Возможность улучшения качества учебно-воспитательной работы на уроках химии путем экологизации содержания темы "S-элементы"

Натрий-калиевый градиент обусловливает возникновение разности потенциалов на клеточной мембране. За счет энергии гидролиза одной молекулы АТФ три иона Na+ выводятся из клетки, а два иона К+ поступают внутрь клетки (рис.1). Такой дисбаланс электрических зарядов и служит причиной возникновения разности потенциалов на плазматической мембране, в частности нервных волокон. При этом внутренняя сторон

а мембраны заряжена отрицательно по отношению к внешней поверхности мембраны.

Изотонический раствор NaCl (0,9%) для инъекций вводят подкожно, внутривенно и в клизмах при обезвоживании организма и при интоксикациях, а также применяют для промывания ран, глаз, слизистой оболочки носа, а также для растворения различных лекарственных препаратов.

Гипертонические растворы NaCl (3−5−10%) применяют наружно в виде компрессов и примочек при лечении гнойных ран Применение таких компрессов способствует по законам осмоса отделению гноя из ран и плазмолизу бактерий (антимикробное действие). 2-5%-ный раствор NaCl назначают внутрь для промывания желудка при отравлении AgNО3, который при этом превращается в малорастворимый и нетоксичный серебра хлорид:

Ag+(р) + С1−(р) = AgCl (т)

Натрий водородкарбонат (натрий гидрокарбонат, сода двууглекислая, сода питьевая) NaHCО3 используют при различных заболеваниях, сопровождающихся повышенной кислотностью − ацидозом (диабет и др.). Механизм снижения кислотности заключается во взаимодействии NaHCО3 с кислыми продуктами. При этом образуются натриевые соли органических кислот, которые в значительной мере выводятся с мочой, и углерод диоксид, покидающий организм с выдыхаемым воздухом:

NaHCO3 (p) + RCOOH (p) →RCOONa ) (p) + H2О (ж) + CО2 (г)

Используют NаНСО3 и при повышенной кислотности желудочного сока, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки. При приеме NaHCO3 протекает реакция нейтрализации избыточной соляной кислоты:

NaHCO3 (р) + НС1 (р) = NaCl (р) + Н20 (ж) + С02 (г)

Рис. 1. Схема действия Na+-, К+ -АТФазы и возникновение разности потенциалов на клеточных мембранах

Следует иметь в виду, что применение NaHC03 вызывает ряд побочных эффектов. Выделяющийся при реакции углерод диоксид раздражает рецепторы слизистой оболочки желудка и вызывает вторичное усиление секреции, кроме того, он может способствовать перфорации стенки желудка при язвенной болезни.

Слишком большая доза NaHC03 в результате гидролиза приводит к алкалозу, что не менее вредно, чем ацидоз.

Растворы натрия водородкарбоната применяют в виде полосканий, промываний при воспалительных заболеваниях глаз, слизистых оболочек верхних дыхательных путей. Действие NaHC03 в качестве антисептического средства основано на том, что в результате гидролиза, протекающего в очень незначительной степени, водный раствор NaHC03 проявляет слабощелочные свойства:

NaHCO3 + Н20 → NaOH + Н2С03

При воздействии щелочей на микробные клетки происходит осаждение клеточных белков и вследствие этого гибель микроорганизмов.

Натрий сульфат (глауберова соль) Na2SO4 10H2O применяют в качестве слабительного средства. Эта соль медленно всасывается из кишечника, что приводит к поддержанию повышенного осмотического давления в полости кишечника в течение длительного времени. В результате осмоса происходит накопление воды в кишечнике, содержимое его разжижается, сокращения кишечника усиливаются, и каловые массы быстрее выводятся.

Натрий тетраборат Na2B407 10Н2О применяют наружно как антисептическое средство для полосканий, спринцеваний, смазываний. Антисептическое действие Na2B407 10Н2О аналогично NaHC03 и связано с щелочной реакцией среды водного раствора этой соли вследствие ее гидролиза, а также с образованием борной кислоты:

Na2B407 + 7Н20 ↔ 4Н3В03 + 2NaOH

Натрий гидроксид в виде 10%-ного раствора входит в состав силамина, применяемого в ортопедической практике для отливки огнеупорных моделей при изготовлении цельнолитых протезов из кобальтохромового сплава.

Радиоактивный изотоп 24Na в качестве метки применяют для определения скорости кровотока, кроме того, он используется для лечения некоторых форм лейкемии.

Калий. Содержание калия в организме человека массой 70 кг составляет примерно 160 г (4090 ммоль) 0,23%. Калий является основным внутриклеточным катионом, составляя 2/3 от общего количества активных клеточных катионов.

Из общего количества калия, содержащегося в организме, 98% находится внутри клеток и лишь около 2% — во внеклеточной жидкости. Калий распространен по всему организму. Его топография: печень, почки, сердце, костная ткань, мышцы, кровь, мозг и т. д. Ионы калия К+ играют важную роль в физиологических процессах сокращении мышц, нормальном функционировании сердца, проведении нервных импульсов обменных реакциях. Ионы К+ являются важными активаторами ферментов, находящихся внутри клетки.

Калий, как уже отмечалось выше, в большинстве случаев является антагонистом натрия. Ионы Nа+ и К+ принимают участие в биокатализе, образуя смешанные комплексы типа фермент — катион - субстрат.

Подтверждением того, что комплексообразование калия с ферментами и субстратами играет важную роль в транспорте ионов, является образование комплексов этих катионов с антибиотиком валиномицином. Уже давно известно, что антибиотики, подобные валиномицину, Вызывают транспорт ионов калия в митохондрии. Валиномицин образует прочный комплекс с нонами калия, в то время как ион натрия связывается этим антибиотиком в очень незначительной степени. Вследствие этого валиномицин можно рассматривать как биологическую модель переносчика ионов калия через плазматические мембраны в клетку.

Взрослый человек обычно потребляет с пищей 2-3 г калия в сутки. Концентрация ионов калия К+ во внеклеточных жидкостях, включая плазму, составляет в норме 3,5—5,5 ммоль/л, а концентрация внутриклеточного калия 115—125 ммоль/л.

При калиевом истощении применяют калий хлорид КСl 4-5 раз в день по 1 г.

Рубидий и цезий. По содержанию в организме человека рубидий (10%) и цезий (I0%) относятся к микроэлементам. Они постоянно содержатся в организме, но биологическая роль их еще не выяснена. Являясь полным аналогом калия, рубидий также накапливается во внутриклеточной жидкости и может в различных процессах замещать эквивалентное количество калия. Синергист калия — рубидий активирует многие те же самые ферменты, что и калий, пируватфосфокиназу, альдегиддегидрогеназу и др.

Радиоактивные изотопы 137Cs и 87Rb используют в радиотерапии злокачественных опухолей, а также при изучении метаболизма калия. Благодаря быстрому распаду их можно даже вводить в организм, не опасаясь длительного вредного воздействия.

Франций. Это радиоактивный химический элемент, полученный искусственным путем. Имеются данные, что франций способен избирательно накапливаться в опухолях на самых ранних стадиях их развития. Эти наблюдения могут оказаться полезными при диагностике онкологических заболеваний.