Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Медь. Токсикология

Содержание

Введение 3

Распространение меди в природе 4

Физические свойства меди 5

Химические свойства меди 5

Физиологическая роль меди 6

Индикаторы элементного статуса меди 8

Пониженное содержание меди в организме 8

Повышенное содержание меди в организме 9

Синергисты и антагонисты меди 10

Коррекция недостатка и избытка меди в организме 10

Применение соединений меди 11

Заключение 12

Список использованной литературы 13

Введение

Медь относится к числу металлов, известных с глубокой древности. Раннему знакомству человека с медью способствовало то, что она встречается в природе в свободном состоянии в виде самородков, которые иногда достигают значительных размеров. Медь и ее сплавы сыграли большую роль в развитии материальной культуры.

Благодаря легкой восстановимости оксидов и карбонатов медь была, по-видимому, первым металлом, который человек научился восстановлять из кислородных соединений, содержащихся в рудах. Латинское название меди происходит от названия острова Кипр (лат. Cuprum), где древние греки добывали медную руду. В древности для обработки скальной породы ее нагревали на костре и быстро охлаждали, причем порода растрескивалась. Уже в этих условиях были возможны процессы восстановления. В дальнейшем восстановление вели в кострах с большим количеством угля и с вдуванием воздуха посредством труб и мехов. Костры окружали стенками, которые постепенно повышались, что привело к созданию шахтной печи. Позднее методы восстановления уступили место окислительной плавке сульфидных медных руд с получением промежуточных продуктов – штейна (сплава сульфидов), в котором концентрируется медь, и шлака (сплава окислов).

Сейчас существуют методы, позволяющие получать наночастицы меди, упорядоченные в виде цепей, колец или трехмерных сверхрешеток, которые обладают уникальными физическими свойствами и считаются перспективными материалами для создания плазмонных волноводов для фотонных устройств, химических и биологических сенсоров.

Распространение меди в природе.

Среднее содержание меди в земной коре 4,7∙10^-3 % (по массе), в нижней части земной коры, сложенной основными породами, ее больше (1∙10^-2 %), чем в верхней (2∙10^-3 %), где преобладают граниты и другие кислые изверженные породы. Медь энергично мигрирует как в горячих водах глубин, так и в холодных растворах биосферы; сероводород осаждает из природных вод различные сульфиды меди, имеющие большое промышленное значение. Среди многочисленных минералов меди преобладают сульфиды, фосфаты, сульфаты, хлориды, известны также самородная медь, карбонаты и оксиды.

Медь – важный элемент жизни, она участвует во многих физиологических процессах. Среднее содержание меди в живом веществе 2 ∙ 10^-4 %, известны организмы – концентраторы меди. В таежных и других ландшафтах влажного климата медь сравнительно легко выщелачивается из кислых почв, здесь местами наблюдается дефицит меди и связанные с ним болезни растений и животных (особенно на песках и торфяниках). В степях и пустынях (с характерными для них слабощелочными растворами) медь малоподвижна; на участках месторождений меди наблюдается ее избыток в почвах и растениях, отчего болеют домашние животные.

В речной воде очень мало меди, 1∙10^-7 %. Приносимая в океан со стоком медь сравнительно быстро переходит в морские илы. Поэтому глины и сланцы несколько обогащены медью (5,7∙10^-3 %), а морская вода резко недонасыщена медью (3∙10^-7 %).

В морях прошлых геологических эпох местами происходило значительное накопление меди в илах, приведшее к образованию месторождений (например, Мансфельд в Германии). Медь энергично мигрирует и в подземных водах биосферы, с этими процессами связано накопление медных руд в песчаниках.

Физические свойства меди.

Цвет меди красный, в изломе розовый, при просвечивании в тонких слоях зеленовато-голубой. Металл имеет гранецентрированную кубическую решетку с параметром а = 3,6074 Å; плотность 8,96 г/см³ (20 °С). Атомный радиус 1,28 Å; ионные радиусы Cu⁺ 0,98 Å; Сu²⁺ 0,80 Å; tпл1083 °С; tкип 2600 °С; удельная теплоемкость (при 20 °С) 385,48 дж/(кг∙К), т.е. 0,092 кал/(г ∙ °С). Наиболее важные и широко используемые свойства меди: высокая теплопроводность – при 20 °С 394,279 вт/(м ∙ К.), то есть 0,941 кал/(см ∙ сек ∙ °С); малое электрическое сопротивление – при 20 °С 1,68 ∙ 10^-8 ом ∙ м. Термический коэффициент линейного расширения 17,0 ∙ 10^-6 . Давление паров над медью ничтожно, давление 133,322 н/м² (т.е. 1 мм. рт. ст.) достигается лишь при 1628 °С. Медь диамагнитна; атомная магнитная восприимчивость 5,27 ∙ 10^-6 . Твердость меди 350 Мн/м² (т. е. 35 кгс/мм²); предел прочности при растяжении 220 Мн/м² (т. е. 22 кгс/мм²); относительное удлинение 60 %, модуль упругости 132∙10³ Мн/м² (т.е. 13,2∙10³ кгс/мм²).

Химические свойства меди.

По химическим свойствам медь занимает промежуточное положение между элементами первой триады VIII группы и щелочными элементами I группы системы Менделеева. Медь, как и Fe, Co, Ni, склонна к комплексообразованию, дает окрашенные соединения, нерастворимые сульфиды и т. д. Сходство с щелочными металлами незначительно. Так, медь образует ряд одновалентных соединений, однако для нее более характерно 2х-валентное состояние. Соли одновалентной меди в воде практически нерастворимы и легко окисляются до соединений 2х-валентной меди; соли 2х-валентной меди, напротив, хорошо растворимы в воде и в разбавленных растворах полностью диссоциированы.

Гидратированные ионы Cu²⁺ окрашены в голубой цвет. Известны также соединения, в которых медь 3х-валентна. Так, действием пероксида натрия на раствор куприта натрия Na₂CuO₂ получен оксид Сu₂О₃ – красный порошок, начинающий отдавать кислород уже при 100 °С. Сu₂О₃ – сильный окислитель (например, выделяет хлор из соляной кислоты).

Физиологическая роль меди.

В организм медь поступает в основном с пищей. В некоторых овощах и фруктах содержится от 30 до 230 мг меди. Много меди содержится в морских продуктах, бобовых, капусте, картофеле, крапиве, кукурузе, моркови, шпинате, яблоках, какао-бобах.

Медь попадает в наш организм очень часто через сточные воды химических и фармацевтических производств. Например, при производстве витамина В₂ в сточных водах содержится 65 мг/л меди. Правда, сейчас учеными Института органической химии им. Н.Д.Зелинского РАН разработан метод очистки стоков, снижающий содержание в них меди с 65 до 0,15 мг/л.

В желудочно-кишечном тракте абсорбируется до 95 % поступившей в организм меди (причем в желудке ее максимальное количество), затем в двенадцатиперстной кишке, тощей и подвздошной кишке. Лучше всего организмом усваивается двухвалентная медь. В крови медь связывается с сывороточным альбумином (12 – 17 %), аминокислотами - гистидином, треонином, глутамином (10 – 15 %), транспортным белком транскуприном (12 - 14 %) и церулоплазмином (до 60 – 65 %).

Считается, что оптимальная интенсивность поступления меди в организм составляет 2-3 мг/сутки. Дефицит меди в организме может развиваться при недостаточном поступлении этого элемента (1 мг/сутки и менее), а порог токсичности для человека равен 200 мг/сутки.

Медь способна проникать во все клетки, ткани и органы. Максимальная концентрация меди отмечена в печени, почках, мозге, крови, однако медь можно обнаружить и в других органах и тканях.

Ведущую роль в метаболизме меди играет печень, поскольку здесь синтезируется белок церулоплазмин, обладающий ферментативной активностью и участвующий в регуляции гомеостаза меди.

Медь является жизненно важным элементом, который входит в состав многих витаминов, гормонов, ферментов, дыхательных пигментов, участвует в процессах обмена веществ, в тканевом дыхании и т.д. Медь имеет большое значение для поддержания нормальной структуры костей, хрящей, сухожилий (коллаген), эластичности стенок кровеносных сосудов, легочных альвеол, кожи (эластин). Медь входит в состав миелиновых оболочек нервов. Действие меди на углеводный обмен проявляется посредством ускорения процессов окисления глюкозы, торможения распада гликогена в печени. Медь входит в состав многих важнейших ферментов, таких как цитохромоксидаза, тирозиназа, аскорбиназа и др. Медь присутствует в системе антиоксидантной защиты организма, являясь кофактором фермента супероксиддисмутазы, участвующей в нейтрализации свободных радикалов кислорода. Этот биоэлемент повышает устойчивость организма к некоторым инфекциям, связывает микробные токсины и усиливает действие антибиотиков. Медь обладает выраженным противовоспалительным свойством, смягчает проявления аутоиммунных заболеваний (напр., ревматоидного артрита), способствует усвоению железа.

Токсическая доза для человека: более 250 мг.

Летальная доза для человека: нет данных.

Индикаторы элементного статуса меди.

Оценку содержания меди в организме определяют по результатам исследований крови, мочи, волос. Средняя концентрация меди в плазме крови составляет 0,75 - 1,3 мг/л, в моче 2 - 25 мг/л, в волосах 7,5 - 20 мг/кг. Об обмене меди можно судить с помощью определения уровня церулоплазмина в сыворотке крови, а также по активности медьсодержащих ферментов.

Пониженное содержание меди в организме.

Причины дефицита меди:

недостаточное поступление;
длительный прием кортикостероидов, нестероидных противовоспалительных препаратов, антибиотиков;
нарушение регуляции обмена меди.

Основные проявления дефицита меди:

торможение всасывания железа, нарушение гемоглобинообразования, угнетение кроветворения, развитие микроцитарной гипохромной анемии;
ухудшение деятельности сердечно-сосудистой системы, увеличение риска ишемической болезни сердца, образование аневризм стенок кровеносных сосудов, кардиопатии;
ухудшение состояния костной и соединительной ткани, нарушение минерализации костей, остеопороз, переломы костей;
усиление предрасположенности к бронхиальной астме, аллергодерматозам;
дегенерация миелиновых оболочек нервных клеток, увеличение риска развития рассеянного склероза;
нарушение пигментации волос, витилиго;
увеличение щитовидной железы (гипотиреоз, дефицит тироксина);
задержка полового развития у девочек, нарушение менструальной функции, снижение полового влечения у женщин, бесплодие;
развитие дистресс-синдрома у новорожденных;
нарушение липидного обмена (атеросклероз, ожирение, диабет);
угнетение функций иммунной системы;
ускорение старения организма.

Повышенное содержание меди в организме.

Повышенное содержание соединений меди в организме весьма токсично для человека.

Причины избытка меди:

избыточное поступление в организм (вдыхание паров и пыли соединений меди в условиях производства, бытовые интоксикации растворами соединений меди, использование медной посуды);
нарушение регуляции обмена меди.

Основные проявления избытка меди:

функциональные расстройства нервной системы (ухудшение памяти, депрессия, бессонница);
при вдыхании паров может проявляться "медная лихорадка" (озноб, высокая температура, проливной пот, судороги в икроножных мышцах);
воздействие пыли и окиси меди может приводить к слезотечению, раздражению конъюнктивы и слизистых оболочек, чиханию, жжению в зеве, головной боли, слабости, болям в мышцах, желудочно-кишечным расстройствам;
нарушения функций печени и почек;
поражение печени с развитием цирроза и вторичным поражением головного мозга, связанным с наследственным нарушением обмена меди и белков (болезнь Вильсона-Коновалова);
аллергодерматозы;
увеличение риска развития атеросклероза;
гемолиз эритроцитов, появление гемоглобина в моче, анемия.

Синергисты и антагонисты меди.

Усиленный прием молибдена и цинка может привести к дефициту меди. Кадмий, марганец, железо, антациды, танины, аскорбиновая кислота способны снижать усвоение меди. Цинк, железо, кобальт (в умеренных физиологических дозах) повышают усвоение меди организмом. В свою очередь, медь может тормозить усвоение организмом железа, кобальта, цинка, молибдена, витамина А. Оральные контрацептивы, гормональные средства, препараты кортизона способствуют усиленному выведению меди их организма.

Коррекция недостатка и избытка меди в организме.

Для купирования дефицита меди можно использовать продукты богатые медью, особенно шоколад, какао, авокадо, морепродукты, печень, а также медьсодержащие препараты и БАД к пище.

При избыточном накоплении меди используют как диетотерапию, так и гепатопротекторы, желчегонные средства, БАД и препараты, содержащие цинк, бор, молибден. В случаях выраженной интоксикации применяют комплексообразователи, хелатообразующие препараты (D-пеницилламин, купренил , металкоптаза и др.).

Применение соединений меди.

В промышленности соединения меди используются для изготовления электрических проводов, монет, трубопроводов, теплообменников и т.д., широко известны сплавы меди с другими элементами (бронза и др.).

В медицине применяют сернокислую медь в качестве противомикробного и прижигающего средства. Препараты различных солей меди используют наружно для промываний и спринцеваний; в виде мазей при воспалительных процессах слизистых оболочек; в физиотерапии.

Медь в сочетании с железом применяется при лечении детей с гипохромной анемией.

Широкое распространение получило использование медной внутриматочной спирали в качестве средства контрацепции.

Заключение

Медь – является одним из важнейших незаменимых элементов, необходимых для живых организмов.

Медь известна со времен древних цивилизаций. С лечебной целью медь использовалась с 400 гг. до н. э. Еще Гиппократ предписывал ее соединения для лечения легочных и других заболеваний. Использование препаратов меди для лечения болезней достигло своего пика в девятнадцатом веке.

Медь входит в число жизненно важных микроэлементов. Она участвует в процессе фотосинтеза и усвоении растениями азота, способствует синтезу сахара, белков, крахмала, витаминов. Чаще всего медь вносят в почву в виде пятиводного сульфата - медного купороса. В значительных количествах он ядовит, как и многие другие соединения меди, особенно для низших организмов. В малых же дозах медь совершенно необходима всему живому.

Список использованной литературы

1 Медицина: лечебные свойства меди атмосферы // Физиологическое воздействие наночастиц меди на организм человека [Электронный ресурс]. URL: http://www.nanonewsnet.ru/blog/nikst/fiziologicheskoe-vozdeistvie-nanochastits-medi-na-organizm-cheloveka (дата обращения 18.01.14).

2 Влияние меди на организм человека // БОТ [Электронный ресурс]. URL:

http://bot52.ru/cu.htm#p7 (дата обращения 18.01.14).

3 Токсичность веществ и их воздействие на организм // Рефераты [Электронный ресурс]. URL: http://www.coolreferat.com (дата обращения 18.01.14).

4 Медь // Столица Медикл [Электронный ресурс]. URL: http://www.smed.ru/guides/197/ (дата обращения 18.01.14).

5 Химия меди // Библиофонд [Электронный ресурс]. URL: http://bibliofond.ru/view.aspx?id=43389 (дата обращения 18.01.14).

6 Медь // Википедия [Электронный ресурс]. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D0%B4%D1%8C (дата обращения 18.01.14).