Применение соединений фосфора в медицине

Применение соединений фосфора в медицине

Содержание:

Каждый человек знаком с 15 элементом таблицы Менделеева – фосфором, ведь каждый в своей жизни хотя бы раз пользовался спичками, имеющими фосфор в своем составе. Более того, все люди содержат фосфор в своем организме, не в чистом виде, разумеется, а в виде химических соединений, но тем не менее. Особенно много фосфора находится в наших костях и зубах, чей химический состав почти полностью совпадает с формулой минерала фосфорита Ca3(PO4)2.Также фосфорсодержащие белки находятся в наших мышцах, нервах и мозговой ткани, именно поэтому фосфор особенно полезен для мозга. О физических и химических свойствах этого важного химического элемента, о его применении и влиянии на человека читайте далее.

История открытия фосфора

В 1669 гамбургский купец и по совместительству алхимик Хенниг Брандт в очередной раз пытался осуществить мечту всех средневековых алхимиков – найти легендарный философский камень, якобы превращающий все металлы в золото и дарующий бессмертие. Увы, философский камень и в этот раз найти не удалось, но, тем не менее, Хеннигу посчастливилось сделать другое не менее важное открытие в химии. На этот раз в качестве эксперимента немецкий алхимик решил выпаривать воду из… человеческой мочи. В результате череды сложных химических манипуляций над собственной мочой в реторте у алхимика образовалось неведомое до того светящееся вещество – фосфор.

К слову, само слово «фосфор» с древнегреческого переводится как «несущий свет». Именно такое название он получил за свою удивительную способность светиться в темноте. Первооткрыватель фосфора алхимик Хенниг Брандт быстро понял свою выгоду от этого открытия и за большие деньги показывал светящийся фосфор разным знатным и богатым господам, нажив при этом большое состояние (развлечений в то время в Европе было не так уж и много, так что научно-популярные представления предприимчивого алхимика пользовались большим спросом).

Впрочем, Хенинг Брандт был не первым, кто добыл фосфор опытным путем. Еще до него, в XII веке это удалось сделать арабскому алхимику Алхиду Бехилу, все также благодаря химическим манипуляциям с мочой и глиной, но его открытие затерялось, и именно повторное открытие фосфора немецким алхимиком принесло широкую популярность этому химическому элементу.

Первое время после открытия фосфор вызывал лишь любопытство своим свечением и только в конце XIX века ученые поняли, что фосфор также является чрезвычайно важным полезным микроэлементом для жизнедеятельности человеческого организма.

Физические свойства фосфора

Как и азот, фосфор способен образовывать двухатомные молекулы Р2.. Однако подобные молекулы фосфора могут быть устойчивыми лишь при очень высокой температуре – около 1000 С. В обычных же условиях атомы фосфора соединяются в молекулы других составов. Например, белый фосфор состоит из четырехатомных молекул Р4. Между собой атомы белого фосфора соединены в виде простейшего многогранника тетраэдра.

Так схематически выглядит строение молекулы белого фосфора, состоящей из четырех атомов.

Сам белый фосфор являет собой практически бесцветное твердокристаллическое вещество, моментально окисляемое кислородом воздуха, при этом во время окисления фосфора идет дым, а в воздухе появляется явный чесночный запах. Своим внешним видом белый фосфор похож на воск, такой же мягкий и легкоплавкий, при этом светится в темноте и является чрезвычайно опасным, так как очень ядовит и огнеопасен.

Помимо белого фосфора физики также различают красный фосфор, черный фосфор, желтый фосфор и металлический фосфор, каждый из них имеет свои особенные физические свойства.

Так если белый фосфор нагревать до температуры 300 С без доступа воздуха и в присутствии катализаторов (ими может быть йод или натрий), то он превратится в красный фосфор. В отличие от белого фосфора его красный собрат не светится в темноте и не является ядовитым и опасным, к слову именно его используют при производстве спичек.

Красный фосфор это аморфное вещество, состоящее из полимерных молекул Px, он нерастворим в воде и других органических растворителях, а при нагревании без доступа воздуха не возгорается.

Если белый фосфор поместить под очень большое давление (в сотни атмосфер) то из него получится черный фосфор, который своими свойствами напоминает металл: он блестит и проводит электрический ток. Если еще больше увеличить давление, то черный фосфор превратится в металлический, его кристаллическая решетка будет такой же плотной как у металлов. Металлический фосфор очень хорошо проводит электрический ток.

Так выглядят разные виды фосфора.

Хотя фосфор и является одним из самых распространенных химических элементов на нашей планете, в чистом виде в природных условиях его не бывает, добыть чистый фосфор возможно лишь в химической лаборатории. Однако фосфор входит в состав многих важных химических и биологических соединений: фосфолипидов, фосфидов (соединения фосфора и металлов), фосфинов (соединений водорода с фосфором), фосфорной кислоты и так далее.

Химические свойства фосфора

Как мы писали выше, фосфор занимает 15 место в периодической таблице Менделеева и входит в одну группу с азотом, мышьяком и сурьмой. Хотя на валентном уровне он и имеет целых 5 электронов, однако 5 связей образуются довольно редко.

Читайте также:  Дексатобром капли

Фосфор – очень химически активный элемент, особенно белый фосфор. Как следствие он может вступать в самые разнообразные химические реакции, выступая как в качестве окислителя (с элементами, расположенными ниже и левее в таблице Менделеева), так и восстановителя (с элементами, расположенными выше и правее в таблице Менделеева).

При взаимодействии с кислородом воздуха образуются оксиды – ангидриды соответствующих кислот:

При взаимодействии фосфора с галогенами образуются галогениды с общей формулой PHal3 и PHal5:

При взаимодействии фосфора с серой образуются сульфиды:

При взаимодействии с металлами фосфор проявляет свойства окислителя, продукты реакции называют фосфидами.

Например, кальций и магний реагируют с фосфором с образованием фосфидов кальция и магния:

Применение фосфора

Научившись добывать фосфор в чистом виде человек нашел ему самое разнообразное применение, причем не только созидательное, но порой и очень разрушительное. Так еще во время первой мировой войны немецкими химиками был использован желтый фосфор в качестве начинки зажигательных боеприпасов и отравляющих газов.

Впоследствии применение таких газов на поле боя было запрещено Женевской конвенцией. Увы, такая наша глупая человеческая природа – использовать научные открытия в разрушительных целях, как впрочем, и открытие энергии расщепления атома было применено для создания атомной бомбы, и лишь потом для атомной энергетики.

Но вернемся к фосфору, в мирных целях этот химический элемент активно используется в сельском хозяйстве для создания эффективных удобрений для растений. Фосфор входит в состав некоторых лекарственных препаратов, к примеру, в антибиотик фосфомицин, в состав моющих средств, наконец, из безопасного красного фосфора делают спички.

Фосфор имеет свое применение и в металлургии, в качестве сверхпрочных и антикоррозийных покрытий (черный и металлический фосфор). А многие фосфиды (соединения фосфора и металлов) обладают отличными полупроводниковыми свойствами и активно задействуются в микроэлектронике.

Получения фосфора

Для получения белого фосфора в чистом виде химики прокалывают природные фосфаты вместе с коксом и песком в электрической печи. Впрочем, вместо фосфатов можно использовать и другие неорганические соединения фосфора, например, метафосфорную кислоту. Красный и черный фосфор получают уже из белого фосфора путем разных манипуляций над последним (нагревание, увеличение давления).

Действие фосфора, его функции и роль в организме человека

Теперь давайте ответим на вопрос, какая роль фосфора в организме человека. А она очень большая, так как фосфор принимает участие во всех обменных процессах, происходящих в нашем организме. Основная масса фосфора находится в костях и зубах. Совместно с кальцием фосфор формирует правильную структуру костной ткани, и если пропорция содержания кальция и фосфора будет нарушена, то кости могут стать хрупкими, увеличится риск переломов.

Помимо костей и зубов фосфор имеет влияние и на самое главное – мыслительное деятельность человека, ведь он содержится в нашей мозговой ткани и нервах. От фосфора зависит работа нервной системы, с его помощью осуществляется метаболизм липидов и протеинов, биосинтез всех необходимых органических веществ. Наконец фосфор входит в состав ДНК и РНК, участвует в ферментивных процессах, поддерживающих кислотно-щелочной баланс в организме.

Фосфор для ребенка

Особенно необходим фосфор для растущего детского организма, ведь у ребенка идет активное формирование костей скелета, развиваются клетки головного мозга. Поэтому очень важно чтобы малыш получал фосфор в необходимых количествах и при этом регулярно, ведь значительная его часть вымывается из организма с мочой.

Поэтому важно знать, какие продукты содержат фосфор.

Продукты, содержащие фосфор

К счастью фосфор содержится во многих доступных продуктах питания: орехах, морепродуктах (особенно в рыбе), в сыре, капусте, моркови, чесноке, куриных яйцах (особенно в желтке). Особенно много фосфора имеется в яблоках, грецких орехах, говяжьей печени, гречке и икре рыб семейства осетровых.

Теперь вы знаете, какие продукты могут увеличить содержание фосфора в вашем организме и организме ваших детей.

Суточная норма фосфора

Суточная норма фосфора для взрослого человека составляет 1200-1600 мг. Также стоит учесть, что для людей занимающихся интенсивными физическими нагрузками, а также для беременных и кормящих матерей суточная норма фосфора выше и составляет приблизительно 3000-3800 мг.

Детям требуется от 300 до 1800 мг фосфора каждый день, в зависимости от их возраста.

Недостаток (дефицит) фосфора в организме

Недостаток или дефицит фосфора в человеческом организме может быть обусловлен разными причинами:

  • приемом некоторых лекарств, которые понижают кислотность,
  • диетами с пониженным содержанием белков,
  • алкогольными или наркотическими зависимостями,
  • эндокринными заболеваниями,
  • заболеваниями почек.

Симптомами недостатка фосфора является общее недомогание, слабость, апатичность, депрессия, физическое и умственное истощение. Если у вас проявляются эти симптомы, то лучше чем скорее обратится к врачу, чтобы он прописал вам правильное лечение.

Избыток фосфора в организме и симптомы отравления им

Избыток фосфора в человеческом организме может быть столь же вредным, как и его недостаток. Обычно причиной избытка фосфора является злоупотребление человеком мясной пищей. Когда фосфора становится слишком много, нарушается его пропорция содержания с кальцием. Кальция становится меньше чем нужно, его вытесняет фосфор, от чего кости человека становятся более хрупкими, может возникнуть остеопороз (снижение плотности костей, повышение их хрупкости).

Читайте также:  Лавандовое эфирное масло применение

Также переизбыток фосфора может привести к возникновению проблем с зубами, нарушению работы нервной системы, почек и щитовидных желез. Чтобы предотвратить все это важно вести здоровый образ жизни, правильно питаться (не одним лишь хлебом и мясом, а обязательно фруктами, овощами), избегать вредных привычек.

Фосфор, видео

И в завершение, образовательное видео по теме нашей статьи.

Радиоактивный фосфор Р- 32 применяется при изучении фосфорного обмена в костях, служит меткой «для эритроцитов крови», применяется при злокачественном заболевании красной крови.

Na2HPO4 • 12 Н2О — антацидное средство при повышенной кислотности желудочного сока, при отравлении кислотами, входят в состав уродана.

Глицерофосфат кальция используется как общеукрепляющее, тонизирующее средство при рахите, истощении нервной системы.

АТФ применяется при мышечной дистрофии, стенокардии, легкой форме гипертонической болезни и т.д.

Выводы:

1.Радиоактивный фосфор Р- 32 применяется при изучении фосфорного обмена в костях, служит меткой «для эритроцитов крови», применяется при злокачественном заболевании красной крови.

2.Na2HPO4 • 12 Н2О — антацидное средство при повышенной кислотности желудочного сока, при отравлении кислотами, входят в состав уродана.

3.Глицерофосфат кальция используется как общеукрепляющее, тонизирующее средство при рахите, истощении нервной системы.

4.АТФ применяется при мышечной дистрофии, стенокардии, легкой форме гипертонической болезни и т.д.

ВОПРОСЫ ДЛЯ самоконтроля:

1. Какие кислородные соединения образует фосфор?

2. Образует ли фосфор соединения с водородом?

3. Чему равна степень окисления фосфора в фосфине РН3?

4. К каким типам оксидов относятся оксиды фосфора (III) и (V)?

5. Какие кислоты им соответствуют?

6. Перечислите реактивы на фосфат-ион?

7. Укажите эффекты качественных реакций на фосфат-ион?

Тестовые задания для самоконтроля:

1. Кислая соль, которая может быть образована гидроксидом железа (III) и ортофосфорной кислотой, — это:

2. Степень окисления фосфора в соединении, имеющем формулу H4P2O7:

3. В молекульном уравнении реакции FeCl3 + Na3PO4

сумма коэффициентов равна:

4. Ионному уравнению реакции 3Ca 2+ + 2PO4 3 = Ca3(PO4)2 соответствует воздействие:

А. кальция с фосфорной кислотой

Б. оксида кальция с фосфорной кислотой

В. хлорида кальция с фосфатом калия

Г. гидроксида кальция с фосфорной кислотой

5. Реактивом на фосфат-ион является:

А. раствор хлороводородной кислоты

Б. раствор хлорида бария

В. раствор нитрата серебра

Г. раствор гидроксида аммония

6. Кислотные остатки одновалентны в солях:

А. гидрофосфат натрия

Б. гидроксохлорид алюминия

В. сульфид натрия

Г. карбонат бария

7. Кислую реакцию среды имеет раствор соли:

8. Заряд кислотного остатка равен (2 — ) в солях:

А. ортофосфат кальция

Б. дигидроортофосфат бария

В. сульфид аммония

Г. нитрат натрия

9. Раствор какого вещества окрашивает лакмус в синий цвет:

А. оксид фосфора (V)

В. оксид фосфора (III)

Г. хлорид аммония

10. Какая кислота соответствует оксиду фосфора (III):

11. Строение внешнего энергетического уровня3s 2 3p 5 соответствует атому элемента :

А. магний

Б. серы

В. фосфора

Г. хлора

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Особенности фосфора, история его открытия, химические свойства и аллотропные изменения. Природные соединения и получение фосфора. Характеристика фосфора в организме человека. Применение в медицине его соединений и особенности их биологической роли.

Рубрика Химия
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 06.05.2015
Размер файла 311,2 K
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

  • 1. Особенности фосфора
  • 2. История открытия фосфора
  • 3. Природные соединения и получение фосфора
    • 4. Химические свойства
  • 5. Аллотропные изменения
  • 6. Оксид фосфора (V)
    • 7. Химические свойства
  • 8. Фосфор в организме человека
  • 9. Применение в медицине соединений фосфора
  • 10. Биологическая роль соединений фосфора
  • Заключение
  • Список использованной литературы

1. Особенности фосфора


фосфор химический биологический аллотропный


Фосфор (лат. Phosphorus) P — химический элемент V группы периодической системы Менделеева атомный номер 15, атомная масса 30,97. Наивысшая степень окисления, которую может проявлять фосфор, равна +5. Соединения, содержащие фосфор в степени окисления меньшей, чем +5 проявляют себя как восстановители. В то же время соединения фосфора +5 в растворах окислителями не являются. Кислородные соединения фосфора более устойчивы, чем таковые азота. Водородные же соединения менее стабильны.


2. История открытия фосфора

Фосфор был открыт в 1669 г. алхимиком Брандтом, когда он в поисках «философского камня» сильно нагревал сухой остаток мочи с углем без доступа воздуха. Выделенное вещество светилось на воздухе и затем загоралось. За это свойство Брандт дал ему название «фосфор», т.е. носящий свет («светоносец»).

После открытия еще сто лет фосфор был редким и дорогим веществом, т.к. содержание в моче его ничтожно мало, а добывание сложно. И лишь после 1771 г., когда шведский химик Шееле разработал способ получение фосфора из костей, стало возможным получение его в значительных количествах.

3. Природные соединения и получение фосфора


В наши дни фосфор производят в электрических печах, восстанавливая апатит углем в присутствии кремнезема:


Ca3(PO4)2+3SiO2+5C 3CaSiO3+5CO +P2 .


Пары фосфора при этой температуре почти полностью состоят из молекул Р2, которые при охлаждении конденсируются в молекулы Р4.


4. Химические свойства


1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 3 3d


Наружный электронный слой содержит 5 электронов. Наличием трех неспаренных электронов на внешнем энергетическом уровне объясняет то, что в нормальном, невозбужденном состоянии валентность фосфора равна 3.


Но на третьем энергетическом уровне имеются вакантные ячейки d-орбиталей, поэтому при переходе в возбужденное состояние 3S-электроны будут разъединяться, переходить на d подуровень, что приводит к образованию 5-ти неспаренных элементов.


Таким образом, валентность фосфора в возбужденном состоянии равна 5.


В соединениях фосфор обычно проявляет степень окисления +5, реже +3, -3.


1. Реакции с кислородом:


4P + 5O2 2P2 +5 O5


(при недостатке кислорода: 4P + 3O2 2P2 +3 O3)


2P + 3Cl2 2P +3 Cl3


P + 5S P2 +5 S5


(галогениды фосфора легко разлагаются водой, например:


PCl3 + 3H2O H3PO3 + 3HCl


3. С азотной кислотой:


3P + 5HN +5 O3 + 2H2O 3H3P +5 O4 + 5N +2 O


4. С металлами образует фосфиды, в которых фосфор проявляет степень окисления — 3:


2P + 3Mg Mg3P2 -3


(фосфид магния легко разлагается водой Mg3P2 + 6H2O 3Mg(OH)2 + 2PH3 (фосфин))


3Li + P Li3P -3


5. Со щелочью:


4P + 3NaOH + 3H2O PH3­ + 3NaH2PO2


В реакциях (1,2,3) — фосфор выступает как восстановитель, в реакции (4) — как окислитель; реакция (5) — пример реакции диспропорционирования.


Фосфор может быть как восстановителем, так и окислителем.


5. Аллотропные изменения

В свободном состоянии фосфор образует несколько аллотропных видоизменений. Это объясняется тем, что атомы фосфора способны, взаимно соединяясь, образовывать кристаллические решетки различного типа.

Физические свойства фосфора

Внешний вид и характерные признаки

Белый кристаллический порошок, ядовит, самовозгорается на воздухе. При 280—300°С переходит в красный

Возгоняется около 400°С

Красный кристаллический или аморфный порошок, неядовит. При 220°С и 12 10 8 Па переходит в черный фосфор. Загорается на воздухе только при поджигании

При нагревании переходит в красный фосфор

Графитоподобная структура. При нормальных условиях — полупроводник, под давлением проводит электрический ток как металл

Белая модификация фосфора, получающаяся при конденсации паров, имеет молекулярную кристаллическую решетку, в узлах которой дислоцированы молекулы Р4 (рис.1). Из-за слабости межмолекулярных сил белый фосфор летуч, легкоплавок, режется ножом и растворяется в неполярных растворителях, например в сероуглероде. Белый фосфор весьма реакционноспособное вещество. Он энергично взаимодействует с кислородом, галогенами, серой и металлами. Окисление фосфора на воздухе сопровождается разогреванием и свечением. Поэтому белый фосфор хранят под водой, с которой он не реагирует. Белый фосфор очень токсичен.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Около 80% от всего производства белого фосфора идет на синтез чистой ортофосфорной кислоты. Она в свою очередь используется для получения полифосфатов натрия (их применяют для снижения жесткости питьевой воды) и пищевых фосфатов. Оставшаяся часть белого фосфора расходуется для создания дымообразующих веществ и зажигательных смесей.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Техника безопасности. В производстве фосфора и его соединений требуется соблюдение особых мер предосторожности, т.к. белый фосфор — сильный яд. Продолжительная работа в атмосфере белого фосфора может привести к заболеванию костных тканей, выпадению зубов, омертвению участков челюстей. Воспламеняясь, белый фосфор вызывает болезненные, долго не заживающие ожоги. Хранить белый фосфор следует под водой, в герметичных сосудах. Горящий фосфор тушат двуокисью углерода, раствором CuSO4 или песком. Обоженную кожу следует промыть раствором KmnO4 или CuSO4. Противоядием при отравлении фосфором является 2%-ый раствор CuSO4.

При длительном хранении, а также при нагревании белый фосфор переходит в красную модификацию (впервые его получили лишь 1847 году). Название красный фосфор относится сразу к нескольким модификациям, различающихся по плотности и окраске: она колеблется от оранжевой до темно-красной и даже фиолетовой. Все разновидности красного фосфора нерастворимы в органических растворителях, и по сравнению с белым фосфором они менее реакционноспособны и имеют полимерное строение: это тетраэдры Р4, связанные друг с другом в бесконечные цепи (рис.2).

Красный фосфор находит применение в металлургии, производстве полупроводниковых материалов и ламп накаливания, используется в спичечном производстве.

Наиболее стабильной модификацией фосфора является черный фосфор. Его получают аллотропным превращением белого фосфора при t=220 0 C и повышенным давлением. По внешнему виду он напоминает графит. Кристаллическая структура черного фосфора слоистая, состоящая из гофрированных слоев (рис.3). Черный фосфор — это наименее активная модификация фосфора. При нагревании без доступа воздуха он, как и красный, переходит в пар, из которого конденсируется в белый фосфор.

Ссылка на основную публикацию
Приливы к голове при всд и остеохондрозе
Вегето-сосудистая дистония – это заболевание, которое по своим признакам напоминает остеохондроз, но вызывается оно совсем другими причинами. Изменения в шейном...
Признаки реканализации тромбоза
Д.м.н., доц. А.С. Петриков, д.м.н., доц. В.И. Белых, д.м.н., проф. Я.Н. Шойхет ГБОУ ВПО «Алтайский государственный медицинский университет» Минздрава России...
Признаки ротовирусной у ребенка 4 года
Ротавирусная инфекция или кишечный грипп — заболевание, поражающее верхние дыхательные пути и пищеварительную систему. Возбудитель заболевания долгое время сохраняется в...
Приливы при климаксе что это такое и как облегчить состояние отзывы
Сегодня женская тема – приливы жара при климаксе. Одним из характерных явлений во время этого периода жизни женщины являются внезапные...
Adblock detector