ВВЕДЕНИЕ
Химики второй половины XX века продолжили дело предков и очень активно занимались исследованиями живой природы. В пользу этого тезиса может свидетельствовать хотя бы тот факт, что из 39 Нобелевских премий по химии, врученных за последние 20 лет (1977-1996), 21 премия (больше половины! а ведь отраслей химии очень много) была получена за решение химико-биологических проблем. Это и неудивительно, ведь живая клетка это настоящее царство больших и малых молекул, которые непрерывно взаимодействуют, образуются и распадаются... В организме человека реализуется около 100 000 процессов, причем каждый из них представляет собой совокупность различных химических превращений. В одной клетке организма может происходить примерно 2000 реакций . Все эти процессы осуществляются при помощи сравнительно небольшого числа органических и неорганических соединений. Современная химия характеризуется переходом к изучению сложных элементорганических соединений, состоящих из неорганических и органических остатков.
Глава 1. СОВРЕМЕННАЯ ХИМИЯ И МЕДИЦИНА
Неорганические части представлены водой и ионами различных металлов, галогенов и фосфора (в основном), органические части представлены белками, нуклеиновыми кислотами, углеводами, липидами и достаточно обширной группой низкомолекулярных биорегуляторов, таких как гормоны, витамины, антибиотики, простагландины, алкалоиды, регуляторы роста и т.д.
Для современных врачей и фармацевтов изучение неорганической химии также имеет большое значение, так как многие лекарственные препараты имеют неорганическую природу. Поэтому медики должны четко знать их свойства: растворимость, механическую прочность, реакционную способность, влияние на человека и окружающую среду.
Современная медицина широко исследует взаимосвязь между содержанием химических элементов в организме и возникновением и развитием различных заболеваний. Оказалось, что особенно чутко организм реагирует на изменение в нем концентрации микроэлементов, т. е. элементов, присутствующих в организме в количестве, меньшем 1 г на 70 кг массы человеческого тела. К таким элементам относятся медь, цинк, марганец, молибден, кобальт, железо, никель.
Из неметаллоидов в живых системах практически всегда можно встретить атомы водорода, кислорода, азота, углерода, фосфора и серы в составе органических соединений и атомы галогенов и бора как в виде ионов, так и в составе органических частиц. Отклонение в содержании большинства из этих элементов в живых организмах часто приводит к достаточно тяжелым нарушениям метаболизма.
Большая часть болезней обусловлена отклонением концентраций какого-либо вещества от нормы. Это связано с тем, что огромное число химических превращений внутри живой клетки происходит в несколько этапов, и многие вещества важны клетке не сами по себе, они являются лишь посредниками в цепи сложных реакций; но, если нарушается какое-то звено, то вся цепь в результате часто перестает выполнять свою передаточную функцию; останавливается нормальная работа клетки по синтезу необходимых веществ.
Доказано, что с изменением концентрации цинка связано течение раковых заболеваний, кобальта и марганца – заболеваний сердечной мышцы, никеля – процессов свертывания крови. Определение концентрации этих элементов в крови позволяет иногда обнаружить ранние стадии различных болезней. Так, изменение концентрации цинка в сыворотке крови связано с протеканием заболеваний печени и селезенки, а концентраций кобальта и хрома — некоторых сердечно-сосудистых заболеваний.
В поддержании нормальной жизнедеятельности организма очень велика роль органических молекул. Их можно разделить по принципам, заложенным в их конструкцию, на три группы:
биологические макромолекулы (белки, нуклеиновые кислоты и их комплексы), олигомеры (нуклеотиды, липиды, пептиды и др.) и мономеры (гормоны, антибиотики, витамины и многие другие вещества).
Для химии особенно важно установление связи между строением вещества и его свойствами, в частности, биологическим действием. Для этого используется множество современных методов, входящих в арсенал физики, органической химии, математики и биологии.
В современной науке на границе химии и биологии возникло множество новых наук, которые отличаются используемыми методами, целями и объектами изучения. Все эти науки принято объединять под термином "физико-химическая биология". К этому направлению относят:
а) химию природных соединений (биоорганическая и бионеорганическая химия bioorganicchemistryandinorganicbiochemistryсоответственно);
б) биохимию;
в) биофизику;
г) молекулярную биологию;
д) молекулярную генетику;
е) фармакологию и молекулярную фармакологию и множество смежных дисциплин. В большей части современных биологических исследований активно используются химические и физико-химические методы. Прогресс в таких разделах биологии, как цитология, иммунология и гистология, был напрямую связан с развитием химических методов выделения и анализа веществ. Даже такая классическая "чисто биологическая" наука, как физиология, все более активно использует достижения химии и биохимии. В США Национальные Институты Здоровья (NationalInstitutesofhealthUSA) в настоящее время финансируют направления медицинской науки, связанные с чисто физиологическими исследованиями, гораздо меньше, чем биохимические, считая физиологию "неперспективной и отжившей свое" наукой. Возникают такие, кажущиеся на первый взгляд экзотическими науки, как молекулярная физиология, молекулярная эпидемиология и др. Появились новые виды медико-биологических анализов, в частности, иммуноферментный анализ, с помощью которого удается определять наличие таких болезней, как СПИД и гепатит; применение новых методов химии и повышение чувствительности старых методов позволяет теперь определять множество важных веществ не нарушая целостности кожного покрова пациента, по капле слюны, пота или другой биологической жидкости.
Итак, чем же занимаются все вышеперечисленные науки, являющиеся различными ветвями физико-химической биологии?
Основой химии природных соединений явилась традиционная органическая химия, которая первоначально рассматривалась как химия веществ, встречающихся в живой природе. Современная же органическая химия занимается всеми соединениями, имеющими углеродные (или замещенные гетероаналогами углерода) цепочки, а биоорганическая химия, исследующая природные соединения, выделилась в отдельную отрасль науки. Химия природных соединений возникла в середине XIX века, когда были синтезированы некоторые жиры, сахара и аминокислоты (это связано с работами М. Бертло, Ф. Велера, А. Бутлерова, Ф. Кекуле и др.).
Первые подобные белкам полипептиды были созданы в начале нашего века, тогда же Э. Фишер вместе с другими исследователями внес свой вклад в исследование Сахаров. Развитие исследований по химии природных веществ продолжалось нарастающими темпами вплоть до середины XX века. Вслед за алкалоидами, терпенами и витаминами эта наука стала изучать стероиды, ростовые вещества, антибиотики, простагландины и другие низкомолекулярные биорегуляторы. Наряду с ними химия природных соединений изучает биополимеры биоолигомеры (нуклеиновые кислоты, белки, нуклеопротеиды, гликопротеины, липопротеины, гликолипиды и др.). Основной арсенал методов исследования составляют методы органической химии, однако для решения структурно-функциональных задач активно привлекаются и разнообразные физические, физико-химические, математические и биологические методы. Основными задачами, решаемыми химией природных соединений, являются:
а) выделение в индивидуальном состоянии изучаемых соединений с помощью кристаллизации, перегонки, различных видов хроматографии, электрофореза, ультрафильтрации, ультрацентрифугирования, противоточного распределения и т.п.;
б) установление структуры, включая пространственное строение, на основе подходов органической и физической органической химии с применением масс-спектроскопии, различных видов оптической спектроскопии (ИК, УФ, лазерной и др.), рентгеноструктурного анализа ядерного магнитного резонанса, электронного парамагнитного резонанса, дисперсии оптического вращения и кругового дихроизма, методов быстрой кинетики и др.;
в) химический синтез и химическая модификация изучаемых соединений, включая полный синтез, синтез аналогов и производных, с целью подтверждения структуры, выяснения связи строения и биологической функции, получения препаратов, ценных для практического использования;
г) биологическое тестирование полученных соединений invitro и invivo.
Крупнейшими достижениями химии природных соединений явились расшифровка строения и синтез биологически важных алкалоидов, стероидов и витаминов, полный химический синтез некоторых пептидов, простагландинов, пенициллинов, витаминов, хлорофилла и др. соединений; установлены структуры множества белков, нуклеотидные последовательности множества генов и т.д. и т.п.
Появление науки биохимии обычно связывают с открытием явления ферментативного катализа и самих биологических катализаторов ферментов, первые из которых были идентифицированы и выделены в кристаллическом состоянии в 20х годах двадцатого столетия. Биохимия изучает химические процессы, происходящие непосредственно в живых организмах и использует химические методы в исследовании биологических процессов. Крупнейшими событиями в биохимии явились установление центральной роли АТФ в энергетическом обмене, выяснение химических механизмов фотосинтеза, дыхания и мышечного сокращения, открытие трансаминирования, установление механизма транспорта веществ через биологические мембраны и т.п.
Молекулярная биология возникла в начале 50х годов, когда Дж. Уотсон и Ф.Крик расшифровали структуру ДНК, что позволило начать изучение путей хранения и реализации наследственной информации.
Крупнейшие достижения молекулярной биологии открытие генетического кода, механизма биосинтеза белков в рибосомах, основы функционирования переносчика кислорода гемоглобина.
Следующим шагом на этом пути явилось возникновение молекулярной генетики, которая изучает механизмы работы единиц наследственной информации генов, на молекулярном уровне. Одной из актуальнейших проблем молекулярной генетики является установление путей регуляции экспрессии генов перевод гена из активного состояния в неактивное и обратно; регуляция процессов транскрипции и трансляции. Практическим приложением молекулярной генетики явилась разработка методов генной инженерии и генотерапии, которые позволяют модифицировать наследственную информацию, хранящуюся в живой клетке, таким образом, что необходимые вещества будут синтезироваться внутри самой клетки, что позволяет получать биотехнологическим путем множество ценных соединений, а также нормализовать баланс веществ, нарушившийся во время болезни. Суть генной инженерии рассечение молекулы ДНК на отдельные фрагменты, что достигается с помощью ферментов и химических реагентов, с последующим соединением; эта операция производится с целью вставки в эволюционно отлаженную цепь нуклеотидов нового фрагмента гена, отвечающего за синтез нужного нам вещества, вместе с так называемыми регуляторами участками ДНК, обеспечивающими активность "своего" гена. Уже сейчас с помощью генной инженерии получают многие лекарственные препараты, преимущественно белковой природы: инсулин, интерферон, соматотропин и др.
Глава 2. ЭЛЕКТИВНЫЙ КУРС «ХИМИЯ И МЕДИЦИНА»
химия медицина курс обучение
В наш информационный век – век модернизации биологического и химического образования, как ни странно, школьники обладают достаточно скудными знаниями о своем организме, способах сохранения здоровья и выхода из ситуаций, когда организму требуется «ремонт». Для выявления причин требуемого «ремонта» необходимо знать, что собой представляет человеческий организм с точки зрения химии и биологии, что лежит в основе сохранения и поддержания здоровья, как помочь своему организму справиться с простудными заболеваниями и что лучше применить: лекарственные или растительные препараты.
При изучении этого курса формируются понятия о здоровье, компонентах и показателях здоровья, факторах, определяющих здоровье (наследственность, продукты питания, качество среды обитания, образ жизни), о лекарствах и их действии на организм, правильном их употреблении. Всегда необходимо помнить о том, что «доза может убить и доза может вылечить».
Курс «Химия и медицина» позволяет погрузиться в систему вопросов по биологии и химии: химические свойства металлов и неметаллов, химические реакции, химия клетки, продукты питания, наследственность организма.
Содержание данного курса вводит учащихся в область теоретических основ медицины, связанных с сохранением здоровья, частично обеспечивает профессиональную ориентацию старшеклассников, а интерес ко всему этому способны стимулировать следующие высказывания.
• В основе жизни лежат химические процессы, а заболевания – это результат нарушения их в организме, который является большой ретортой.
Т. Парацельс
• Все есть яд, ничто не лишено ядовитости, и все есть лекарство. Лишь только доза делает лекарство ядом или лекарством.
Т. Парацельс
• Жизнь – это вечное движение жидкостей между клетками и внутри клеток. Остановка этого движения приводит к смерти. Частичное замедление этого движения в каком-то органе вызывает частичное расстройство. Общее замедление движения внеклеточных жидкостей вызывает болезнь.
Врач А.С. Залманов, «Тайная мудрость»
• Я не степью хожу –Я хожу по аптеке,Разбираясь в ее травяной картотеке.Беспредельная степь,Бесконечная степь,Ты природой написанныйСтранный рецепт.
С. Кирсанов
• Другого ничего в природе нет,Ни здесь, ни там в космических глубинах:Все – от песчинок малых до планет – Из элементов состоит единых.
С. Щипачев
• Что не излечивают лекарства, то излечивает железо, что не излечивает железо, то излечивает огонь.
Гиппократ
Цели курса.
1. Расширить знания учащихся об организме как химической фабрике.
2. Продолжить формирование у учащихся понимания важности сохранения здоровья на биологическом и химическом уровне.
3. Сформировать у учащихся навыки элементарной медицины.
Задачи курса.
1. Актуализировать и расширить знания учащихся по вопросам здоровьесбережения.
2. Научить школьников анализировать образ жизни с точки зрения влияния на здоровье.
3. Выработать у учащихся навыки оценки функционального состояния своего организма.
4. Обеспечить профессиональную ориентацию старшеклассников.
Структура и содержание курса (34 ч)
| Занятие | Kоличество часов | Темазанятия | Виддеятельности |
| Введение в курс «Химия и медицина» (24 ч) | |||
| 1, 2 | 2 | Почему надо лечить организм | Лекция |
| Химия и здоровье (12 ч) | |||
| 3 | 1 | Факторы, влияющие на здоровье человека | Беседа |
| 45 | 2 | Формула здоровья | Лекция, беседа |
| 6 | 1 | Химические элементы и жизнедеятельность организма | Лекция |
| 7, 8 | 2 | Для чего мы едим, и что мы едим. Питание и болезни. Пищевая аллергия | Беседа |
| 91011 | 3 | Заболевания, вызванные недостатком химических элементов в организме | Лекция, беседа. Сообщения учащихся |
| 12 | 1 | Всему свое время (потребность организма в химических элементах на разных этапах развития) | Лекция |
| 13 | 1 | Где «задерживаются» токсические вещества? | Лекция |
| 14 | 1 | Заболевания и группы крови | «Kруглый стол» |
| Зеркало организма (4 ч) | |||
| 15 | 1 | Kожа. Характеристика и типы кожи. Kожные заболевания | Выступления учащихся |
| 16 | 1 | Зубы – индикатор внутренних проблем организма. Заболевания зубов | Лекция |
| 17 | 1 | На приеме у стоматолога | Ролевая игра |
| 18 | 1 | Медицина и косметология | «Kруглый стол» |
| Химия и медицина (9 ч) | |||
| 19 | 1 | Развитие медицины, этапы становления | Лекция |
| 20 | 1 | Лекарства. Открытие лекарств и лекарственные формы | Лекция |
| 2122 | 2 | Kлассификация лекарств | Лекция |
| 23 | 1 | Лекарства и растительные препараты | Лекция<
/td>
|
| 24 | 1 | Аспирин, стрептоцид: химический состав, путь и действие их в организме | Лекция |
| 25 | 1 | Препараты для сердечно-сосудистой системы | Лекция |
| 26 | 1 | Антибиотики и их действие на организм | Лекция |
| 27 | 1 | Зависимость организма от лекарств | Дискуссия |
| Биологически активные соединения (4 ч) | |||
| 28 | 1 | Витамины. Kлассификация, действие витаминов на организм. Заболевания, вызванные недостатком или избытком витаминов | Беседа.Сообщения учащихся |
| 29 | 1 | Ферменты, их классификация, роль в организме. Значение ферментов | Лекция |
| 30 | 1 | Гормоны. Значение гормонов. Заболевания, вызванные недостатком или избытком гормонов в организме. Гормональные препараты | Лекция |
| 31 | 1 | Обменные процессы в организме. Роль водно-солевого обмена в жизнедеятельности организма | Лекция с элементами беседы |
| Генные заболевания у человека (3 ч) | |||
| 32 | 1 | Генная программа человека | Лекция |
| 33 | 1 | Болезни с наследственным предрасположением | Лекция |
| 34 | 1 | Социальная среда и человек | Беседа |
пример мазь или эмульсия бензилбензоата – сложного эфира бензойной кислоты и бензилового спирта С6
Н5
–С(О)–О–СН2
–С6
Н5
.
К сожалению, у многих больных эти средства вызывают аллергию, поэтому до сих пор не потеряли актуальность старые методы лечения, основанные на применении элементной серы в виде мазей на вазелине. Но значительно более эффективен, хотя и трудоемок, метод М.П.Демьяновича. При лечении по этому методу в кожу втирают в течение 10–15 мин 60%-й водный раствор тиосульфата натрия. После высыхания кожи и появления на ней кристалликов втирают в течение 10–15 мин 6%-й водный раствор соляной кислоты. Вымыться разрешается через три дня. К этому времени больной выздоравливает.
Как вы можете объяснить сущность метода Демьяновича с точки зрения химика?
Примечание. При выполнении этого задания желательно обсудить проблемы профилактики чесотки. Это чрезвычайно заразное заболевание, которое передается не только при непосредственном контакте с больным, но и через его личные вещи – одежду, полотенца, а также через бумажные деньги. Лучший способ уберечься от чесотки – строго соблюдать правила личной гигиены.
Задание 3. В книге М.М. Гурвича «Домашняя диетология» для страдающих мочекаменной болезнью приведена такая рекомендация: «Из зелени и овощей в рацион включают те сорта, которые считаются бедными кальцием и щелочными валентностями: горох, брюссельскую капусту, тыкву». Прокомментируйте эту формулировку с позиции химика, а если сможете, то и агронома.
Задание 4. Для лечения малокровия (пониженное содержание в крови гемоглобина) с давних пор применяют препараты железа, в том числе сульфат железа(II), а иногда и восстановленное железо в порошке. Известен и старинный народный рецепт от малокровия – «железное яблоко»: в яблоко (лучше сорт антоновка) втыкают несколько гвоздей и выдерживают сутки. Затем гвозди вынимают, а яблоко съедает больной.
Как вы можете объяснить эффективность «железного яблока» с точки зрения химика?
Задание 5. Лечение травами становится все более популярным, однако большинство людей не соблюдают точно правила приготовления отваров и настоев, особенно дозировку сырья, хотя это очень важно при лечении этим способом. Большинство трав рекомендуют заваривать в такой пропорции: 20 г (одна полная столовая ложка) сухой измельченной травы на стакан (200 мл) кипящей воды, т. е. соотношение массовых частей 1:10. Летом можно готовить препараты не из сушеных, а из свежесобранных трав. Как при этом правильно рассчитать соотношение травы и воды, чтобы получить настой той же концентрации?
Примечание. Влажность правильно высушенной травы 8–15%; в свежесорванных растениях в зависимости от их вида содержание воды колеблется от 70 до 95%.
Задание 6. Для уменьшения кислотности желудочного сока и снижения его ферментной активности при язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, гастритах с повышенной кислотностью в арсенале врачей есть такие препараты, как бекарбон (одна таблетка содержит сухого экстракта красавки 0,01 г и гидрокарбоната натрия 0,3 г), оксид магния МgО, магнезия белая Мg(ОН)2
•4МgCO3
•H2
О, викалин (в состав которого входит BiNO3
(OH)2
, Мg(ОН)2
•4МgCO3
•H2
О, NaHCO3
), гидроксид алюминия (в виде аморфного белого порошка), алмагель (смесь специально приготовленного геля Al(OH)3
с MgO и сорбитом).
Многие больные до сих пор при отсутствии этих лекарств пользуются обычной питьевой содой, чтобы избавиться от изжоги (что врачи делать не рекомендуют!). Попробуйте сравнить механизм действия всех названных препаратов и объяснить, какими преимуществами обладает каждый из них. Почему врачи сейчас отдают предпочтение препаратам на основе Al(OH)3
и не рекомендуют принимать соду для нейтрализации избыточной кислотности желудочного сока?
Задание 7. Профессиональные спортсмены обычно имеют при себе препараты для неотложной помощи при небольших травмах (например, растяжение связок голеностопного сустава). В качестве таких препаратов часто используют этилхлорид C2
H5
Cl в ампулах или комплект из двух герметичных пакетов: в одном находится сухой NH4
NO3
, в другом – вода. Оба препарата действуют одинаково: вызывают быстрое охлаждение поврежденного сустава – это снимает боль и отечность. Однако, с точки зрения химика, их действие принципиально различается. Попробуйте объяснить, в чем заключается различие.
Подсказка: температура кипения этилхлорида 12–16 °С.
Задание 8. Многим известен способ лечения насморка или радикулита с помощью поваренной соли. Ее нагревают на сковороде или в духовке, насыпают в мешочек из плотной ткани, а мешочек прикладывают к больному месту на несколько часов.
Какие свойства поваренной соли использованы в этом рецепте? Кстати, вместо соли можно использовать и чистый песок, который, как известно, состоит преимущественно из SiO2
.
Задание 9. В рекламе лечебно-косметического крема «Ксения» рассказывается о свойстве этого крема восстанавливать солевой баланс в мышечных и костных тканях. В числе прочих в тексте есть такая фраза: «Тем временем “Ксения” перемывает вам косточки, выясняя свои отношения с кальцием, то бишь известкой, и делает из вас ягодку в полном смысле слова. Если вы пользуетесь “Ксенией”, вам не грозит отложение солей кальция в аорте, сердце и почках. Вы избежите остеохондроза, кальциноза мягких тканей, остеопороза...» Что в этом тексте может вызвать возражение со стороны химика?
Прокомментируйте эту фразу с точки зрения химика.
Задание 10. Кариес стал настоящим бичом населения России. По статистике, им болеют более 96% населения. Одна из мер профилактики – тщательный уход за зубами. Желательно их чистить щеткой после каждого приема пищи. Но есть одно исключение – если вы съели кислые ягоды или фрукты, лучше в течение часа не чистить зубы, особенно жесткой щеткой. Почему?
Подсказка: химический состав зубной эмали близок к составу минерала гидроксилапатита Са5
ОН(РО4
)3
.
Задание 11. Кальций играет важную роль в жизнедеятельности организма. Ионы кальция необходимы для осуществления процесса передачи нервных импульсов, сокращения скелетных мышц и мышцы сердца, формирования костной ткани, свертывания крови. Препараты кальция широко используют, в частности, при лечении переломов, усиленном выделении кальция из организма, что происходит у долго лежащих больных. В арсенале медиков имеется несколько препаратов кальция. Чаще всего применяют глюконат, лактат и глицерофосфат кальция в виде таблеток. По своему действию на организм эти препараты похожи, поэтому врачи нередко рекомендуют приобрести любой из них, оставляя право выбора за пациентом.
Какой препарат рациональнее выбрать из вышеперечисленных, если их цена примерно одинакова?
Ответы и решения
1. Да, этот препарат можно использовать без риска для здоровья. Белый осадок – это карбонат кальция СаСО3
, который образовался в результате взаимодействия СаСl2
с СO2
воздуха. Небольшое количеcтво СаСO3
абсолютно безвредно.
Следует помнить, что описанный нами случай все-таки является исключением из общего правила – большинство лекарственных препаратов нельзя употреблять после истечения срока их хранения, указанного на упаковке, т. к. большинство из них являются органическими соединениями сложного состава и продукты их разложения могут быть токсичными.
2. При подкислении раствора тиосульфата натрия происходит образование тиосерной кислоты:
Na2
S2
O3
+ 2HCl = H2
S2
O3
+ 2NaCl.
Тиосерная кислота быстро разлагается с выделением серы и сернистого газа:
H2
S2
O3
= S + H2
O + SO2
.
В момент выделения сера особенно активно действует на чесоточного клеща, аналогичным действием обладает и SO2
, поэтому метод Демьяновича дает такие хорошие результаты.
3. У химика словосочетание «щелочные валентности» вызывает недоумение. Валентность – это способность атома присоединять или замещать определенное число других атомов или атомных групп с образованием химической связи. Но что имел в виду автор под «щелочными валентностями», можно только догадываться. Если воспользоваться справочником, в котором приведен химический состав растительных продуктов, то можно обнаружить, что овощи содержат наряду с кальцием также калий, натрий, рубидий, литий, т. е. щелочные металлы. Можно предположить, что их автор и называет «щелочными валентностями».
Причиной мочекаменной болезни является нарушение солевого обмена в организме, поэтому минеральный состав пищи очень важен для больного, которому необходимо следить за содержанием в его рационе всех минеральных веществ, в том числе и щелочных металлов.
Более корректно, с точки зрения химика, этот совет должен быть сформулирован так: «Из зелени и овощей в рацион включать те, которые бедны кальцием и щелочными металлами». В тексте есть формулировка, некорректная и с точки зрения биолога: термин «сорт» следовало бы заменить термином «вид» или «культура».
4. Железо применяют для лечения малокровия, т. к. оно входит в состав гемоглобина. Яблоки таким больным рекомендуются по той причине, что в них по сравнению с другими фруктами содержится больше железа (в среднем 2200 мг в 100 г продукта). Железо, входящее в состав сплава, из которого сделаны гвозди, растворяются, хотя и медленно, в органических кислотах, содержащихся в яблоке. Яблоко обогащается железом еще больше. Считается, что из всех сортов яблок больше всего железа в антоновке, много в них и кислот, что облегчает растворение железа.
5. Примем для расчета среднеарифметические значения содержания влаги в растениях:
(70 + 95)/2 = 82,5% – свежие,
(8 + 15)/2 = 11,5% – сухие.
Для приготовления одного стакана настоя надо взять 20 г сушеного сырья и 200 г воды. Если массовая доля воды в сушеном сырье составляет 11,5%, то содержание сухого растительного материала составляет (100–11,5)=88,5%. Тогда
100 г сырья – 88,5 г раст. матер. 20 г сырья – х г раст. матер.
Отсюда
х = 20•88,5/100 = 17,7 г.
Для приготовления одного стакана настоя необходимо 17,7 г сухого растительного материала.
В свежесорванных растениях массовая доля сухого вещества составляет (100–82,5)=17,5%. Тогда
100 г сырья – 17,5 г сух. раст. матер. х г сырья – 17,7 г сух. раст. матер.
Отсюда
х = 100•17,7/17,5 = 100,1 г.
химия медицина курс
Поскольку в настоях и отварах трав абсолютно точно дозировать содержание лекарственного вещества невозможно, с достаточной степенью точности можно принять, что необходимое нам количество сухого растительного материала содержится в 100 г свежесорванной травы. В таком количестве травы содержится и значительное количество воды, следовательно, надо уменьшить объем воды для приготовления настоя. В 100 г свежесорванной травы содержится 82,5%, т. е. 82,5 г воды. Для приготовления стакана настоя надо взять (200–82,5)=117,5 г воды.
6. При приеме внутрь соды, как и таблеток бекарбона, белой магнезии, викалина, происходит взаимодействие NaHCO3
c НСl, содержащейся в желудочном соке, при этом выделяется СО2
и в довольно значительном количестве: если принять 1 г NaНСO3
, то при условии его полного взаимодействия с НСl выделится 0,52 г СО2
(около 0,3 л). (Желательно выполнить расчеты.) Углекислый газ не только вызывает дискомфорт в желудке (ощущение тяжести, переполнения, отрыжку), но и возбуждающе действует на рецепторы слизистой оболочки желудка, вызывая усиление секреции желудочного сока. Кстати, именно поэтому больным гастритом и язвенной болезнью не рекомендуется употреблять газированные напитки. С точки зрения физиологии предпочтительнее такие вещества, как MgO и Al(OH)3
. Последний, кроме нейтрализации кислоты, образует гель, который обволакивает стенки желудка, равномерно распределяясь по всей его поверхности, и обеспечивает более продолжительное действие.
7. В задании рассматривается изменение энергии при фазовых переходах: при испарении жидкости и растворении твердого вещества. При обработке сустава этилхлоридом понижение температуры происходит за счет его быстрого испарения. При смешивании содержимого двух пакетов другого препарата (нитрата аммония и воды) понижение температуры обусловлено процессом растворения соли в воде. В данном случае энергия расходуется на разрыв ионных связей в молекуле NH4
NO3
.
8. Это задание на повторение физических свойств химических соединений, которые нередко определяют сферу их применения.
В данном случае играют роль не химические, а физические свойства хлорида натрия – его довольно высокая теплоемкость. Аналогичным свойством обладает и песок.
9. У химика прежде всего вызывает недоумение термин «известка». Этим словом в просторечии обозначают группу строительных материалов, применяющихся для побелки, в частности гашеную известь Са(ОН)2
и мел СаСО3
. Во-первых, не понятно, что имели в виду авторы рекламного текста – известь или мел; во-вторых, абсолютно некорректно отождествлять все соли кальция, в составе которых этот элемент может находиться в организме, с «известкой», что сделали авторы, написав «...с кальцием, то бишь известкой». Правильно здесь только то, что любая «известка» действительно содержит кальций.
10. Гидроксилапатит относится к основным солям, которые легко растворяются в кислотах, даже в таких слабых, как яблочная, лимонная, щавелевая, содержащихся в кислых фруктах. В связи с этим эмаль частично размягчается и при чистке зубов ее легко повредить. Лучше сразу после того, как вы съели кислые ягоды или фрукты, прополоскать рот раствором питьевой соды.
11. Очевидно, по экономическим соображениям следует выбрать тот препарат, в котором больше массовая доля кальция. Для этого необходимо рассчитать массовую долю кальция в трех соединениях.
Глюконат кальция
[НО–СН2
–(СН–ОH)4
–С(O)–О–]2
Ca•H2
O, M = 448 г/моль, (Ca) = 0,089.
Лактат кальция
[СН3
–СН(ОН)–С(О)–О–]2
Ca•5H2
O, M = 308 г/моль, (Ca) = 0,13.
Глицерофосфат кальция
СаРО3
–O–C3
H5
(ОН)2
•2H2
O, M = 246 г/моль, (Ca) = 0,16.
Таким образом, из трех солей массовая доля кальция больше всего в глицерофосфате кальция. Надо также иметь в виду, что по своему физиологическому действию глицерофосфат кальция несколько отличается от лактата и глюконата, т. к. содержит фосфор. По этой причине, кроме того действия, которое оказывают на организм глюконат и лактат кальция, он стимулирует обмен веществ и оказывает общеукрепляющее и тонизирующее действие. В целом можно сказать, что глицерофосфат кальция не только содержит больше всего кальция, но и имеет более высокую биологическую активность за счет фосфора.
ЛИТЕРАТУРА
1. Азимов А. Краткая история химии. Москва: Мир,1983.
2. Габриелян О.С. Химия 10 класс. Москва: Дрофа,2005.
3. Глинка Н.Л. Общая химия. Петербург: Химия,1999.
4. Крамаренко В.Ф. Токсикологическая химия. Киев: Выща школа,1989.
5. Макаров К.А. Химия и медицина. Москва: Просвещение,1998.
6. Оганесян Э.Т., Книжник А.З. Неорганическая химия. Москва: Медицина,1989.
7. Советский энциклопедический словарь. Москва,1989.
Размещено на http://www.