Химия и биологическая роль элементов IIIБ – VБ групп

Нет однозначно достоверных данных и том, что существуют титано-дефицитные состояния, угрожающие здоровью или жизни человека. Разные медицинские школы дают свои описания состояний при дефиците титана. Так, по одним данным, дефицитом титана сопровождается большинство тяжелых заболеваний, причём при прогрессирующем течении заболевания заметно снижается содержание титана в поражённых тканях. Это состояние снимается введением в организм титансодержащих препаратов. После их введения наступает заметное улучшение.

По другим данным, оказалось, что титан - это мощный антиоксидант, которые, как известно, быстро расходуются организмом. Потребление титаносодержащих препаратов тормозит окислительные процессы в организме, защищая мелкие сосуды и клетки кожи от свободных радикалов.

Существует медицинская теория, согласно которой избыток титана в организме может привести к поражению дыхательной и лимфатической систем. По данным этой теории, избыток титана может спровоцировать воспаление легких, легочных и периферических лимфатических узлов, гранулематоз легких и плевры, альвеолит, трахеит. Серьёзный перечень, чтобы с осторожностью относиться к глотанию титановых протезов.

Если о влиянии чистого титана на организм человека однозначных данных в медицинских и научных кругах нет, то о влиянии соединений титана нет никаких разногласий. Медики однозначны в своих оценках влияния двуокиси титана на дыхательную систему: это хуже курения. Вдыхание двуокиси титана вызывает как минимум раздражение легких у человека. На внедрение двуокиси титана в дыхательную систему организм реагирует кашлем, часто с мокротой и одышка.

А хроническое воздействие оксида титана приводит к его накоплению в легких (более 4 мг/кг сырого веса), а также в легочных (до 24 мг/кг сырого веса) и периферических (до 120 мг/кг сырого веса) лимфатических узлах. Это отнюдь не такое безопасное состояние, как при проглоченном штифте. При регулярном вдыхании окиси титана возможно развитие воспаления лёгких, а в некоторых случаях и гранулематоза легких и плевры, если это будет сочетаться с воздействием оксида титана с другими реагентами, например с асбестом, силикатами, никелем или алюминием. Такие состояния возможны у работающих на химических предприятиях, в металлургии.

Медики выявили прямую зависимость тяжести силикоза с накоплением титана в легких, и особенно прикорневых лимфоузлах. Тем не менее, есть основания полагать, что явления фиброза и воспаления в бронхо-легочной системе обусловлены в основном действием соединений кремния, а не титана.

Однако и этих данных должно быть достаточно для того, чтобы с большой ответственностью относится к качеству вдыхаемого воздуха и «вентиляции» лёгких. Если есть возможность выбирать жильё, старайтесь не селиться поблизости от металлургических заводов или автобанов. Чаще гуляйте в лесу, на свежем воздухе вдали от выхлопов большого города. И тогда никогда не придётся испытать на себе ни возможных отравлений титаном и его соединениями, ни дефицита этого малоизученного элемента.

Ванадий - это микроэлемент, участвующий в регулировании углеводного обмена, сердечно-сосудистой деятельности (в частности, уменьшает выработку холестерина). Ванадий участвует также в процессах формирования костей и зубов, роста и метаболизма жиров, а также стимулирует рост и репродукцию клеток, действуя при этом как противораковое средство. Ванадий вместе с цирконием, сопутствуя серебру, благотворно действует на функции паренхиматозных органов (печень, селезенка, легкие), щитовидной и поджелудочной желез, гипофиза, половых органов, мышечной системы.

Хотя дефицит ванадия у человека - редкое явление, однако у подопытных животных нехватка ванадия приводит к ухудшению роста зубов, костей, хрящей и мускулов, а также ослаблению функции размножения. Существуют также американские данные о том, что недостаток ванадия связан с развитием диабета. По крайней мере дефицит ванадия, наряду с недостатком хрома и цинка, является одним из важнейших индикаторов симптомов диабета. Депонируется ванадий в основном в костных и жировых тканях.

Уровень суточной потребности организма человека в ванадии не установлен, но по экспертным оценкам составляет около 2 мг в день.

7. Применение титана и тантала в медицине

В медицине титан необыкновенно популярен: из него делают превосходные инструменты, и при этом доступные и недорогие - титан стоит от 15 до 25 долларов за килограмм. Любят титан ортопеды, стоматологи и даже нейрохирурги - и неудивительно.

Оказывается, у титана есть ценное для медиков качество - биологическая инертность: это означает, что конструкции из него прекрасно себя ведут в организме человека, и абсолютно безопасны для мышечных и костных тканей, которыми они обрастают со временем. Структура тканей при этом не меняется: титан не подвержен коррозии, а его механические свойства очень высоки. Достаточно сказать, что в морской воде, которая по составу очень близка к лимфе человека, титан может разрушаться со скоростью 0,02 мм за 1000 лет, а в растворах щелочей и кислот он по устойчивости похож на платину.

Среди всех используемых в медицине сплавов титановые отличаются чистотой, и примесей в них почти нет, чего нельзя сказать о кобальтовых сплавах или нержавеющей стали.

Внутренние и наружные протезы, изготовленные из титановых сплавов, не разрушаются и не деформируются, хотя всё время выдерживают рабочие нагрузки: механическая прочность титана в 2-4 раза выше, чем у чистого железа, и в 6-12 раз выше, чем у алюминия.

Пластичность титана позволяет делать с ним всё, что угодно - резать, сверлить, шлифовать, ковать при низких температурах, прокатывать - из него получается даже тонкая фольга.

Температура его плавления, однако, довольно высока - около 1670°C.

Электропроводность у титана очень низкая, и он относится к немагнитным металлам, поэтому пациентам с титановыми конструкциями в организме можно назначать физиотерапевтические процедуры - это безопасно.

В пищевой промышленности используется диоксид титана - в качестве красителя, обозначающегося как Е171. Им окрашивают конфеты и жвачку, кондитерские изделия и порошковые продукты, лапшу, крабовые палочки, изделия из фарша; им же осветляют глазури и муку.

В фармакологии диоксидом титана окрашивают лекарства, а в косметологии - кремы, гели, шампуни и другие средства.

Уникальное качество тантала - его высокая биологическая совместимость, т.е. способность приживаться в организме, не вызывая раздражения окружающих тканей. На этом свойстве основано широкое применение тантала в медицине, главным образом в восстановительной хирургии - для ремонта человеческого организма. Пластинки из этого металла используют, например, при повреждениях черепа - ими закрывают проломы черепной коробки. В литературе описан случай, когда из танталовой пластинки было сделано искусственное ухо, причем пересаженная с бедра кожа при этом настолько хорошо прижилась, что вскоре танталовое ухо трудно было отличить от настоящего.

Танталовой пряжей иногда возмещают потери мускульной ткани. С помощью тонких танталовых пластин хирурги укрепляют после операции стенки брюшной полости. Танталовыми скрепками, подобными тем, которыми сшивают тетради, надежно соединяют кровеносные сосуды. Сетки из тантала применяют при изготовлении глазных протезов. Нитями из этого металла заменяют сухожилия и даже сшивают нервные волокна. И если выражение «железные нервы» мы обычно употребляем в переносном смысле, то людей с танталовыми нервами, быть может, вам приходилось встречать.

Право, есть что-то символическое в том, что именно на долю металла, названного в честь мифологического мученика, выпала гуманная миссия - облегчать людские муки.

титан тантал атом ионизация

Список литературы

1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. 3-е изд. М.: Высш. шк., 1998. Барковский Е.В., Ткачёв С.В., Атрахимович Г.Э. Введение в химию биогенных элементов и химический анализ. М.:Высшая школа. 1997.

2. Селезнёв К.А. Аналитическая химия. М.:Высшая школа. 1966.

3. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. М.: Химия, 2001. Скальный А.В., Рудаков И.А. Биоэлементы в медицине. М.: Мир, ОНИКС, АСТ. 2004.

4. Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Современная неорганическая химия. Т. 1--3. М.: Мир, 1969.

5. Неорганическая химия / Ю.Д. Третьяков, Л.И. Мартыненко, А.Н. Григорьев, А.Ю. Цивадзе. Т. 1, 2. М.: Химия, 2001.

6. Хьюи Дж. Неорганическая химия: строение вещества и реакционная способность. М.: Химия, 1987.

Размещено на Allbest.ur