К третьей группе главной подгруппе периодической системы относятся следующие элементы – бор, алюминий, галлий, индий, таллий,В качестве лекарственных средств преимущественно используются соединения бора и алюминия. Соединения галлия и индия находят применение в качестве радиоизотопных препаратов для диагностики системных злокачественных опухолей. К таким препаратам относятся: инъекционный раствор галлия цитрата, содержащего радионуклид 67Ga, и раствор индия хлорида, на основании радиоактивного изотопа 111In.
Бор – единственный неметалл в рассматриваемой группе элементов. Алюминий, галлий и индий – металлы с амфотерными свойствами. Ещё более выраженные свойства у таллия.
Массовая доля бора в организме человека составляет 10-5 %. Этот элемент накапливается, главным образом, в лёгких, щитовидной железе, селезёнке, печени, мозге, почках и сердечной мышце. Избыток этого элемента вреден для организма человека. Большой избыток бора угнетает амилазы, протеиназы, уменьшает активность адреналина.
Содержание алюминия в организме не превышает 10-5 %. Допустимое суточное потребление алюминия человеком составляет 47 мг. Алюминий влияет на ферментативные процессы, замещая ионы магния и кальция в активных центрах. Такое замещение вполне закономерно, так как ионные радиусы и энергии ионизации этих атомов близки по значениям. Содержание в организме: в сыворотке крови, легких, печени, костях, почках, входит в структуру оболочек нервных клеток головного мозга человека. Принимает участие в построении эпителиальной и соединительной тканей, в процессе регенерации костной ткани, в обмене фосфора.
Соединения таллия чрезвычайно токсичны, что объясняется двумя возможными механизмами. С одной стороны, ион таллия имеет радиус, близкий по величине к радиусу иона калия, и поэтому способен замещать его в метаболических процессах. С другой стороны – ион таллия, являясь мягкой кислотой, чрезвычайно связывается с тиоловыми группами Ti – S – R – мягкими основаниями, нарушая функционирование ряда ферментов.
Соединения бора
В большинстве соединений бор трёхвалентен, однако присутствие свободной р-орбитали у атома делает возможным образование химической связи по донорно-акцепторному типу, что приводит к увеличению валентности до четырёх. Наиболее характерны для бора кислородсодержащие соединения, главным образом оксиды. При взаимодействии В2О3 с водой образуются кристаллы борной кислоты. В свободном виде известны две разновидности борной кислоты: метаборная и ортоборная. И именно ортоборная кислота используется как лекарственное средство.
Соединения алюминия
Соединения алюминия широко распространены в природе в виде бокситов – Al2O3· H2O, гидраргиллита – Al2O3· 3 H2O, каолинов – Al2O3, алунитов и нефелинов. Извлечение Al2O3 из алюминиевых руд производят щелочным или термическими методами. Щелочной метод основан на спекании боксита при 11000С с содой и мелом, при этом Al2O3 переводят в растворимый в воде алюминат натрия, в то время как примеси SiO2, CaO, TiO2, MgO остаются нерастворимыми:
Al2O3 + 3 Na2CO3 → 2 Al(ONa)3 + 3 CO2
Раствор алюмината после отделения нерастворимого осадка насыщают углекислотой при 700 – 900С при этом выделяется гидрат окиси аюминия, который отфильтровывают.
В медицинской практике применяют гидроксид алюминия, сульфат алюминия, алюминиевые квасцы и раствор основного ацетата алюминия.
Алюминия гидроксид (Aluminii hydroxydum) Al(OH)3
Физические свойства: белый, рыхлый, аморфный порошок, практически нерастворим в воде, образуя при этом гель. Растворим при нагревании в разбавленных кислотах и растворах едких щелочей с образованием прозрачного или слабомутного раствора.
Получение: алюминия гидроксид получают взаимодействием раствора аммиака с горячим раствором сульфата алюминия или с алюмокалиевыми квасцами при нагревании до 600С:
Al2(SO4)3 + 6 NH4OH → 2 Al(OH)3 + 3 (NH4)2SO4
2 KAl(SO4)2 + 6 NH4OH → 2 Al(OH)3 + K2SO4 + 3 (NH4)2SO4
К водному раствору, который содержит ионы алюминия, добавляют разбавленную хлористоводородную кислоту и реактив тиоацетамида (осадок образовываться не должен, если же осадок выпадает – наличие примесей); затем добавляют разбавленный раствор натрия гидроксида, образуется гелеобразный белый осадок, растворимый при избытке реактива:
Al3+ + 3 OH— → Al(OH)3↓
Al(OH)3 + 3 NaOH → Na3[Al(OH)6]
затем постепенно добавляют раствор аммония хлорида, в результате чего осадок снова образуется:
Na3[Al(OH)6] + 3 NH4Cl → Al(OH)3↓ + 3 NH4OH + 3 NaCl
Испытание на чистоту: чистоту препарата устанавливают по отсутствию карбонатов, тяжёлых металлов, аммиака, железа, хлоридов и мышьяка.
Количественное определение: 1) гравиметрия, в перерасчёте на Al2O3, который образуется при прокаливании гидроксида алюминия:
2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O
Процентное содержание вещества при этом рассчитывается по следующей формуле:
ω % = m грав * F* 100 * 100%
mн (100 - % вл)
Применение: адсорбент, антацидное, обволакивающее средство, применяется также в виде присыпок, является одной из составляющих препарата «альмагель» и «маалокс».
В медицине применяются:
1. Алюмокалиевые квасцы KAl(SO4)2*12 H2O, обладают вяжущим, прижигающим и кровоостанавливающим действием.
2. Гидроксид алюминия Al(OH)3, обладает адсорбирующим и обволакивающим действием, понижает кислотность желудочного сока, входит в состав препарата «Альмагель».
Токсичность таллия
Представитель:
Таллия сульфат.
Токсикокинетика:
Острые отравления таллием, как правило, являются следствием случайного или преднамеренного приема больших доз солей металла per os. Возможны также ингаляционные поражения металлической пылью или парами металла, а также отравления при попадании его на кожу. Всасывание вещества осуществляется всеми возможными путями: через кожу, слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей — быстро (в течение 1 ч) и практически полностью (в опытах на грызунах — до 100% нанесенного вещества). Соединения таллия в руках неопытного человека представляют большую опасность как для него самого, так и для окружающих. После проникновения в кровь элемент быстро распространяется в организме. Наибольшее количество концентрируется в почках. Высокое содержание определяется также в слюнных железах, сердечной мышце, печени. Концентрация в жировой ткани и мозге относительно невелика. Основные пути выделения — через почки и желудочно-кишечный тракт. Слюнными железами таллия выделяется в 15 раз больше, чем почками. Однако выделившееся со слюной вещество опять поступает в кишечник, где вновь всасывается. Период полувыведения из организма человека — около 30 сут. Даже в тех случаях, когда в моче и фекалиях обнаруживается достаточно высокое содержание металла, концентрация его в плазме крови относительно невысока.
Клиническая картина отравления:
Таллий — сильный токсикант, поражающий центральную и периферическую нервную систему, желудочно-кишечный тракт, почки, кожу и ее придатки. Он опасен при остром, подостром и хроническом воздействии. Производные одновалентного таллия более токсичны, чем трехвалентного. LD50 сульфата таллия для мышей составляет 35 мг/кг, хлорида таллия — 24 мг/кг. Не смертельные, но вызывающие тяжелые нарушения со стороны нервной системы дозы в десятки раз меньше. Токсичность металла для человека значительно выше, чем для грызунов.
Острое отравление: Тошнота, рвота, боли в животе, желудочно-кишечные кровотечения, тремор, атаксия, нейропатия черепномозговых нервов (птоз, офтальмоплегия, неврит лицевого нерва и др.), психоз, судороги, кома, параличи, мышечная атрофия. Подострое отравление: Утомляемость, эмоциональные нарушения, атаксия, дистальная парастезия, дистальная мышечная слабость, восходящая нейропатия, полиневрит, психозы, дерматит (эритема, изменение ногтей, шелушение кожи), запоры.
При однократном приеме даже высоких доз токсиканта клиническая картина отравления развивается после продолжительного скрытого периода (до 12—14 ч и более). При пероральной интоксикации первыми симптомами являются тошнота, рвота, общая слабость, бессонница, усиленное слюноотделение. Затем, в течение последующих 2—14 дней появляются боли в животе, запоры, ощущение тяжести в желудке. Другие клинические проявления интоксикации таллием развиваются также медленно, в течение нескольких недель. Одним из ранних признаков отравления таллием является симптом Види: черное веретенообразное утолщение длиной 1 мм в прикорневой части растущего волоса. Поражения кожи проявляются эритемой, ангидрозом, симптомами себореи, потерей волосяного покрова, шелушением кожных покровов, нарушением нормального роста ногтей.
Неврологические симптомы характеризуются невритами, преимущественно нижних конечностей. Появляются характерные сенсорные нарушения в виде парестезии, онемения конечностей, болезненности по ходу нервных стволов. Чем тяжелее интоксикация, тем быстрее формируются и в большей степени выражены проявления. Через 1—3 нед развиваются атаксия, тремор конечностей, болезненность по ходу нервов усиливается. Мышечные рефлексы сохраняются обычно достаточно долго. В процесс вовлекаются краниальные нервы (нистагм, скотома, офтальмоплегия). Поражение блуждающего нерва сопровождается тахикардией, умеренной гипертензией, парезом кишечника. Психические расстройства проявляются депрессией и психозом. Выздоровление происходит медленно и растягивается на месяцы. При тяжелых смертельных интоксикациях после скрытого периода появляются рвота, кровавый понос, беспокойство, чувство тревоги, делирий, галлюцинации, судороги, кома. Смерть развивается в течение нескольких суток в результате угнетения сердечной деятельности, шока, нарушения функций почек. При вскрытии обнаруживаются: воспаление слизистой оболочки кишечника, жировая дегенерация печени и почек, отек и кровоизлияния в миокарде и мозге.
Детоксикаиия
При попадании внутрь проводят промывание желудка со взвесью активированного угля, дают солевое слабительное, затем прием активированного угля внутрь в течение 2-3 недель по 2-3 г 3-4 раза в день и хлорид калия 3-5 г. Внутривенно вводят тиосульфат натрия 10 мл 20-30% раствора и глюкозу. При наОрушении дыхания вводят лобелии, кислород, по показаниям сердечные средства, дибазол и витамины.
Специфическим, хотя и оспариваемым многими авторами средством является ферроцианид железа. Считают, что его назначение в дозе до 250 мг на кг/сутки (разделенной на 4 приема) через назогастральный зонд способствует «иммобилизации» внутриклеточного таллия с последующим его перераспределением в просвет желудочно-кишечного тракта, при этом почечная экскреция яда снижается, этот антагонист назначают до тех пор, пока количество таллия, выводимое за сутки, не будет менее 0,5 мкг. Во время терапии ферроцианидом железа назначение солей калия прекращается.
Вторым по значимости антагонистом является калия хлорид, назначение которого способствует экскреции таллия почками. Рекомендуют по 500.0 мг калия хлорида внутрь каждые 4 ч на протяжении 6 дней. Однако у больных с неврологической симптоматикой существует опасность ее временного обострения. Мнения относительно лечения Д-пеницилламином противоречивы. Считают, что препарат способен провоцировать перераспределение таллия в мозг из других тканей и увеличивать летальность в эксперименте на животных (100% при лечении, 87% в контроле), однако вместе с ферроцианидом железа летальность составила 25% (ферроцианид+Д-пеницилламин), а при введении одного ферроцианида — 56%. Эффективность унитиола в отношении таллия не подтверждена.
При тяжелых острых отравлениях положительный эффект оказывают ге- мосорбция на ранних этапах интоксикации и гемодиализ при наличии признаков поражения почек. Назначение салуретиков в больших дозах не способствует усилению экскреции таллия. Лечение осложнений проводят по общепринятым методам.
Список использованной литературы
1. Агафошин Н. П. Периодический закон и периодическая система элементов Д. И. Менделеева. — М.: Просвещение, 1973. — 208 с.
2. Ахметов Н.С., “Общая и неорганическая химия”, М., “Высшая школа”, 1988, стр.427-446.
3. Некрасов Б.В., “Основы общей химии”, М., “Хиимиия”, 1974, т.2, стр.32-71.
4. https://him.1september.ru/20 07/03/44.htm
5. https://www.bibliard.ru/vcd-1991-1-1697/index.html
6. https://www.ros-med.info/reestr-ls/index.php?id=D08AD&action=ath1