Действие алюминия на здоровье человека. Свойства алюминия Применение в медицине катионов алюминия
Говоря о значении алюминия, мы чаще всего вспоминаем промышленные «производные» этого металла - машиностроение, техника, пищевая промышленность и т.д. Кстати про алюминий цены на него можно прочитать на сайте www.scrapmetall.ru. Однако при этом из внимания упускается немаловажный и даже принципиальный момент - влияние алюминия на здоровье и жизнедеятельность человека. А ведь этот металл издревле использовался в медицине и косметологии, а нехватка алюминия в организме может привести к негативным последствиям - как, впрочем, и превышение его концентрации. В современной медицине статус алюминия пока под вопросом - дело в том, что ученые выявили некоторые побочные действия традиционных препаратов на основе алюминия, в результате чего появились рекомендации отказаться некоторых лекарств. В то же время сегодня появляются новые усовершенствованные медикаменты и косметические препараты с алюминиевой «основой».
Наш алюминий
По сравнению с некоторыми другими веществами, содержание 13-го элемента в организме человека относительно невелико - для взрослого человека эта величина составляет порядка 30-50 мг. Алюминий присутствует практически во всех органах - этот элемент входит в состав различных биомолекул. Алюминий принимает непосредственное участие в процессах образования фосфатных и белковых комплексов в организме, регенерации тканей, стимулирует или тормозит (в зависимости от концентрации) пищеварительные ферменты.
Согласно данным исследователей, ежесуточное поступление алюминия в организм должно составлять не менее 1 мкг, в противном случае проявляется дефицит этого элемента. Опыты, проводимые на животных, показали, что недостаток алюминия в организме может вызвать задержки в росте, нарушение координации движений, в некоторых случаях спровоцировать выкидыши, снизить продуктивность. В то же время переизбыток алюминия (а эта проблема как раз более актуальна на сегодняшний день) приводит к нарушениям функций ЦНС, развитию болезней Альцгеймера и Паркинсона и другим негативным последствиям.
Алюминиевые лекарства
Самым древним «алюминиевым лекарством» стали квасцы - такое название дали кристаллогидратным двойным сернокислым солям алюминия славяне в XV веке: слово «кысати» (киснуть), по их мнению, достаточно точно отражало специфический вкус вещества. Квасцы применялись для заживления ран и для лечения различных кожных заболеваний.
Сегодня в дерматологической практике применяются преимущественно алюмокалиевые (K2SO4*Al2(SO4)3*24H20) и жженые квасцы. Широко используются также силикат алюминия, больше известный как каолин (белая глина), гидроокись алюминия и фосфат алюминия. Дело в том, что алюминиевые квасцы обладают вяжущим, бактерицидным и подсушивающим свойствами. При этом они воздействуют на кожу достаточно мягко, снимают боль, зуд и жжение.
Существуют также препараты для внутреннего приема на основе алюминия. Среди наиболее популярных «алюминиевых» лекарств - средства от изжоги, гастритов и язвы желудка: «Антацид», «Алюмаг», «Альмагель», «Альмагель-а», «Гастал» «Гастралюгель», «Алюгастрин» и другие. Препараты эти с каждым годом совершенствуются - за счет новых разработок снижается их побочное воздействие и усиливается эффективность. Однако замену основе таких лекарств - алюминиевым соединениям - исследователи пока не нашли.
26,98, t° плавления - 660°, t° кипения - 2500°. На воздухе окисляется, устойчив к воде. В незначительных количествах содержится в организме (микроэлемент).
Препараты алюминия. В медицинской практике применяют препараты растворимых и нерастворимых солей алюминия.
К первым относятся жидкость Бурова, квасцы, квасцы жженые. Они обладают вяжущим, прижигающим и действием, в основе которого лежит способность этих солей соединяться с белками с образованием альбуминатов. К нерастворимым в воде препаратам алюминия относятся глина белая, гидрат окиси алюминия. Они оказывают адсорбирующее и обволакивающее действие, вяжущими и прижигающими свойствами не обладают.
Жидкость Бурова (liquor Burovi) -8% раствор ацетата алюминия. Применяют в разведении 1:10 и более для , спринцеваний при воспалительных заболеваниях кожи и слизистых оболочек.
Квасцы (Aluminii et Kalii sulfas, Alumen) - двойная сернокислая соль и алюминия. Применяют наружно в водных растворах (0,5-1%) по тем же показаниям, что и жидкость Бурова, и в виде карандашей как кровоостанавливающее средство при порезах. Квасцы жженые (Alumen ustum) применяют для как вяжущее и высушивающее средство (при потливости ног и т. п.). Гидрат окиси алюминия (Aluminii hydroxydum, Aluminium hydroxydatum) применяют в качестве адсорбирующего и обволакивающего средства наружно в виде присыпок и внутрь при повышенной кислотности желудочного сока (см. ). См. также Глина белая.
Алюминий на воздухе окисляется, устойчив к воде. Является микроэлементом животного организма.
Препараты алюминия делятся на 2 группы. К первой относятся растворимые соли алюминия обладающие вяжущим, прижигающим и бактерицидным действием, в основе которого лежит их способность соединяться с белками, образуя альбуминаты. Из препаратов этой группы применяют жидкость Бурова, алюминиево-калиевые и жженые квасцы. Вторую группу составляют препараты алюминия, не растворимые в воде. Они обладают высокой степенью дисперсности и оказывают адсорбирующее и обволакивающее действие. Вяжущими и прижигающими свойствами они не обладают. К этой группе относятся белая глина (силикат алюминия) и гидрат окиси алюминия.
Жидкость Бурова (Liquor Burovi) - 8% раствор ацетата алюминия; применяют в разведении 1: 10, 1: 20 и более для полосканий, примочек, спринцеваний при воспалительных заболеваниях кожи и слизистых оболочек.
Алюминиево-калиевые квасцы (Alumen) - двойная сернокислая соль калия и алюминия; применяют наружно в водных растворах (0,5-1%) при тех же показаниях, что и жидкость Бурова, и в виде карандашей - для прижигания при трахоме и как кровоостанавливающее средство при порезах (состав кровоостанавливающих карандашей: алюминиево-калиевые квасцы - 20%, сернокислый алюминий - 78%, окись кальция -2%).
Жженые квасцы (Alumen ustum) получают из алюминиево-калиевых квасцов путем удаления из них кристаллизационной воды (нагреванием); применяют для присыпок как вяжущее и высушивающее средство (при потливости ног и т. п.).
Белая глина (Bolus alba) - силикат алюминия с небольшой примесью других силикатов; назначают как обволакивающее и адсорбирующее средство. Наружно применяется в форме присыпок, паст, мазей при кожных заболеваниях, язвах, опрелостях, ожогах и т. п. При желудочно-кишечных заболеваниях (колит, энтерит) изредка назначают внутрь от 20 до 100 г (взрослым). Применяют также в качестве constituens при изготовлении пилюль и таблеток.
Гидрат окиси алюминия (Aluminium hydroxydatum, синоним глинозем) также применяют в качестве адсорбирующего и обволакивающего средства наружно для присыпок и внутрь при повышенной кислотности желудочного сока (см. Антацидные средства).
Алюминий как промышленный яд . Алюминий получают из алюминиевых, в основном бокситовых, руд. Весьма перспективно использование нефелинов и алунитов, которыми особенно богаты недра СССР. Получение алюминия из руд осуществляется в два этапа: сначала извлекают из руд глинозем (Al 2 O 3), а затем из него - металлический алюминий.
В производстве глинозема широко применяются щелочные способы. При этом рабочие подвергаются воздействию бокситовой пыли и пыли глинозема, а также повышенной концентрации щелочных аэрозолей, высокой температуры, влажности воздуха и лучистого тепла (В. А. Гаврилова и С. В. Миллер).
Металлический алюминий получают путем электролиза глинозема, растворенного в расплавленном криолите. Рабочие при этом вдыхают воздух, содержащий пыль глинозема. Представляют также опасность воздействие фтористого водорода и возгонов пека, высокая температура воздуха, интенсивная радиация летом и низкая температура воздуха зимой.
В производстве порошков, используемых в пирометаллургии, пиротехнике и в качестве красочной пудры, рабочие подвергаются воздействию алюминиевой пыли. Высокодисперсный металлический алюминий в высокой концентрации образует с воздухом взрывчатую смесь. Пыль глинозема поступает в воздух также при плавке бокситов в производстве искусственного корунда. При вдыхании пыли металлического алюминия и его окиси возникает пылевой фиброз легких-алюминоз (см. Пневмокониозы). Алюминоз был получен и в экспериментальных условиях при интратрахеальном введении белым крысам пыли алюминия. Однако многие авторы на основании клинических, а также экспериментальных исследований отрицают возможность развития алюминоза при этом. Такие противоречивые сообщения о действии алюминия следует объяснить различными свойствами пыли алюминия - наличием или отсутствием на поверхности ее частиц пленки окиси алюминия, различной величиной поверхности пылинок, их размерами и др.
Некоторые авторы считают, что алюминий практически не ядовит. Пыль алюминия и дюраля раздражает слизистые оболочки глаз, носа и рта. У рабочих, занятых в производстве порошков алюминия, часты катары верхних дыхательных путей (риниты, ларингиты, фарингиты), причем с увеличением стажа возрастает удельный вес атрофических форм. При мельчайших ранениях и порезах кожи проникновение в них мелких частиц алюминия и дюраля ведет к долго не заживающим гнойным пустулам со значительным уплотнением ткани вокруг.
Предельно допустимая концентрация для аэрозоля алюминия, окиси алюминия и его сплавов в воздухе рабочих помещений - 2 мг/м 3 . При изготовлении и применении абразивов и при производстве алюминия электрохимическим методом (электролизные отделения) обязательны предварительные и периодические (1 раз в 12 месяцев) медицинские осмотры.
При осмотре рабочих электролизных цехов следует особое внимание обращать на признаки хронических фтористых интоксикаций.
Химический элемент алюминий – лёгкий металл серебристого цвета. Алюминий - самый распространенный в земной коре металл. Физические и химические свойства алюминия позволили ему найти широкое применение в современной промышленности и повседневной жизни.
Химические свойства алюминия
Химическая формула алюминия Аl. Атомный номер 13. Алюминий относится к простым веществам, так как его молекула содержит атом только одного элемента. Внешний энергетический уровень атома алюминия содержит 3 электрона. Эти электроны легко отдаются атомом алюминия во время химических реакций. Поэтому алюминий имеет высокую химическую активность и способен вытеснять металлы из их оксидов. Но в обычных условиях он довольно устойчив к химическому взаимодействию, так как покрыт прочной оксидной плёнкой.
С кислородом алюминий взаимодействует только при высокой температуре. В результате реакции образуется оксид алюминия. С серой, фосфором, азотом, углеродом взаимодействие также происходит при высокой температуре. А вот с хлором и бромом алюминий вступает в реакцию при обычных условиях. С йодом реагирует при нагревании, но только если катализатором выступает вода. С водородом алюминий не взаимодействует.
С металлами алюминий способен образовывать соединения, которые называются алюминиды.
В реакцию с водой вступает алюминий, очищенный от оксидной плёнки. Гидроксид, который получается в результате этой реакции, является малорастворимым соединением.
Алюминий легко взаимодействует с разбавленными кислотами, образуя соли. Но с концентрированными кислотами реагирует только при нагревании, образуя соли и продукты восстановления кислоты.
Алюминий легко реагирует со щелочами.
Физические свойства алюминия
Алюминий - прочный металл, но в то же время и пластичный, легко подвергается механической обработке: штамповке, полировке, вытягиванию.
Алюминий самый легкий из металлов. Имеет очень высокую теплопроводность. По электропроводности алюминий практически не уступает меди, но при этом он намного легче и дешевле.
Применение алюминия
Впервые металл алюминий был получен датским физиком Гансом Христианом Эрстедом в 1825 г . И в те времена алюминий считали драгоценным металлом. Модницы любили носить украшения из него.
Но промышленный способ получения алюминия был создан значительно позже - в 1855 г. французским химиком Анри Этьенн Сент-Клер Девилем.
Алюминиевые сплавы применяются практически во всех машиностроительных отраслях. Современная авиационная, космическая и автомобильная промышленность, кораблестроение не могут обходиться без таких сплавов. Наиболее известные сплавы – дюралюминий, силумин, литейные сплавы. Пожалуй, самым востребованным из этих сплавов является дюралюминий.
При переработке алюминия горячей и холодной обработкой получают профили, проволоку, трубы, ленты, листы. Алюминиевые листы или лента широко используются в современном строительстве. Так, специальную алюминиевую ленту применяют для заклеивания торцов различных строительных панелей, чтобы обеспечить надежную защиту от попадания осадков и пыли внутрь панели.
Так как алюминий обладает высокой электропроводностью, его используют для изготовления электропроводов и электротехнических шин.
Алюминий не является драгоценным металлом. Но некоторые его соединения используются в ювелирной промышленности. Наверное, не все знают, что рубин и сапфир – это монокристаллы окиси алюминия, в которые добавлены красящие окислы. Красный цвет рубину придают ионы хрома, а голубой цвет сапфира – от содержания ионов железа и титана. Чистая кристаллическая окись алюминия называется корундом.
В промышленных условиях создают искусственные корунд, рубин и сапфир.
Используется алюминий и в медицине. Он входит в состав некоторых препаратов, которые оказывают адсорбирующее, обволакивающее и обезболивающее действие.
Трудно найти такую отрасль современной промышленности, в которой не использовались бы алюминий и его соединения.
Гидрид алюминия. Квасцы
Алюминий образует полимерный гидрид (алан ) AlH 3, который получают косвенным путем, например действием AlCl 3 на эфирные растворы гидридоалюминатов:
3 Li + AlCl 3 ═ 4 AlH 3 + 3 LiCl
Гидрид алюминия – белый порошок, разлагающийся при нагревании с выделением водорода. При взаимодействии AlH 3 с основными гидридами в эфирном растворе образуются гидридоалюминаты:
LiH + AlH 3 ═ Li
Гидридоалюминаты – белые твердые вещества, бурно разлагающиеся водой. Они являются сильными восстановителями. Применяются в органическом синтезе.
Алюмокалиевые квасцы растворимы обычно значительно хуже, чем отдельные составляющие их сульфаты. При повышении температуры растворимость в большинстве случаев увеличивается очень сильно. Калиево-алюминиевые квасцыКАl(SO 4) 2 12Н 2 О применяются в больших количествах для дубления кож, а также в красильном деле в качестве протравы для хлопчатобумажных тканей. В последнем случае действие квасцов основано на том, что образующийся вследствие их гидролиза гидроксид алюминия отлагается в волокнах ткани в мелкодисперсном состоянии и, адсорбируя краситель, прочно удерживает его на волокне.
Суточное потребление алюминия человеком составляет 47 мг. Алюминий влияет на развитие эпителиальной и соединительной тканей, на регенерацию костных тканей, влияет на обмен фосфора.
Избыток алюминия в организме тормозит синтез гемоглобина, так как благодаря довольно высокой комплексообразующей способности алюминий блокирует активные центры ферментов, участвующих в кроветворении.
Фармакологическое действие солей алюминия основано на том, что ионы А1 3+ образуют с белками (протеинами Рr) комплексы, выпадающие в виде гелей:
А1 3+ + Рr → AlPr
Это приводит к гибели микробных клеток и снижает воспалительную реакцию.
Квасцы применяют для полосканий, промываний и примочек при воспалительных заболеваниях слизистых оболочек и кожи. Кроме того, этот препарат применяют как кровоостанавливающее средство при порезах (свертывающее действие).
Жженые квасцы используют в виде присыпок как вяжущее и высушивающее средство при потливости ног. Осушающее действие связано с тем, что жженые квасцы медленно поглощают воду.
Вяжущим действием обладает и жидкость Бурова - 8 % - ный раствор алюминия ацетата А1(СН 3 СОО) 3 .
В живых организмах с биолигандами (оксикислотами, полифенолами, углеводами, липидами) алюминий образует хелатные комплексные соединения. Как правило, связи с органическими лигандами он образует через атомы кислорода.
Тема: P-элементы IV группы
Ключевые слова: p-элементы, углерод, кремний, аллотропы углерода, алмаз, графит, карбин, гибридизация, карбиды, цианистоводородная кислота, цианиды, перкарбиды, фосген, карбонилы металлов, карбонаты, гидрокарбонаты, сероуглерод, тиокарбонаты, фреон, кремнизем, аморфный кремний, силициды, силикаты, силан, кремневая кислота, силиконы.
6 C 1s 2 2s 2 2p 2
14 Si 3s 2 3p 2
32 Ge 3d 10 4s 2 4p 2
50 Sn 4d 10 5s 2 5p 2
82 Pb 4f 14 5d 10 6s 2 6p 2
Cходство элементов:
– одинаковая структура внешнего электронного слоя атомов ns 2 np 2
– р-элементы
– высшая степень окисления +4
– типичные валентности II, IV
Для атомов всех элементов возможны два валентных состояния:
1) Основное ns 2 np 2 (невозбужденное). Более характерно для Sn и Pb
2) Возбужденное ns 1 np 3 Более характерно для C, Si и Ge
Acidum boricum (борная кислота) Н 3 ВО 3 . Применяют наружно как антисептическое средство в виде водных растворов (2-4%) для полоскания полости рта, зева и для промывания глаз, назначают также в виде мази (5-10%) и в присыпках при заболеваниях кожи.
Natrii tetrаboras (Borax) – натрия тетраборат (бура) Na 2 B 4 O 7 ´10Н 2 О. Применяют наружно как антисептическое средство для спринцеваний, полосканий, смазываний в виде водных растворов (1-2%), а также в виде мазей и присыпок.
Aluminii hydroxуdum (алюминия гидроокись) Аl(ОН) 3 . Применяют внутрь в качестве адсорбирующего, обволакивающего и антацидного средства при повышенной кислотности желудочного сока, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, острых и хронических гиперацидных гастритах и при пищевых отравлениях. Назначают внутрь в виде 4% водной суспензии. Длительное применение Аl(ОН) 3 может привести к появлению запора, поэтому рекомендуют Аl(ОН) 3 применять в сочетании с МgО.
Almagel (альмагель) (состав: Аl(ОН) 3 , МgО с добавлением D-сорбита). Применяют при язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, острых и хронических гиперацидных гастритах, эзофагите и других желудочно-кишечных заболеваниях.
GefaI (гефал) – лекарственный препарат, содержащий алюминия фосфат в виде суспензии белого цвета. Применяют как антацидное средство при язвенной болезни, гастритах, диспепсии и др.
Aluminii et Kalii sulfas – калия-алюминия сульфат (квасцы алюминиево-калиевые) КАl(SО 4) 2 ∙12Н 2 О. Применяют наружно в качестве вяжущего средства в виде водных растворов (0,5-1%) для полосканий, промываний, примочек и спринцеваний, при воспалительных заболеваниях слизистых оболочек и кожи. Применяют также в виде карандашей для прижиганий, при трахоме и как кровоостанавливающее средство при порезах. Жженые (прокаленные) квасцы (КАl(SО 4) 2) применяют в составе присыпок как вяжущее и подсушивающее средство.
Bolus alba (белая глина) Аl 2 (SiО 3) 3 обладает лечебными свойствами, оказывая обволакивающее действие. Назначают наружно в форме присыпок, паст, мазей при кожных заболеваниях, язвах, опрелостях, ожогах. Внутрь при желудочно-кишечных заболеваниях (колиты, энтериты) и интоксикациях.
Сплавы алюминия (диозаль и др.) используются для изготовления металлических изделий, применяемых в фармации и медицинской практике, в том числе инфундирных аппаратов, предназначенных для приготовления инфузов (настоев) и отваров. Белая глина (Al 2 (SiO 3) 3 с примесью CaSiO 3 и MgSiO 3 используется в качестве основы (constituens) для приготовления пилюль и таблеток.
В зубоврачебной практике применяется борная кислота, которая используется в качестве наполнителя формы при отливке стальных зубов. В состав стоматологических паст, применяемых как клей-прослойка для зубных протезов, входит натрия метаборат (NaВО 2) в смеси с алюминия гидроксидом (Аl(ОН) 3).
Каолин (Аl 2 О 3 ∙SiО 2 ∙2Н 2 О) входит в состав цементов, которые используются как пломбировочный материал.
В фарманализе используются следующие соединения бора и алюминия: алюминия окись для хроматографии (I и II степени активности); кислота борная, натрия тетраборат (бура) для приготовления буферных растворов.
