Медико-биологическое значение железа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Нижегородская Государственная Медицинская Академия

Кафедра общей химии

Нижний Новгород 2016г.

Реферат

Медико-биологическое значение железа

Выполнил: студент

1 курса лечебного факультета

Малов Андрей Николаевич

1. Нахождение в природе. История открытия. Электронно-графическая формула

химический железо окисление ион

1.1 Нахождение в природе

В природе железо редко встречается в чистом виде, чаще всего оно встречается в составе железо-никелевых метеоритов. Собственно железом обычно называют его сплавы с малым содержанием примесей (до 0,8 %), которые сохраняют мягкость и пластичность чистого металла. Но на практике чаще применяются сплавы железа с углеродом: сталь (до 2,14 вес. % углерода) и чугун (более 2,14 вес. % углерода), а также нержавеющая (легированная) сталь с добавками легирующих металлов (хром, марганец, никель и др.). Совокупность специфических свойств железа и его сплавов делают его «металлом № 1» по важности для человека.

Месторождения. Основные месторождения железа находятся в Бразилии (1 место), Австралии, США, Канаде, Швеции, Венесуэле, Либерии, Украине, Франции, Индии. В России железо добывается на Курской магнитной аномалии (КМА), Кольском полуострове, в Карелии и в Сибири. Значительную роль в последнее время приобретают донные океанские месторождения.

1.2 История открытия

В Египте железо получали еще во втором тысячелетии до нашей эры, в Древней Греции - в конце II тясячелетия, в Китае - в середине первого тысячелетия до нашей эры. А на американском континенте лишь с приходом европейцев. Чем это объясняется? В государствах, где запасы самородных металлов, в первую очередь меди и олова, были невелики, у людей возникала необходимость поиска новых металлов, чтобы заменить самородные. В Америке находились крупнейшие месторождения меди, поэтому потребности в других металлах не было. А вот африканские племена перешагнули через медный век, минуя его, к железному веку. С увеличением численности населения, с занятием людьми новых территорий. Выработка железа неуклонно росла, и оно перешло из ранга драгоценных металлов в обычные.

Первые плавильные печи появились к концу пятнадцатого века. В них получали только чугун. В 1885 году был предложен способ производства стали, который называется конверторным. Примерно в это же время был внедрен и мартеновский способ получения стали. При выплавке стали в мартеновских печах, получалась очень высококачественная сталь, практически свободная от шлаков.

Происхождение названия химического элемента происходит по предположению одних ученых слова джальджа (санскритский язык), что означало металл, руда. По предположению других отсанскритского корня - жель, что означало "блестеть, пылать"

1.3 Электронно-графическая формула

26--Fe--железо-- 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d6

2. Физические свойства

Железо -- типичный металл, в свободном состоянии -- серебристо-белого цвета с сероватым оттенком. Чистый металл пластичен, различные примеси (в частности -- углерод) повышают его твёрдость и хрупкость. Обладает ярко выраженными магнитными свойствами. Часто выделяют так называемую «триаду железа» -- группу трёх металлов (железо Fe, кобальт Co, никель Ni), обладающих схожими физическими свойствами, атомными радиусами и значениями электроотрицательности.

Для железа характерен полиморфизм, оно имеет четыре кристаллические модификации:

до 769 °C существует б-Fe (феррит) с объёмно-центрированной кубической решёткой и свойствами ферромагнетика (769 °C ? 1043 К-- точка Кюри для железа);

в температурном интервале 769--917 °C существует в-Fe, который отличается от б-Fe только параметрами объёмно-центрированной кубической решётки и магнитными свойствами парамагнетика;

в температурном интервале 917--1394 °C существует г-Fe (аустенит) с гранецентрированной кубической решёткой;

выше 1394 °C устойчиво д-Fe с объёмно-центрированной кубической решёткой.

Явление полиморфизма чрезвычайно важно для металлургии стали. Именно благодаря б--г переходам кристаллической решётки происходит термообработка стали. Без этого явления железо как основа стали не получило бы такого широкого применения.

Железо относится к умеренно тугоплавким металлам. В ряду стандартных электродных потенциалов железо стоит до водорода и легко реагирует с разбавленными кислотами. Таким образом, железо относится к металлам средней активности.

Температура плавления железа 1539 °C, температура кипения -- 2862 °C.

3. Химические свойства

Для железа характерны степени окисления -- +2 и +3.

Степени окисления +2 соответствует чёрный оксид FeO и зелёный гидроксид Fe(OH)2. Они имеют основный характер. Степени окисления +3 соответствуют красно-коричневый оксид Fe2O3 и коричневый гидроксид Fe(OH)3. Они носят амфотерный характер, хотя и кислотные, и основные свойства у них выражены слабо. Железо (+3) чаще всего проявляет слабые окислительные свойства. Степени окисления +2 и +3 легко переходят между собой при изменении окислительно-восстановительных условий. Также существует степень окисления +6. Соответствующего оксида и гидроксида в свободном виде не существует, но получены соли -- ферраты (например, K2FeO4). Железо (+6) находится в них в виде аниона. Ферраты являются сильными окислителями.

Качественные реакции на железо

Качественная реакция на ион железа (III):

FeCl3 + 3 NaOH = Fe(OH)3 v+ 3 NaCl - реакция со щелочью;

Качественная реакция на ион железа (III) - реакция с желтой кровяной солью:

3 К4[Fe(CN)6 ] +4 FeCl3 = KFe[Fe(CN)6])v + 12 KCl;

Качественная реакция на ион железа (III) - реакция с роданидом калия:

FeCl3 + 3 КCNS = Fe(CNS)3 + 3 KCl;

Качественная реакция на ион железа (II) - реакция с красной кровяной солью турнбуллева синь - KFe[Fe(CN)6]):

2 К3[Fe(CN)6 ] +3 FeSO4 = KFe[Fe(CN)6])v + 3K2SO4;

Качественная реакция на ион железа (II) - реакция со щелочью:

FeSO4 +2 NaOH = Fe(OH)2 v + Na2SO4;

4. Биологическая роль ионов Fe

В живых организмах железо является важным микроэлементом, катализирующим процессы обмена кислородом (дыхания). Основным внутриклеточным депо железа является глобулярный белковый комплекс -- ферритин. Недостаток железа проявляется как болезнь организма: хлороз у растений и анемия у животных.

Обычно железо входит в ферменты в виде комплекса, называемого гемом. В частности, этот комплекс присутствует в гемоглобине -- важнейшем белке, обеспечивающем транспорт кислорода с кровью ко всем органам человека и животных. И именно он окрашивает кровь в характерный красный цвет.

Комплексы железа, отличные от гема, встречаются, например, в ферменте метан-моноксигеназе, окисляющем метан в метанол, в важном ферменте рибонуклеотид-редуктазе, который участвует в синтезе ДНК. Неорганические соединения железа встречаются в некоторых бактериях, иногда используется ими для связывания азота воздуха. В организме взрослого человека содержится около 3--4 граммов железа (около 0,02 %), из которых только около 3,5 мг находится в плазме крови. Гемоглобин имеет примерно 68 % железа всего организма, ферритин -- 27 %, миоглобин -- 4 %, трансферрин -- 0,1 %. Источниками железа при биосинтезе железосодержащих белков служат железо пищи и железо, освобождающееся при постоянном распаде эритроцитов в клетках печени и селезёнки.

В организм животных и человека железо поступает с пищей. Наиболее богаты им печень и мясо, в меньшей степени яйца, бобовые, семена тыквы и кунжута, цельнозерновые крупы, а также некоторые виды зелени -- тимьян, петрушка, полевой салат.

5. Соединения, применяемые в медицине

Ферковен Fercovenum (содержит железа сахарат, кобальта глюконат и раствор углеводов) - применяется при анемии;

Железа лактат (Ferri lactas) - применяется при гипохромных анемиях;

Железа (III) хлорид (Ferri chloridum) - дезинфицирующее и кровоостанавливающее средство;

Феррум Лек (FerrumLek) - применяется внутримышечно и внутривенно при лечении гипохромной анемии;

Радиоактивные изотопы железа (59Fe)- применяют при исследованиях обмена железа в организме;

Литература

1. https://ru.m.wikipedia.org/wiki/.

2. http://www.pharmspravka.ru/neorganicheskie-lekarstvennyie-veschestva/8-gruppa-periodicheskoy-sistemyi/soedineniya-zh.html.

3. http://www.studfiles.ru/preview/5772992/page:24/.

4. Общая химия. Руководство к лабораторно-практическим занятиям. А.Н. Линева, Е.В. Красильникова, М.С. Пискунова, Т.Д. Сулимова, А.С. Гордецов.

Размещено на Allbest.ru