ІІІ групи періодичної системи .

Біологічна роль хімічних елементів

1. Алюміній

Алюміній — хімічний елемент ІІІ групи періодичної системи, атомний номер 13, аттомна маса 26,98. У природі один стабільний ізотоп ²⁷Al. У вільному стані вперше одер-жаний в 1825 р. Х.К.Ерстедом. Вміст у земній корі — 8,8% за масою. За поши-ренням у природі Алюміній займає 3-є місце після Оксигену і Силіцію. Основні мiнерали: боксит АlО(ОН), нефелін (Nа,К)₂О·А1₂O₃·2SіО₂, каолініт А1₂O₃·2SіО₂·2Н₂О і інші алюмосил-ікати, які входять до складу глин. А1 — сріблясто-білий метал, кристалічна гратка кубічна гранецентрована, густина — 2,7 г/см³, температура плавлення — 660,4 ⁰С, температура кипіння — 2500 ⁰С, С_р — 24,35 Дж/моль·К, ΔН_пл — 10,8 Кдж/моль, ΔН_вип — 293 Кдж/моль, S⁰₂₉₈ — 28,3 Дж/моль·К. r — 2,6548 мкОм·см для металу чисто-тою 99,99% при 20 ⁰С. Ступінь окислення — +3. При високій температурі утворює сполуки зі ступенем окиснення +1. На повітрі по-кривається тонкою плівкою оксиду, яка перешкоджає по-дальшому окисненню. Порошкуватий алюміній при нагріванні енергійно згоряє на повітрі. Внаслідок утворення захисної плівки А1 стійкий в сильно розведеній і концентрованій нітратній кислоті, важко реагує з розведеною і концентрованою сульфатною кислотою, з розчинами цих кислот ссредньої концент-рації — повільно, значно швидше — з розчином соляної кис-лоти. Розчинний у лугах. При звичайній температурі реагує з хлором, бромом, а при нагріванні з фтором, сіркою, вуглецем, азотом. 3 воднем безпосередньо не взаємодіє. Одержу-ють А1 електролізом розплаву глинозему А1₂О₃ (6 — 8%) і 92-94% криоліту Na₃AlF₆ , а також елсктролізом розплаву АlС1₃. Застосовується як основа легких сплавів, дуралюміна і ін., розкиснювач сталей, для відновлення металів з оксидів (алюмінотермія), як матеріал для виготовлення легких металічних конструкцiй.

Світове виробництво за кордоном біля 10 млн. т/рік. ГДК — 2 мг/м³ .

Алюміній — один з найпоширеніших пакувальних матері-алів для харчових продуктів. Використовується при виготов-ленні консервних банок, фольги, еластичної упаковки. Кількості алюмінію, які потрапляють у харчові продукти з пакувального матеріалу при ретельному дотриманні умов збе-рігання, помітної шкідливої дії не мають.

Окремі сполуки застосовуються у медицині: гідроксид алю-мінію А1(ОН)₃ — як обволікаючий і адсорбуючий засіб, гідрок-соацетат алюмінію (СН₃СОО)₂А1(ОН) — як в'яжучий і анти-септичний засіб, [СН₃(СН₂)₇СН=СН(СН₂)₇СОО]₃А1] — олеат алюмінію — емульгатор у медичних мазях; додекагідрат суль-фату алюмінію і амонію — кровоспинний і припалюючий засіб.

Кристалогідрат сульфату алюмінію Al₂(SO₄)₃·18H₂O викори-стовується для очищення питної води.

Алюміній відноситься до токсичних металів. Крім нього, токсичними можуть бути і домішки, які є у цьому металі.

Джерела забруднення. Алюміній надходить у довкілля з гірничорудних виробок, твердих викидів і стічних вод підприємств, де виплавляється алюміній, виготовляються його сполуки, або використовуються вироби або деталі з алюмі-нію, а також реактиви, що містять Алюміній.

Найбільший вміст Алюмінію у стічних водах гірничорудно-го, хімічно-фармацевтичного, лакофарбового, паперового, тек-стильного та синтетичного каучуку виробництв. Багато Алю-мінію у складі сирого осаду первинних відстійників великого промислового міста (до 2714 мг на 1 кг). Одним із специфіч-них джерел надходження Алюмінію в організм людини є його зростаюче використання у харчовій промисловості (посуд і пакувальні матеріали) і фармакології. Термічна обробка сиро-вини, харчових продуктів або їжі в алюмінієвому посуді вик-ликає їх забруднення Алюмінієм (після термообробки вміст Алюмінію у їжі може збільшитись у декілька разів, цьому процесу особливо сприяють компоненти їжі, які мають висо-ку комплексоутворюючу здатність).

3 їжею, яку приготували або зберігали в алюмінієвому по-суді, в організм людини можуть потрапити досить великі кількості мсталу. Є думка. що токсичні тільки розчинні сполуки Алюмінію, які є у складі їжі. Токсикологи стверджують, шо алюмінієвий посуд не придатний для приготування кис-лих продуктів.

Алюмінієві заводи помітно забруднюють Алюмінієм атмос-ферне повітря, грунти і природні води навколишніх тери-торій. Це викликає збільшення захворюваності в дітей, а та-кож пригнічення фагоцитарної активності лейкоцитів і зміну біохімічних показників.

Вплив Алюмінію на довкілля оснований на тому, що його сполуки приймають участь у регулюванні кислотності грунтів, при контакті з водами кислотних опадів вони можуть вими-ватись, внаслідок цього змінювати нормальні агрохімічні вла-стивості грунтів і таким чином погіршувати їх якість.

Алюміній шкідливо впливає на пшеницю, овес і боби, по-чинаючи з концентрацій у воді 1 мг/л. Встановлена також шкідлива дія сульфату алюмінію на кукурудзу (10 мг/л), на ріст і розвиток ялин (5,4 — 40,5 мг/л), які вирощували на штуч-ному поживному середовищі.

Для риб встановлена токсичність нітрату, хлориду та суль-фату Алюмінію. Концентрація нітрату 5 мг/л викликає у фо-релі розлад руху та опрокинення набік, у м'якій воді нітрат у концентрації 0,1 мг/л вбиває колюшку через 6 днів. Решта сполук Алюмінію малотоксична.

Для уникнення загибелі риби стічні води можуть мати на протязі не більше тижня концентрацію Алюмінію не більше 14 мг/л.

Біологічна роль. Алюміній належить до необхідних мікрое-лементів, які впливають на активність ряду ферментів, на репродуктивну здатність, ембріональний і постембріональний розвиток організму.

Для людини добова потреба в Алюмінію становить 35-49 мг. В організм елемент надходить в основному з їжею, водою, атмосферним повітрям, лікувальними препаратами, де-зодорантами і ін. засобами. Вміст Алюмінію складає: у пше-ниці 42, горосі 36, кукурудзі 16, у м'ясі і м'ясних виробах 1,6 — 20 мг/кг, багато Алюмінію в овочах, у яблуках до 150 мг/кг, у листі чаю — 850 — 1400 мг/кг. Загальний вміст Алюмінію у добовому змішаному раціоні складає 80 мг. Зас-воєння Алюмінію організмом відбувається у кислому середовищі — тобто у шлунку і проксимальній частині дванадцяти-палої кишки. У слабко лужному середовищі кишечника Алюміній нс засвоюється, а осаджується розчинними фосфа-тами. Це може викликати дефіцит Фосфору в організмі, якщо їжа містить надмірну кількість Алюмінію.

Загальний вміст Алюмінію у тілі дорослої людини знахо-диться у межах 50 — 140 мг, найбільше його міститься у трубчатих кістках (біля 0,5 мг/г).

Виводиться Алюміній з організму в основному через нирки.

Якщо Алюміній накопичується в організмі, то він концен-трується в органах центральної нервової системи. При цьому розвивається хронічний старечий алюміноз, хвороба Альц-геймера, Алюмінієва енцефалопатія може розвинутись внасл-ідок гемодіалізу. Енцефалопатія буває також при повному парентеральному харчуванні. Професійна шкідливість Алюм-інію може викликати легеневий, астматоїдний, міокардіопа-тичний або перитонеальний алюміноз.

Використання препаратів Алюмінію для лікування може вик-ликати остеодистрофію.

Підвишення рівня Алюмінію у плазмі крові вище 3,7-5,5 мкМ/л є фактором ризику по відношенню до алюмінієвої енцефалопатії та остеомаляції.

Алюмінійдефіцитних станів у людини не виявлено .

У першу чергу токсичність Алюмінію проявляється у впли-вові на мінеральний і загальний обміни речовин, на функцію нервової системи. у здатності діяти безпосередньо на клітини — їх розмноження і ріст . Тривале вдихання пилу алюмінію і деяких його сполук призводить до утворення фіброзу легене-вої тканини. Механізм багатьох проявів інтоксикації базуєть-ся на дії Алюмінію безпосередньо на ядерний хроматин, і побічно шляхом заміни інших елементів або заміни ряду фер-ментативних систем. Алюміній має високу комплексоутво-рюючу здатність, а тому утворює сполуки з активними компонентами ферментів і таким способом знижує їх активність або блокує активні центри ферментів, які приймають участь у кровотворенні. У присутності Алюмінію знижується ак-тивність лактатдегідрогенази, лужної фосфатази, вугільної ангідрази, церулоплазміну, каталази. Надмір солей Алюмінію шкідливий, бо знижує затримання Кальцію в організмі, знижує адсорбцію Фосфору, а це призводить до зниження рівня АТФ у кровi i до порушення процесів фосфорилювання. У цей же час вміст Алюмінію у кістках, печінці, сім'яниках, мозковi i, особливо, паращитовиднiй залозi збільшується у 10 — 20 разів. Розвивається остеомаляція, знижується концен-трація парiптормона у крові.

Встановлено також, що збільшення Алюмінію в організмі веде до зниження абсорбції Феруму.

Найважливішими клінічними проявами нейротоксичної дії Алюмінію є порушення рухової активності, судоми. знижен-ня або втрата пам'яті, психотичні реакції — "міоклонічна ен-цефалопатія". Різновидом її є "діалізна енцефалопатія", яка виникає при гемодіалізі, за умови, коли надходження Алюмінію у кров пацієнта може довести його вміст до 0,18-0,50 мг/л. Для цієї форми енцефалопатії специфічні симпто-ми недоумства. Вміст Алюмінію в головному мозкові, особ-ливо в сірій речовині, досягає дуже великих значень. Є фак-ти про те, шо при недоумстві неясної причини вміст Алюмі-нію у мозкові підвищений. Нейротоксичність Алюмінію про-являється тільки тоді, коли порушена проникність гематоен-цефалічного бар'єру, чому сприяють хвороба Дауна, старіння, гіперсекреція паращитовидної залози, гіпервітаміноз Д, алкогольна енцефалопатія. Здатність сполук Алюмінію викликати фіброз в одному випадку і не викликати в іншому поясню-ють залежністю від числа вільних ОН-груп на поверхні пи-лових часток.

Алюміній володіє мутагенною активністю (він викликає хро-мосомні аберації).

Диски або фольга алюмінію, імплантовані підшкірно, при-водять до злоякісного переродження тканин.

Пил глинозему і гідроксиду алюмінію при інтрахеальному надходженні викликає фіброз легень у тварин. Токсичний також пил алуніту, алюмiнiєвих сплавів, наприклад, силумi-ну: сплавів алюмiнiю з магнієм, нітрид алюмiнiю.

Хронічне отруєння тварин пилом алюмінію, алюмінієвої бронзи, аерозолем, який утворюється при зварюванні алюмі-нію, проявлялось у вигляді бронхітів і пневмоній. При вди-ханні пилу оксиду алюмінію щурами і кроликами (при кон-центрації 0,2 мг/л, 5 г щоденно, 7 місяців) більша частина тварин загинула від запалення легень, бронхів і набряку ле-гень. Гідроксид алюмінію викликає ще більші ураження тка-нини легень, ніж оксид.

Пил синтетичного корунду пошкоджує порожнину носа, гор-тань, трахею, викликає склероз і емфізему легень у щурів.

Встановлена також токсичність хлориду алюмінію, гідрок-сиду алюмінію, подвійного сульфату калію та алюмінію, суль-фату алюмінію при надходженні у шлунок тварин, що прояв-лялось у порушенні вуглеводного обміну, накопиченні Алю-мінію у кістках, зниженні гемоглобіну, і у деяких випадках зниженні кількості антитіл.

Вміст у воді гідроксиду алюмінію у концентрації 42,9 мг/л (у перерахунку на метал) являє смертельну небезпеку для ве-ликої рогатої худоби.

При вдиханні пилу або диму алюмінію головним чином пошкоджуються легені. Хвороба дістала назву алюмінозу ле-гень, або "алюмінієвих легень". Тяжкі захворювання спосте-рігали у робітників, зайнятих розпиленням алюмінієвої фар-би і у виробництві піротехнічної алюмінієвої пудри. Після одного року роботи у робітників помічені схуднення, сильна втомлюваність, задишка, кашель, сухі та вологі хрипи у леге-нях, затемнення легень при рентгенологічному дослідженні. Пізніше скарги на відсутність апетиту, нудоту, болі у шлунку і в усьому тілі. У крові лімфоцитоз і еозинофілія, підвище-ний рівень Алюмінію; у кишечнику знижується вміст лужної фосфатази; у сироватці крові — кислої фосфатази і АТФ. Ле-геневі зміни були у 25 — 50% обстежених.

На виробництві піротехнічної пудри траплялось багато ви-падків пневмотораксів і смерті.

Досить шкідливими є мокре і сухе глиноземні виробницт-ва, які при великому стажі робітників викликають токсикози — алюміноз (мокрий спосіб); катари верхніх дихальних шляхів, пневмосклероз, прободіння носової перегородки, неврит слу-хового нерва (сухий спосіб). У вантажників глинозему вияв-лені кровоточивість ясен, охриплість, сухість у роті та порож-нині носа, сльозотеча, біль в очах, втрата апетиту, відрижка. Рівень Алюмінію у крові збільшувався після закінчення ро-боти у 5 разів порівняно з початковим. Виявлена досить шкідли-ва дія пилу бокситів, синтетичного корунду, алунітового пилу на працюючих.

Вплив високих концентрацій бентонітових глин викликає у робітників ( які працювали з ним ряд років) диспротеїне-мію, зниження фагоцитарної активності лейкоцитів, брон-хоспазм.

Шкідливу дію на людину мають шамот і каолін при вди-ханні їх пилу.

Частки алюмінію при потраплянні в очі викликають осе-редкові омертвіння, зміни пігментації рогівки, зміни капсули кришталика, каламутність скловидного тіла. Пил алюмінію і дюралюмінів подразнює слизові очей, носа і рота, може вик-ликати екземи і дерматити, під впливом дуралюмінів найдрібніші порізи і поранення довго не заживають.

Розчини сульфату калію — алюмінію викликають жорсткість ("задублення") живої шкіри людини.

ГДК для Алюмінію — 0,5 мг/м³, клас небезпеки 2, ГДК для оксиду алюмінію — 6 мг/м³, клас небезпеки 3.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Для резонансних частот можливо записати	\|	Лекция 5 Лингвистические аспекты перевода

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.061 сек.