрицательно сказывается на памяти и интеллекте, работе сердечно-сосудистой системы, уровне гемоглобина.

Глава 2. Роль и применение галогенов

2.1 Применение галогенов

Фтор - очень востребованы в металлургии, машиностроении и авиастроении, радиоэлектронике, электротехнике, медицине, текстильпроме, строительстве, в космической и военной отраслях. Используются при изготовлении антипригарной посуды, химически стойкой посуды и многого другого. Как компонент зубных паст и некоторых лекарственных средств. Окислитель в ракетных топливах. Входит в состав электролита в производстве алюминия.

Хлор - используется в производстве синтетического каучука, поливинилхлорида, пластикатов. Также, необходим в процессах отбеливания. Применяется в производстве средств защиты растений, используется как самостоятельное боевое отравляющее вещество и в производстве других отравляющих веществ иприт, фосген.

Бром - используется в синтезе антипиренов — добавок, придающих пожароустойчивость пластикам, древесине, текстильным материалам. Бромид серебра AgBr применяется в фотографии как светочувствительное вещество. Пентафторид брома иногда используется как очень мощный окислитель ракетного топлива.

Йод - для наружного применения: инфекционно-воспалительные поражения кожи, травмы, раны, миалгии. Для местного применения: хронический тонзиллит, атрофический ринит, гнойный отит, трофические и варикозные язвы, раны, инфицированные ожоги, свежие термические и химические ожоги I-II степени.

2.2. Медико-биологическая роль галогенов

Галогены входят в состав организмов человека и животных, выполняя различные биохимические функции. Они являются для организма жизненно важными элементами. По содержанию в живом организме галогены относятся к микроэлементам. Незначительные отклонения содержания микроэлементов от нормы вызывают тяжёлые заболевания.

2.3. Медико-биологическая роль фтора

Фтор является жизненно необходимым для организма элементом. Биологическая роль фтора многообразна. Участвует в построении костного скелета и зубной эмали, в процессах обмена веществ в мышцах, железах, нервной ткани. В организме среднего человека (масса тела 70 кг) содержится 2,6 г фтора; суточная потребность составляет 2-3 мг и удовлетворяется, главным образом, с питьевой водой. При недостаточном содержании фтора в продуктах питания и питьевой воде происходит поражение зубной эмали. Избыток фтора также оказывает пагубное воздействие: приводит к разрушению зубной эмали и скелета.

Установлено, что в состав зубной ткани входит до 0,02 % фтора, который поступает в организм с питьевой водой. Поэтому во многих местах, где содержание фтора ниже нормы, проводят искусственное фторирование воды, используют специальные зубные пасты.

Повышенное содержание фтора (выше 1,2 мг/л) ведёт к флюорозу, который выражается в появлении на зубах коричневых пятен, а в дальнейшем — к разрушению зубов. Также, фтор выводит из организма вредные вещества вроде радионуклидов и солей тяжелых металлов.

2.4. Медико-биологическая роль хлора

Хлор относится к важнейшим биогенным элементам и входит в состав всех живых организмов. У животных и человека, ионы хлора участвуют в поддержании осмотического равновесия и регуляции водно-солевого обмена. Хлорные каналы представлены во многих типах клеток и скелетных мышцах. Эти каналы выполняют важные функции в регуляции объема жидкости, участвуют в поддержании рН клеток.

Хлор входит в состав соляной кислоты как компонента желудочного сока и обеспечивает переваривание пищи, участвует в обмене веществ. Ежедневная потребность взрослого человека в хлориде натрия — 4—8 г. Постоянная концентрация кислоты в желудке поддерживается за счёт поваренной соли,

2.5.Медико-биологическая роль брома

Бром является незаменимым микроэлементом, который оказывает благоприятное воздействие на здоровье человека.

Регулирует процессы возбуждения и торможения центральной нервной системы в коре головного мозга. Также, бром участвует в регуляции деятельности щитовидной железы, так как является конкурентным ингибитором иода. Соединения брома участвуют в деятельности клеток иммунной системы. Недостаток брома в пище приводит к бессоннице, замедлению роста и уменьшению числа эритроцитов в крови именно поэтому при лечении используют бромсодержащие препараты. Ежедневное поступление брома в организм человека с пищей составляет 2–6 мг. Особенно богаты бромом рыба, злаки и орехи. В человеческом организме бром очень широко распространен. Он содержится в гипофизе, почках, щитовидной железе, в мышечной и костной ткани, а также в крови. В общей сложности в органах и тканях человека содержится приблизительно 200-300 миллиграммов брома. Выводится данный микроэлемент из организма естественным путем - вместе с потом и мочой.

2.6. Медико-биологическая роль йода

В организме человека сосредоточен главным образом в щитовидной железе и участвует в образовании её гормонов. Снижение содержания йода в щитовидной железе приводит к тяжёлому заболеванию — эндемическому зобу, которое сопровождается нарушением обмена веществ. Для предотвращения заболевания следует употреблять йодированную поваренную соль. Недостаток йода отрицательно сказывается на памяти и интеллекте, работе сердечно-сосудистой системы и почек.

Йод активно воздействует на физическое и психическое развитие человека, участвует в регуляции деятельности центральной нервной системы, влияет на эмоциональный тонус человека, на деятельность сердечно-сосудистой системы и печени. В обычных условиях в организме человека содержится 20-50 мг йода.

2.7.Стенд медико-биологическая роль галогенов

Мы разработали стенд (рисунок 1), изучив все цели и задачи, в котором показано, на какие органы человека воздействуют галогены, такие как: фтор, хлор, бром и йод.

Рисунок 1 - Стенд медико-биологическая роль галогенов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе работы над проектом были достигнуты поставленные цели и задачи. Исследовали и изучили всю информацию о галогенах, и о всём, что с ними связано. Также, выявление последствий попадания галогена внутрь организма, учитывая токсичность галогена.

Галогены являются непременной составной частью растительных и животных организмов. Они активно участвуют в обмене веществ в организме человека, животных и растений. В медицинской практике используются в качестве медикаментов и дезинфицирующих средств.

Человек не может прожить без галогенов, так как они применяются практически в любой сфере деятельности. Кроме того, галогены играют важную роль в нормальной жизнедеятельности человека. Здоровье человека во многом зависит от содержания этих элементов в организме.

Поэтому, мы и разработали стенд, в котором хотим показать основную медико-биологическую роль галогенов в организме человека.