Влияние поваренной соли на физиологические процессы организма

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Хлорид натрия или просто поваренная соль - это соль №1, как по распространению в природе, так и для жизни человека. В водах мирового океана на долю хлорида натрия приходится примерно 76% от всех прочих растворенных солей. Интересно, то, что морская вода по своему солевому составу близка к составу крови.

Таблица 1

Это сходство позволяет предположить, что жизнь зародилась в водах мирового океана. Содержание солей в твердом состоянии на материках говорит об ином облике земной поверхности в давние геологические эпохи, о существовании древних, ныне пересохших морей, от которых осталась каменная соль, залегающая довольно близко к поверхности.

Соль имела всегда для человека огромное значение и ценилась очень дорого. Человек всегда приправляет свою пищу солью и без этого обходиться не может.

Цель работы - выяснить, какое значение имеет соль для жизни человека, какое влияние она оказывает на физиологические процессы. протекающие в организме

Задачами работы являются:

1. познакомиться с природными запасами соли.

2. Рассмотреть строение вещества хлорида натрия.

3. Значение соли для физиологических процессов, протекающих в живом организме.

4. Применение соли в быту, медицине, и различных отраслях народного хозяйства.

Ответы на эти вопросы достаточно полно освещены в научно-популярной литературе: Е.Д. Терлицкий «Металлы, которые всегда с тобой», А.И. Леенсон «Занимательная химия», В.А. Критсман «Книга для чтения по неорганической химии», журнал «Химия в школе».

Глава I. Месторождения и использование поваренной соли

1.1 Хлорид натрия в природе и его добыча

Среди всех солей самая главная та,

которою мы называем просто солью.

А.Е.Ферсман

Хлорид натрия находится в природе в готовом уже виде. В небольших количествах она встречается повсеместно. Но особенно её много в морской воде и в соленых озер и источников, в больших массах она встречается в виде твердой каменной соли.

Подсчитано, что в морской воде всех морей и океанов содержится приблизительно 50*10¹⁵ тонн различных солей. Эта соль могла бы покрыть весь земной шар пластом толщиной в 45м. На долю поваренной соли приходится большая часть 38·1015 тонн. В одном литре океанской воды содержится около 26-30г. поваренной соли. В закрытых морях, куда впадают крупные реки соленость меньше (Черное, Каспийское), в морях же Красном, Средиземном, Персидском соленость выше среднеокеанической, т.к. мало выпадает осадков и нет притока пресной воды, а также значительное испарение. В приполярных областях соленость воды больше, т.к. образующиеся льды содержат в себе мало солей. Итак, соленость морской воды зависит от испарения, таяния и образования льдов, осадков и притока пресных вод с суши.

Большие количества соли содержатся в соляных озёрах. На территории нашей страны особенно богатыми запасами соли отличаются озера Эльтон и Баскунчак. Запасы соли здесь почти неисчерпаемы. Эльтонское озеро занимает площадь в 205,44 км2 , и дно его покрыто пластом поваренной соли толщиной более 5 метров. Озеро Баскунчак расположено в 53,5 км от Волги. Оно занимает поверхность в 190км2 , и на его имеется три пласта соли: верхний, ныне разрабатываемый, в 6,5 и 9 метров, средний в 2 м и нижний - свыше 13 метров, причем запас соли только в одном верхнем пласте исчисляется примерно в 720000000 м3. Глубина озера не более полуметра зимой и весной, летом же этот слой воды испаряется. Это озеро расположено на вершине соляной горы, которая уходит вниз на глубину более километра. Эта соль на 99% состоит из NaCl.

Твердая или каменная соль образует под землей огромные горы, не уступающие по величине высоким пикам Памира и Кавказа. Основание этой горы лежит на глубине 5-8 километров, а вершины поднимаются до земной поверхности и даже выступают из нее. Также гигантские горы называют соляными куполами. При высоких давлениях и температурах соль в недрах земли становится пластичной. И так как коэффициент её теплового расширения больше, чему других пород, она при нагревании расширяется и выжимается вверх. При этом соль поднимет, или протыкает породы, лежащие над ней. Огромные подземные горы каменной соли находятся на Прикаспийской низменности, в отрогах Урала, в горах средней Азии. В Таджикистане находятся самые высокие соляные купола, один из которых поднимается на высоту 900 метров. Богаты месторождениями каменной соли Германия и Польша.

По способу добывания соль делится на несколько видов:

1. Каменная. Добывается горным способом, с помощью подземных разработок, но возможно и растворение этой соли и последующей откачкой раствора. Раствор подвергается вывариванию. Такая соль называется выварочной солью.

2. Самосадочная соль или озёрная, добывается из пластов на дне соляных озёр.

3. Садочная соль получается выпариванием или вымораживанием из воды лиманов и озёр.

4. Выварочная соль получается выпариванием из подземных вод.

Какая из этих солей преобладает ежедневно на нашем столе? Это или каменная, или самосадочная

1.2 Соль для человека в давние исторические периоды

кристалл хлорид ион структура

Если обратиться к истории, то можно убедиться насколько ценным было это вещество для человека.

Хлористый натрий - необходимейший компонент человеческой пищи. Она приравнивалась по цене к золоту. В древнем Риме легионерам часто платили жалование не деньгами, а солью, отсюда и произошло слово солдат.

Когда-то в Голландии существовала мучительная казнь. Обреченные получали только хлеб и воду, а соли были совершенно лишены. Через некоторое время эти люди умирали, а их трупы начинали мгновенно разлагаться.

В Киевской Руси пользовались солью из Прикарпатья, из соляных озёр и лиманов на Черном и Азовском морях. Здесь её покупали и везли на Север она обходилась настолько дорого, что на торжественных пирах её подавали на столы знатных гостей, прочие же расходились «несолоно хлебавши». После присоединения Астраханского края к Московскому государству важными источниками соли стали озёра Прикаспия. Её просто сгребали со дна озёр и везли на судах вверх по Волге. И все равно ее не хватало, и она была дорога. По этой причине возникали недовольства низших слоев населения, которое переросло в восстание, известное под названием Соляного Бунта (1648г.).

В 1711 году Петр I издал указ о введении соляной монополии. Торговля солью стала исключительным правом государства. Соляная монополия просуществовала еще более полутораста лет и была отменена в 1862 году.

В царской России, несмотря на богатые залежи соли, из-за примитивного способа добычи и транспортировки соли не хватало. Многие века она была источником обогащения торговцев и предпринимателей. К соли всегда относились уважительно, экономно. Отсюда народная примета - соль рассыпал к ссоре.

В конце 18 - начале 19 веков в Африке, где некоторые районы бедны солью, английский врач и путешественник Мунго Парк видел негритят, которые с наслаждением лизали куски каменной соли. А сам говорил по этому поводу: «постоянное употребление растительной пищи возбуждает до того болезненную тоску по соли, что нельзя описать надлежащим образом».

Но с другой стороны, есть примеры, когда люди могут обходиться без соли. Это чукчи, каряки, тунгусы - жители некоторых Сибирских районов. Киргизы. Живя в солончаковых степях, совершенно не употребляют соли, питаясь только мясом и молоком.

Итак, зачем же нам нужна соль, какую роль она играет в организме? В каком количестве она необходима? Чтобы ответить на эти вопросы, нужно рассмотреть строение поваренной соли.

Глава II. Строение поваренной соли

2.1 Строение поваренной соли

Хлорид натрия это ионное соединение: состоит из ионов Na⁺ и Cl--. В криогалите (соли) эти ионы расположены упорядоченно. Они притягиваются между собой за счет сил электростатического притяжения между существующими разноименно заряженными ионами:

Na₊₁₁ ?₂ ?₈ ? ₁ - 1e Na₊₁₁ ?₂ ?₈ ⁺

Cl₊₁₇ ?₂ ?₈ ? ₇ + 1e Cl₊₁₇ ?₂ ?₈ ? ₈--

Na⁺ + Cl--NaCl

Силы притяжения значительны и, поэтому, привести ионы в движение, т.е. расплавить требуется t^? = 800^? C, а температура кипения составляет 1413?С.

Если кристаллик поваренной соли попадает в воду, то он быстро растворяется. Ионы Na⁺ и Cl-- легко разъединяются между собой. В этом им помогают молекулы воды, несущие на своей поверхности положительные и отрицательные заряды. Молекулы воды называются диполями.

Диполи воды ориентируются около ионов Na⁺ и Cl-- на поверхности кристаллов своими зарядами и разрушают ионные связи в кристалле. Ионы Na⁺ и Cl-- переходят в раствор, окруженные диполями воды, т.е. становятся гидратированными ионами.

Освободиться от молекул воды ионам Na⁺ и Cl-- можно лишь только в процессе кристаллизации, но и то это трудно. Каждый замечает, что если бросить на горячую сковороду кристаллы соли, то они трещат и разрываются, это вскипающая в них вода(она образует в кристаллах полости) разрывает кристаллы.

Доказать, что в состав хлорида натрия входят ионы Na⁺ и Cl-- можно с помощью опытов:

A. Ионы Na⁺ окрашивают пламя в желтый цвет.

B. Ионы Cl-- образуют с ионами серебра Ag⁺ (р-ра нитрата серебра AgNO₃) белый творожистый осадок:

Cl-- + Ag⁺ = AgCl

2.2 Форма кристаллов

Ионы Na + и Cl-- мало отличаются по своим размерам, поэтому форма кристалла кубическая. Однако форма кристалла может быть другой. Это зависит от условий кристаллизации. Форма может быть в виде шестиугольных пластинок, если раствор испаряется на морозе ? - 15?С. Крупные шестиугольные кристаллы поваренной соли образуются при сильном морозе t? не выше -23?С. академик Ферсман называл эти кристаллы «замечательными каменными цветами».

Примеси других веществ могут изменять форму кристаллов. Так примеси буры и мочевины делают кристаллы 20-гранные, 8-12-гранные. Эти вещества образуют с хлоридом натрия непрочные соединения, которые изменяют форму кристаллов.

Природная соль бывает окрашена в голубой, синий или фиолетовый цвет. В этом случае окраска обусловлена наличием следов металлического натрия. Металлический натрий образуется в соли под действием радиоактивного излучения, если есть присутствие радиоактивных элементов.

Поваренная соль встречается в природе в виде кристаллов красного цвета, но здесь другая причина. Виновником такой окраски являются микроорганизмы - галофилы (любители соли). Они придают соли и приятный аромат. В низовьях Волги есть озеро Розовое, Красное, Малиновское, где можно встретить такую красную соль.

Глава III. Натрий - калиевый насос

кристалл хлорид ион структура

Хлорид натрия совершенно необходим организму. Согласно исследованиям академика Покровского оптимальная доза поваренной соли 10-15 грамм в сутки. Значение поваренной соли рассмотрим на клеточном уровне. Стенки клеток является полупроницаемой мембраной, разделяющей растворы разных концентраций: содержимое клетки и межклеточное вещество. Мембраны - это сложные биологические структуры, состоящие из белков и жироподобных веществ. Они пропускают в клетку питательные вещества и выводят наружу отходы жизнедеятельности.

Мембраны находятся в постоянном движении, пульсируя и обновляясь. Процесс обмена между клеткой и межклеточным веществом основан на явлении осмоса. Мембрана выравнивает концентрацию веществ по обе стороны. А так как частицы растворенного вещества могут являться ионами, то они несут на себе еще и электрические заряды. В связи с этим диффузия через мембрану зависит не только от разности концентраций, но и от разницы потенциалов. Ионы хлора Cl-- легче проходят в менее концентрированный раствор, и их присутствие создает отрицательный заряд. Ионы натрия диффундируют слабее, т.к. имеют толстую гидратную оболочку и они создают в местах скопления положительный заряд. Так возникает разность потенциалов.

Вот зачем мы солим пищу, чтобы снабдить организм положительными и отрицательными ионами. Ионы хлора необходимы для образования соляной кислоты, которая входит в состав желудочного сока и участвует в процессе пищеварения. Однако эти процессы сложнее и содержат в себе загадки, разгадать которые непросто.

В живых организмах значительно содержание ионов калия K⁺ на элемент калий приходится в организме человека 140 грамм, а на долю натрия 100г. ионы калия K⁺ и натрия Na⁺ занимают свои места внутри организма. Внутри клеток ионов калия значительно больше (например, в эритроцитах крови калия больше натрия в 15 раз, а в плазме крови их в 20 раз меньше) поэтому кровь соленая. Ионы натрия, имея толстую гидратную оболочку, труднее проходят через клеточную мембрану. Различное содержание K⁺ и Na⁺ в клетке и в межклеточном пространстве и создает разность потенциалов, способствует передвижению заряженных частиц через клеточные мембраны. Возникает так называемый калий - натриевый насос, который способствует переносу ионов. Энергию для этого процесса дает аденозинтрифосфорная кислота (сокращенно АТФ). Процесс перехода различных веществ через клеточные мембраны очень быстрый и процесс осмоса разность потенциалов не могут обеспечить такой скорости.

Обнаружено, что существуют вещества, способные переправлять ионы через клеточные мембраны. Первое такое вещество было открыто в 1955 году немецкими исследователями Брокманном и Шмидт-Кастнером, а 1964 году американский ученый Прессман установил, что это вещество обладает способностью образовывать комплексы с ионами щелочных металлов и увеличивает их способность к переходу через мембраны. Переносчики щелочных металлов получили название ионофоров. Первых ионофор, о чем писалось выше, был валиномицин. Далее были получены другие ионофоры. Они имеют белковую структуру. Имеют высокую биологическую структуру. Благодаря им, процесс прохождения через клеточную мембрану ионов и молекул протекает очень быстро.

За исследовательскую работу в области ионного транспорта через мембраны наши ученые Ю. А.Овчинников и В. Т. Иванов в 1978 году были удостоены Ленинской премии. Также эти вещества применяются в качестве лекарственных средств. Например. Валиномицин, грамицидин, антаманид.

Натрий калиевый насос лежит в основе передачи нервного импульса. Передача нервного раздражения происходит благодаря нервным клеткам - нейронам. Длинный отросток нервной клетки называется аксоном и служит проводником сигналов для органа, с которым он соединяется. Аксон напоминает трубу, в которой находится жидкость, и сам он погружен в жидкость. Обе эти жидкости содержат в себе растворенные соли и поэтому хорошо проводят электрический ток.

В жидкости, омывающей аксон, содержатся ионы Na⁺ и Cl--. В жидкости внутри аксона - катионы K⁺ и анионы органического происхождения. Эта конструкция проводника уступает металлическому, но для живых организмов он вполне достаточен. Нервная клетка находится в состоянии покоя, внутри её наблюдается отрицательный заряд - потенциал покоя. Как только нервная клетка получает сигнал возбуждения, резко возрастает проводимость мембраны для калия и натрия. Потенциал клетки падает до 0, а затем возрастает до положительной величины +50мВ. Перемена потенциала связана с тем, что ионы натрия проникают в клетку, а ионы калия выходят наружу. Изменение их концентраций и вызывает изменение потенциала. В этом заключен смысл передачи нервного импульса. Эти импульсы управляют нашими действиями.

Большое значение Na⁺ и K⁺ имеют в деятельности мозга. Наша память бывает двух видов: долговременная и кратковременная. Согласно существующей в настоящее время гипотезе механизм кратковременной памяти имеет ионную природу. Ионные связи непрочны, могут быстро разрушаться - поэтому-то и память коротка. В этих связях главное место отводится соединениям калия и натрия.

Длительная память связывается с образованием более прочных структур.

каменный выварочный ионный соль

Глава IV. Применение поваренной соли

4.1 Применение NaCl в медицине

Фторйодистая соль.

Йодированная пищевая соль является поваренной солью, в состав которой вводится минеральное вещество йод. В последнее время в такую соль принято добавлять еще одно минеральное вещество - фтор, а точнее фторид калия. Соотношение этой добавки и соли составляет около 250 мг на килограмм. Для взрослых эффективная профилактика кариеса может быть обеспечена за счет дополнительного поступления в организм одного миллиграмма фторидов в день. Обычно же в нашей пище содержится лишь только 0,5-0,7 мг. Таким образом, потребление фторированной соли также имеет смысл.

Однако в этой связи следует проявлять осторожность в отношении маленьких детей, уже по назначению врача принимающих фтор в виде таблеток: в избытке фтор может быть токсичным для организма.

Диетическая соль.

Она является заменителем поваренной соли, в котором вместо натрия представлен другой элемент, чаще всего - калий. Однако хлорид калия отличается по вкусу от хлорида натрия, причем чаще всего его привкус считают неприятным. Поэтому на потребительском рынке (прежде всего в аптеках и продающих экологически чистые продукты магазинах) предлагаются сорта диетической соли, содержащие в себе как хлорид натрия, так и другие соединения. Следует также учитывать, что хлорид калия не всегда может служить альтернативой обычной поваренной соли. Так, при нарушениях, связанных с диспропорцией содержания калия в организме, например, при острой почечной недостаточности, диетическая соль может употребляться в пищу лишь только после консультации с врачом.

Потребление соли.

Медики чрезмерным потреблением поваренной соли и утверждают, что это приводит к повышению вероятности таких болезней, как гипертония, атеросклероз и инсульты. Недаром на состоявшемся несколько лет назад на симпозиуме во Франкфурте - на - Майне в ФРГ врачи учинили своеобразный суд над «белой смертью» и «тайным убийцей», как называют обыкновенную соль.

Средний европеец потребляет 15г. соли, а японец даже все 60! И японские медики регистрируют самый высокий в мире процент заболеваний гипертонией - этой чумой 20 века. Более того, американский профессор Л. Пейдж, исследуя кровяное давление у жителей племен Африки, Южного Ирана, Гренландии, Полинезии и Австралии, установил: почти все обследованные потребляли незначительные дозы соли. И Пейдж не зафиксировал там ни одного случая гипертонии даже у пожилых людей.

Сегодня многие эксперты исходят из того, что повышение кровяного давления в результате потребления поваренной соли объясняется не столько наличием в ней натрия, как утверждалось ранее, сколько хлорида. Ведутся даже споры о том, не является ли единственным виновником всего анион хлорид. Результаты исследований подтверждают, что в других соединениях, например, бикарбонате натрия (NаНСОз), встречающемся во многих минеральных водах, натрий не обладает никаким повышающим давление эффектом.

Группа исследователей со всего мира, изучавшая на примере 10 079 человек в 52 городах 32 стран взаимосвязь между поваренной солью и гипертонией (в рамках проекта Intersalt), пришла с определенными оговорками - к выводу, что между потреблением соли и этим заболеванием не существует простой прямой зависимости. Более значительными факторами риска этого серьезного заболевания следует считать избыточный вес, повышенные показатели содержания жира в крови, злоупотребление алкогольными напитками, курение и стресс.

Самый важный вывод заключается в том, что только около 50 % всех гипертоников реагируют на соль, т. е. они являются солевосприимчивыми. Это означает, что показатели кровяного давления у таких пациентов заметно изменяются при увеличении или сокращении потребления соли. Подобная солевая чувствительность является, вероятно, наследственной. Она сильнее проявляется при избыточном весе и чаще наблюдается у людей преклонного возраста. Восприимчивость к соли встречается - без каких-либо особых проявлений - и у людей, считающихся практически здоровым в отношении кровяного давления. Спровоцировать гипертонию у них может злоупотребление солью на протяжении многих лет.

Взаимосвязь чрезмерного потребления поваренной соли и развития гипертонии выводилась, прежде всего, из того, что у большинства страдающих этой болезнью пациентов после приема с пищей большого количества соли наблюдалось заметное повышение показателей кровяного давления. После проведения бессолевой диеты или терапии с применением специальных медикаментов, способствующих усиленному выведению из организма солей (салуретических средств), эти показатели значительно снижались. К аналогичным результатам приходили и ученые в экспериментах, проводимых с животными. К тому же, среди представителей первобытных племен в ряде регионов нашей планеты, в пище которых мало соли, фактически не удалось обнаружить ни одного случая заболевания гипертонией. Не наблюдается у них также и обусловленного возрастом повышения кровяного давления, как это имеет место среди населения индустриально развитых стран, охотно потребляющего соль.

Полезны солевые обтирания или купания в соленой воде - морской, озерной. С давних пор к туркменскому озеру Молла-Кара приезжали лечиться от болезней нервов, суставов. Вода озера в полтора раза солонее воды Мертвого моря. Она по сей день служит надежным лекарством - сюда приезжают люди со всех концов страны! А в ванны московской водолечебницы подается соленая вода подземного озера. Белоснежные кристаллы необходимы и для получения ряда лекарств: каломели, сулемы. Без нее не приготовишь таблеток пирамидона - лекарства от головной боли. Иногда соль помогает выздоровлению, хоть сама и не лечит. В жарких странах или горячих цехах, где рабочие вместе с потом теряют много соли, советуют пить не воду, а слабый раствор поваренной соли. Также в соляных шахтах оборудуют помещения для лечения больных астмой.

Хлорид натрия применяют для получения физиологического раствора. Физиологический раствор это 0,85% раствор NaCl в воде. Столько хлорида натрия содержится в крови человека. При заболеваниях, в результате которых организм теряет большое количество воды, человеку вливают физиологический раствор.

кристалл хлорид ион структура

4.2 Применение хлорида натрия в быту

Страшно подумать, что было бы, не открой люди благодатное свойство соли - спасать продукты от гниения? Но кто же первый открыл благодатное свойство соли консервировать продукты? Да еще придавать им особый привлекательный вкус? Можно объехать весь свет - не узнаешь. Только в Голландии назовут имя первооткрывателя.

Испокон веков здесь занимались отловом и солением сельдей. Ею кормились, ее продавали в другие страны. По преданию, тысячу лет назад способ засолки сельдей открыл рыбак Беккель из небольшого приморского поселка Бьюликта. Здесь ему, как «благодетелю государства», поставлен памятник.

Какие же свойства соли используются при консервировании пищевых продуктов? Консервирование солением различных пищевых продуктов: мяса, рыбы, овощей, грибов и т. п. - основано на так называемых антисептических или противогнилостных свойствах поваренной соли, т. е. на способности убивать бактерии или микробы, вызывающие гниение веществ растительного или животного происхождения. На этом свойстве основано производство мясных и рыбных консервов.

Если подобные добавки составляют более 15 npoцентов, то такая соль может быть названа с упоминанием этой добавки. В качестве примера приведем сельдерейную соль (смесь молотых семян сельдерея с поваренной солью), чесночную соль. Некоторые сорта соли принято обозначать с учетом их назначения (соль для копчения, соль для приготовления блюд в гриле и т. д.).

Заключение

В мире запасы соли практически неисчерпаемы. Человек использует для себя те источники, которые позволяют ему, исходя из условий и мест обитания, получать более доступную, дешевую, чистую соль. Значение соли велико как в промышленности (для получения других веществ), так и для человека, его физиологической сущности. Для нашего организма крайне важно поддерживать постоянство состава внутренней среды - гомеостаз. В этом зарок того, что все процессы обмена и любая биохимическая реакция будут протекать нормально, это и составляет здоровье. А на эти процессы большое влияние оказывают ионы Na⁺ и Cl--. Поэтому натрий хлор - это соль №1 во все времена пока существует человек. Так что если придется решать для себя вопрос: солить или не солить, то ответ будет положительным, но не забудьте и о золотой середине.

Литература

1. Е.Д. Терлецкий. Металлы, которые всегда с тобой, М: Знание, 1986г.-142с.

2. А.И. Леенсон Занимательная химия, ч.1., М: Дрофа, 1996г.,-173с.

3. В.А. Крицман, Книга для чтения по неорганической химии, ч.1., М: Просвящение,1974г.,-336

4. Химия в школе. №1 1975, М: Педагогика,-97c.

Размещено на Allbest.ru