Обнаружение ионов меди

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РФ

ГБОУ ВПО ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ

РЕФЕРАТ

«Обнаружение ионов меди»

Выполнил:

студентка 5 курса 505 группы

фармацевтического факультета

Попова Юлия Евгеньевна

Волгоград 2014

Влияние меди на организм человека

Общие сведения. Медь. Cu.

Медь - элемент I группы периодической системы. Название произошло от лат. Cuprum - Кипр. Медь известна со времен древних цивилизаций.

Медь это ковкий и пластичный металл красноватого цвета, с высокой электро и теплопроводностью. Медь устойчива к действию воздуха и воды. Природным источником меди являются минералы борнит, халькопирит, малахит, также встречается и самородная медь.

В промышленности соединения меди используются для изготовления электрических проводов, монет, трубопроводов, теплообменников и т.д., широко известны сплавы меди с другими элементами (бронза и др.).

В медицине применяют сернокислую медь в качестве противомикробного и прижигающего средства. Препараты различных солей меди используют наружно для промываний и спринцеваний; в виде мазей при воспалительных процессах слизистых оболочек; в физиотерапии. Медь в сочетании с железом применяется при лечении детей с гипохромной анемией.

Медьсодержащие препараты и БАДП используются также в лечении и профилактике заболеваний опорно-двигательного аппарата, гипотиреоза. Широкое распространение получило использование медной внутриматочной спирали в качестве средства контрацепции.

Физиологическая роль меди

В организм медь поступает в основном с пищей. В некоторых овощах и фруктах содержится от 30 до 230 мг% меди. Много меди содержится в морских продуктах, бобовых, капусте, картофеле, крапиве, кукурузе, моркови, шпинате, яблоках, какао-бобах.

В желудочно-кишечном тракте абсорбируется до 95% поступившей в организм меди (причем в желудке ее максимальное количество), затем в двенадцатиперстной кишке, тощей и подвздошной кишке. Лучше всего организмом усваивается двухвалентная медь. В крови медь связывается с сывороточным альбумином (12-17%), аминокислотами - гистидином, треонином, глутамином (10-15%), транспортным белком транскуприном (12-14%) и церулоплазмином (до 60-65%).

Считается, что оптимальная интенсивность поступления меди в организм составляет 2-3 мг/сутки. Дефицит меди в организме может развиваться при недостаточном поступлении этого элемента (1 мг/сутки и менее), а порог токсичности для человека равен 200 мг/сутки.

Медь способна проникать во все клетки, ткани и органы. Максимальная концентрация меди отмечена в печени, почках, мозге, крови, однако медь можно обнаружить и в других органах и тканях.

Ведущую роль в метаболизме меди играет печень, поскольку здесь синтезируется белок церулоплазмин, обладающий ферментативной активностью и участвующий в регуляции гомеостаза меди.

Медь является жизненно важным элементом, который входит в состав многих витаминов, гормонов, ферментов, дыхательных пигментов, участвует в процессах обмена веществ, в тканевом дыхании и т.д. Медь имеет большое значение для поддержания нормальной структуры костей, хрящей, сухожилий (коллаген), эластичности стенок кровеносных сосудов, легочных альвеол, кожи (эластин). Медь входит в состав миелиновых оболочек нервов. Действие меди на углеводный обмен проявляется посредством ускорения процессов окисления глюкозы, торможения распада гликогена в печени. Медь входит в состав многих важнейших ферментов, таких как цитохромоксидаза, тирозиназа, аскорбиназа и др. Медь присутствует в системе антиоксидантной защиты организма, являясь кофактором фермента супероксиддисмутазы, участвующей в нейтрализации свободных радикалов кислорода. Этот биоэлемент повышает устойчивость организма к некоторым инфекциям, связывает микробные токсины и усиливает действие антибиотиков. Медь обладает выраженным противовоспалительным свойством, смягчает проявления аутоиммунных заболеваний (напр., ревматоидного артрита), способствует усвоению железа.

Токсическая доза для человека: более 250 мг.

Летальная доза для человека: нет данных.

Индикаторы элементного статуса меди

Оценку содержания меди в организме определяют по результатам исследований крови, мочи, волос. Средняя концентрация меди в плазме крови составляет 0,75-1,3 мг/л, в моче 2-25 мг/л, в волосах 7,5-20 мг/кг. Об обмене меди можно судить с помощью определения уровня церулоплазмина в сыворотке крови, а также по активности медьсодержащих ферментов.

Пониженное содержание меди в организме

Причины дефицита меди:

недостаточное поступление;

длительный прием кортикостероидов, нестероидных противовоспалительных препаратов, антибиотиков;

нарушение регуляции обмена меди.

Основные проявления дефицита меди:

торможение всасывания железа, нарушение гемоглобинообразования, угнетение кроветворения, развитие микроцитарной гипохромной анемии;

ухудшение деятельности сердечно-сосудистой системы, увеличение риска ишемической болезни сердца, образование аневризм стенок кровеносных сосудов, кардиопатии;

ухудшение состояния костной и соединительной ткани, нарушение минерализации костей, остеопороз, переломы костей;

усиление предрасположенности к бронхиальной астме, аллергодерматозам;

дегенерация миелиновых оболочек нервных клеток, увеличение риска развития рассеянного склероза;

нарушение пигментации волос, витилиго;

увеличение щитовидной железы (гипотиреоз, дефицит тироксина);

задержка полового развития у девочек, нарушение менструальной функции, снижение полового влечения у женщин, бесплодие;

развитие дистресс-синдрома у новорожденных;

нарушение липидного обмена (атеросклероз, ожирение, диабет);

угнетение функций иммунной системы;

ускорение старения организма.

Повышенное содержание меди в организме

Повышенное содержание соединений меди в организме весьма токсично для человека.

Причины избытка меди:

избыточное поступление в организм (вдыхание паров и пыли соединений меди в условиях производства, бытовые интоксикации растворами соединений меди, использование медной посуды);

нарушение регуляции обмена меди.

Основные проявления избытка меди:

функциональные расстройства нервной системы (ухудшение памяти, депрессия, бессонница);

при вдыхании паров может проявляться "медная лихорадка" (озноб, высокая температура, проливной пот, судороги в икроножных мышцах);

воздействие пыли и окиси меди может приводить к слезотечению, раздражению конъюнктивы и слизистых оболочек, чиханию, жжению в зеве, головной боли, слабости, болям в мышцах, желудочно-кишечным расстройствам;

нарушения функций печени и почек;

поражение печени с развитием цирроза и вторичным поражением головного мозга, связанным с наследственным нарушением обмена меди и белков (болезнь Вильсона-Коновалова);

аллергодерматозы;

увеличение риска развития атеросклероза;

гемолиз эритроцитов, появление гемоглобина в моче, анемия.

Применение и токсичность соединений меди.

Соединения меди широко используются в промышленности для приготовления красок, протрав и т. д. Некоторые соединения меди применяются в пиротехнике и в керамической промышленности. Ряд неорганических соединений меди используется в сельском хозяйстве в качестве фунгицидов. Для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур также применяются соединения меди в сочетании с соединениями мышьяка. Сюда относятся парижская (швейнфуртская) зелень Cu(CH 3 COO) 2 ·3Cu(AsO 2 ) 2 и другие соединения меди. Сульфат меди применяется в технике для гальванопластики, пропитки древесины, а также используется в медицине как вяжущее и прижигающее средство. В медицине применяется и цитрат меди. Пары металлической меди, образующиеся при получении различных сплавов, могут попадать в организм с вдыхаемым воздухом и вызывать отравления. Посуда из металлической меди, применяемая для варки фруктов, содержащих органические кислоты, также может быть причиной отравления. При использовании медной посуды для указанной цели могут возникать отравления и другими металлами (кадмием, оловом, цинком), которые в небольших количествах могут содержаться в медной посуде. Медь в небольших количествах содержится в некоторых тканях организма людей и животных (см. габл. 7). Всасывание соединений меди из желудка в кровь происходит медленно. Поскольку поступившие в желудок соли меди вызывают рвоту, они могут выделяться из желудка с рвотными массами. Поэтому в кровь из желудка поступают только незначительные количества меди. При поступлении соединений меди в желудок могут нарушаться его функции и появляться понос. После всасывания соединений меди в кровь они действуют на капилляры, вызывают гемолиз, поражение печени и почек. При введении концентрированных растворов солей меди в глаза в виде капель может развиваться конъюнктивит и наступать повреждение роговицы. Ионы меди выводятся из организма главным образом через кишки и почки.

Исследование минерализатов на наличие соединений меди

В химико-токсикологическом анализе обнаружение ионов меди основано на выделении их из минерализата в виде диэтилдитиокарбамата, который экстрагируют хлороформом, а затем разлагают хлоридом ртути (II). Освободившиеся при этом ионы меди определяют при помощи соответствующих реакций. Выделение ионов меди из минерализата. К минерализату прибавляют раствор диэтилдитиокарбамата свинца. При этом образуется диэтилдитиокарбамат меди: Диэтилдитиокарбамат меди из минерализата экстрагируют хлороформом. В зависимости от количества меди в минерализате хлороформный слой, содержащий диэтилдитиокарбамат меди, приобретает желтую или коричневую окраску. Диэтилдитиокарбамат меди разлагают хлоридом ртути (II). При этом образуется диэтилдитиокарбамат ртути, а ионы меди переходят в водную фазу.

По Шварценбаху, медь можно определить как прямым, так и косвенным титрованием. При прямом определении меди с ПАНом к анализируемому раствору добавляют ацетатный буферный раствор и индикатор. Тотчас доводят раствор до кипения и тируют раствором ЭДТА до очень резкого перехода темно-фиолетовой окраски в капарсечно - желтую.

По Васильеву, медь можно определить амперометрическим титрованием. Для этого анализируемый раствор помещают в мерную колбу вместимостью 100мл, добавляют 2М серной кислоты, доводят до метки водой и тщательно перемешивают. Аликвоту помещают в электролизер, добавляют KI и титруют раствором тиосульфата натрия, погружая платиновый электрод, соединяя цепь мостиком из фильтровальной бумаги, при этом во время титрования должна работать магнитная мешалка.

Также медь можно определить методом внутреннего электролиза. Он позволяет выделить медь, отделяя ее от бериллия, цинка, марганца, кобальта, никеля, олова (IV), железа, алюминия, лантана, хрома, галлия, индия, таллия (I), циркония, тория, теллура (IV), ванадия, щелочноземельных металлов, магния, кадмия, свинца, арсенатов, титана, уранил- и вольфрамат-ионов, прибавляя перед электролизом 10%-ный раствор ЭДТА в количестве, по крайней мере в 10 раз превышающем содержание этих ионов, разбавляя раствор и приводя его рН к 9,0. Электролиз надо проводить с цинковым анодом. Вместе с медью в этих условиях выделяются только серебро и висмут. Если предполагается присутствие этих двух элементов, то рекомендуется их выделить сначала в тех же условиях, но с добавлением 10%-ного раствора цианида калия для связывания меди.

При относительно большом содержании меди в сточной воде определение ее может быть сделано с большей точностью йодометрическим методом. Один из его вариантов, в котором мешающее влияние солей железа(III) устраняется путем добавления к раствору бифторида аммония.

Также медь можно определить пиридин - роданидным методом. При прибавлении к раствору соли меди роданида аммония и пиридина образуется комплекс [Cu(C5H5N2)](NCS)2, который при взбалтывании раствора с хлороформом переходит в органический слой, окрашивая его в зеленый цвет.

Определению мешают извлекаемые хлороформом (и при этом его окрашивающие) органические вещества. Если они присутствуют, то их извлекают хлороформом до образования меднороданового комплекса.

Однин из точных методов определения меди(II) это метод с применением диэтилдитиокарбамата натрия . Ионы меди реагируют с диэтилдитиокарбаматом натрия (C2H5)2NCS2Na с образованием коричневого внутрикомплексного соединения, которое растворяется в четыреххлористом углероде, окрашивая его в желто-коричневый цвет. Оптическая плотность получаемых растворов в широких пределах пропорциональна концентрации меди. Четыреххлористым углеродом можно экстрагировать как из слабокислой, так и аммиачной среды, но при использовании последней и добавления цитрата аммония и ЭДТА полнее устраняется мешающее влияние других катионов. В этих условиях в реакцию с диэтилдитиокарбаматом помимо меди вступают лишь висмут, серебро и ртуть. Однако комплексы серебра и ртути практически бесцветны и на определение меди не влияют. Комплекс висмута окрашивает ССl4 в желтый цвет, но окраска эта по своей интенсивности в 15 раз слабее окраски, получаемой от раствора комплекса меди той же концентрации. В большинстве случаев этим мешающим влиянием висмута можно пренебречь, если же последнего много - рассчитать поправку и ввести ее в результат определения меди.

Обнаружение катионов меди можно провести с помощью следующих реакций:

1. Реакция с водным раствором аммиака NH4OH.

Катионы меди Cu2+ в избытке раствора аммиака переходят в комплексный ион [Cu(NH3)4]2+ лазурно-синего цвета. Особенно интенсивная окраска с нитратом меди. Если избыток NH4OH прилить к сульфату меди, то окраска аммиаката меди получится бледной, но при добавлении HNO3 она усиливается.

2. Реакция с роданидом калия или аммония.

С роданидом калия или аммония катионы Сu2+ образуют черный осадок роданида двухвалентной меди Cu(CNS)2, который с течением времени постепенно белеет вследствие разложения его на родан (CNS)2 и роданид одновалентной меди CuCNS. Осадок роданидов меди Cu(CNS)2 и CuCNS в избытке KCNS нерастворим. Другие катионы шестой группы не мешают открытию Сu2+ этой реакцией, т.к. катионы кадмия и кобальта осадка при этом не образуют, а осадки роданидов никеля и ртути в избытке реактива легко растворяются.

Предельная открываемая концентрация катионов Сu2+ этой реакцией меньше 1 мг/л.

3. Реакция с иодидом калия.

Йодид калия восстанавливает ионы двухвалентной меди с образованием осадка йодида одновалентной меди Cu2J2(белого цвета), который выделяющимся при этом свободным йодом окрашивается в бурый цвет:

медь соединение минерализатор человек

CuSO4 + 2 KJ = CuJ2 v + K2SO4;

и далее

2 CuJ2 = Cu2J2 v + J2.

4. Восстановление Сu2+ до металлической меди.

Если раствор, содержащий катионы меди, подкислить серной кислотой и поместить в него алюминиевую, цинковую или железную пластинку, через некотороевремя пластинка покроется красноватым налетом металлической меди: Cu2+ +Zn = Сu v + Zn2+.

5. Реакция с гексаноцианоферратом (II) калия K4[Fe(CN)6].

Cu2+ - ионы с гексацианоферратом (II) калия образуют темно-красный осадок Cu2[Fe(CN)6].

6. Реакция с тиосульфатом натрия.

Сu2+ - ионы с тиосульфатом натрия в кислой среде при нагревании образуют черный осадок Cu2S:

2 Cu2+ + 3 S2O32- + Н2O ® Cu2S v + S4O62- + SO42- + 2 H+;

Cu2+ + e- ® Cu1+;

2 S2O32- > S4O62- + 2e-.

10-15 капель исследуемого раствора помещают в пробирку, прибавляют 2н. раствор серной кислоты до явно кислой реакции (рН = 2) и 2-3 кристаллика тиосульфата натрия, полученную смесь нагревают почти до кипения. В случае присутствия Cu2+-ионов образуется черный осадок. Проведению реакции мешают Hg2+-ионы.

Список используемой литературы

Реми Г. Курс неорганической химии. - Т.2, 1966.

Шварценбах Г. Комплексонометрическое титрование, 1970.

Васильев В.П. Аналитическая химия». - Ч.1, 2. - М.: Изд-во: Высшая школа, 1989.

Беликов В.Г. Фармацевтическая химия. - Пятигорск, 2003.

Крамаренко В.Ф. Токсикологическая химия. Учебник. - Киев: Высшая школа, 1989.

Размещено на Allbest.ru