|
PŘEHLED BIOLOGICKCH A TOXIKOLOGICKÝCH VLASTNOSTí PRVKŮ A ANORGANICKÝCH SLOUČENINPŘEHLED BIOLOGICKCH A TOXIKOLOGICKÝCH VLASTNOSTí PRVKŮ A ANORGANICKÝCH SLOUČENINChemická reaktivita prvků a jejich biologický účinek závisí na stavbě atomu 1. Vlastnosti prvků ve skupinách: a) Zvláštní postavení vodíku - základní prvek - při absolutní teplotě 0 K má charakter kovu a je supravodivý (kovový vodík tvoří jádro planety Jupiter - nízká teplota a vysoký tlak), b) Směrem dolů se stoupajícím protonovým číslem stoupá kovový charakter a ustupuje nekovový vzhled a směrem ke skupinám s vyšším číslem klesá, c) Pevnost prvků ve skupině směrem dolů stoupá a směrem k vyšším číslům skupin klesá (VI.A: O - plyn, S - pevná látka, Se - polokov, Te - kov, Po*; VII.A.: F - plyn, Cl - plyn, Br - kapalina, I - pevná látka, At*) d) Velikost (poloměr) atomu v dané periodě se zmenšuje s rostoucím protonovým číslem. Ve skupinách velikost atomu nepřechodných prvků stoupá směrem dolů (s rostoucím číslem periody, neboť roste i kvantové číslo vnější elektronové vrstvy). Prvky s malým poloměrem tvoří aniony a velkým kationy. 2. Oxidační číslo (OČ): číslo skupiny odpovídá maximálnímu oxidačnímu číslu prvku, vyjma prvků ležících v podskupině I. b, kde může být oxidační číslo vyšší (měď, zlato) 3. Slučivost dána rozdílem elektronegativit a) Afinita k vodíku ve skupině směrem dolů klesá, ale stoupá s číslem skupiny b) Afinita ke kyslíku ve skupině směrem dolů stoupá, ale klesá s číslem skupiny 4. Chemická povaha: a) Elektronegativita směrem dolů ve skupině klesá a stoupá s číslem skupiny b) Zásadotvornost směrem dolů stoupá a klesá s číslem skupiny c) Kyselinotvornost směrem dolů klesá a stoupá s číslem skupiny 5. Rozpustnost hydroxidů a chloridů prvků: směrem dolů ve sloupku stoupá BIOGENNí PRVKY Hlavní biogenní prvky: H, C, O, N, P, S, Makrobiogenní prvky: Na, K, Mg, Ca, Cl, Fe, Mikrobiogenní prvky: Cu, Zn, Mo, Mn, Co, F, I Stopové prvky: B, Br, Se, As, Si, Al, Li, Ti, V, Ni, Au, Cr Biologická aktivita i toxicita anorganických sloučenin závisí na: - chemické struktuře látky ® fyzikálně-chemické vlastnosti:
- vstupní bráně (způsob podání):
uretrálně; spojivkový vak, zevní zvukovod při porušení bubínku - expozici – na dávce, době a podmínkách kontaktu Þ hloubka účinku a reversibilita
typu interakce a délce působení
- prostupnosti buněčnou membránou, tj, způsobu resorpce - vazbě na proteiny - organismu – druh, věk, pohlaví, vlastnosti (zděděné a získané), nutriční a funkční stav DEFINICE JEDU T. B. Paracelsus v. Hohenheim (1537): „Všechny látky jsou jedy, pouze dávka je příčinou, že látka přestává být jedem.“ Drukrey (1957): „Nevratnost účinku činí z látky jed.“ Právnická definice (Zákon o jedech č. 192/1988 Sb.): „Jedy jsou látky, které způsobují otravu i v jednorázových malých nebo opakovaných malých dávkách a jsou uvedeny v seznamech jedů.“ Toxikologická definice: Jed je látka, která na základě svých chemických a fyzikálních vlastností po vniknutí do organismu již v malých jednorázových dávkách (koncentracích) nebo opakovaných nepatrných dávkách (koncentracích) vyvolává chorobné změny, jež mohou být příčinou smrti organismu. Soudně lékařské hledisko: „Jed je organická nebo anorganická látka, která svým chemickým nebo fyzikálně-chemickým účinkem už v malých koncentracích (dávkách) poškozuje nebo způsobuje smrt člověka.“
Kyseliny, zásady a hydrolyzující soli = agresivní látky Þ leptavé místní poškození; sekundárně toxické - změna pH vnitřního prostředí = porušení acidobazické rovnováhy - agresivita závisí na síle a koncentraci
Kyseliny: anorganické: HCl, HNO3, H2SO4, HF, organické: HCOOH, CH3COOH, HOOC-COOH
H2SO4 - koncentrovaná kyselina ® termální efekt a extremní dehydratace Þ vystupňované důsledky ® zhnědnutí až zčernání (zuhelnatění) HNO3 - zažloutnutí tkáně = xantoproteinová reakce ® nitrace aromatických aminokyselin HF
– může vznikat z fluorosilikátů, fluorokarbidů nebo teflonu po zahřátí nad 350° C – 20 ppm (ml/L) akutně ohrožuje zdraví a život – 50 - 250 ppm (ml/L) během 5 min. smrtí
– užívá se k odrezování, leptání skla a při výrobě polovodičových čipů - toxický efekt je důsledkem působení vysoce reaktivního I-
Projevy poškození: Inhalace: podráždění sliznice nosu a spojivek, bolest v krku, kašel, bronchospasmus; po delším působemí ® chemický zánět plic (pneumonie) a edém plic Potřísnění kůže a sliznic: 5 – 40 % HF ® vznik bílých svraštělých ploch na poleptané kůži a sliznicích
První pomoc a terapie při poleptání kyselinami:
- opláchnutí zasažené plochy proudem vody, následná neutralizace NaHCO3 nebo MgO2 (Magnesia usta) a za 2 hod. je možný velmi opatrný výplach - při p.o. požití nepoužívat NaHCO3 Þ vznik CO2 riziko perforace, ale MgO2 - při poruše acidobazické rovnováhy Þ nutná infúzní kompenzace, případně protišoková terapie
Zásady: NaOH, KOH = louhy; roztoky hydrolyzujících solí (silných zásad as slabých kyselin) – např. vodní sklo (roztok Na2SiO3 v louhu nebo NaCO3), koncentrované NaCO3, CaO, CaC2 - rozpouštění proteinů a zmýdelnění tuků (resp. mastných kys.) Þ mokvání až rozbřednutí tkáně ® šedobíle zbarvená kolikvační nekróza Þ průnik do hloubky - hojení defektů zdlouhavé s tendencí ke vzniku keloidních deformujících jizev - při poleptání GIT Þ velké riziko perforace a vzniku striktur a stenóz; možnost rozvoje alkalózy a šoku
První pomoc a terapie při poleptání zásadami: - opláchnutí zasažené plochy proudem vody, následná neutralizace zředěnou CH3COOH (octem) nebo roztokem kys. citronové - neprovádět výplach žaludku Þ velké riziko perforace - alkalózu kompenzovat infúzní terapií, případně protišoková terapie 1. A.: H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr
Vodík: H2 - hlavní biogenní prvek - hydrogenační a dehydrogenační procesy Þ energetické děje, syntetické a biotransformační procesy
H+ - účast na syntéze ATP Þ H+-ATPasová pumpa; udržování acidobazické rovnováhy v pufračních systémech - tvorba HCl v žaludku (kyselost žaludeční šťávy) Þ H/K-ATPasová pumpa
Hydridy: H2S, PH3, AsH3, B2H6 - značně toxické LiH, NaH, KH - alkalické ® silně leptavé
H2O - dipólové molekuly - klastry [(H2O)20]
Pokrývá 3/4 povrchu země: 0,1% atmosférická voda (vodní páry - oblaka a voda dešťová); 97,2% slaná mořská voda (3% solí, zejména NaCl); 2,7% sladká voda
Denní potřeba vody pro člověka = 1,5 - 3 L
Obsah vody v organismu = cca 70 % - s věkem klesá hydratace organismu - regulován hormony hypofýzy (zadní lalok - neurohypofýza) - vasopresin + ACTH (přední lalok - adenohypofýza) spolu s mineralokortikoidy (dřeň nadledvin) - aldosteron - metabolická voda ® vzniká v organismu při metabolických dějích
Voda užitková - povrchová, případně spodní voda nevhodná k pití - vysoký obsah znečišťujících látek a bakterií Voda pitná - spodní vody - neobsahují-li bakterie možno použít přímo - povrchové vody - nutno upravovat -> úpravny vody, resp. vodárny Povrchová voda - (2,1% polární a horské ledovce; 0,6% jezera, řeky, rybníky) - měkká - malý obsah solí Spodní (podzemní) voda - tvrdá - obsahuje rozpuštěné anorganické látky (Ca2+ a Mg2+ uhličitany a sírany) - luštěniny při vaření tvrdnou, sráží mýdlo, vznik kotelního kamene Vody minerální (druh spodních vod) - obsahují větší množství anorganických látek ® léčivé - kyselky ® vysoký obsah CO2 - alkalické ® vysoký obsah NaHCO3 - hořké ® vyšší obsah MgSO4 a Na2SO4 Þ projímavé účinky - salinické ® vyšší obsah chloridů (NaCl, KCl, MgCl2 a NaHCO3) - alkalicko-salinické ® vyšší obsah NaHCO3 - zemité - vyšší obsah Ca(HCO3)2 a Mg(HCO3)2 - lithné - obsahují Li+ - sirné - obsahují H2S a S2O32- - iodové - obsahují nejméně 1 mg jodu/kg H2O - arsenové - obsahují nejméně 0,7 mg As/kg H2O - železité - obsahují sloučeniny železa Voda destilovaná (Aqua destilata) a redestilovaná (Aqua redestilata) - získává se destilací - velmi čistá - neobsahuje téměř žádné ionty (nízká vodivost) - bezbarvá, bez chuti a zápachu. Voda deionizovaná (Aqua deionisata) - kvalita jako u destilované, ale neobsahuje ani stopy iontů (velmi nízká vodivost) Þ odstraňovány iontoměniči - katexy a anexy. Voda apyrogenní (Aqua apyrogenes) - destilovaná nebo deionizovaná voda zbavená pyrogenů - používá se k přípravě injekčních a infúzních roztoků.
Li + H2O ® LiOH + H2 Li+: - antagonista Na+ ® diuretické účinky LiCl (Lithium chloratum) - při otravách Li+ je Na+ antidotem - stabilizace buněčných membrán Þ vysoké koncentrace snižují excitaci neuronů a synaptický převod vzruchu - resorpce s GIT během 6 – 8 hod - vylučování výhradně ledvinami ® poločas 14 – 30 hod - toxická dávka ® 300 – 2 400 mg/24 hod (8 – 64 mmol/24 hod) - lithné soli kys. močové jsou dobře rozpustné Þ dříve léčba hyperurikemického sy. a dny Li2CO3 (Lithium carbonicum) – špatně rozpustný v H2O a dobře v kyselinách - tlumí CNS (ospalost) Þ využití v psychiatrii k léčbě maniodepresivního sy. - „regulátor dobré nálady“ Sodík (Natrium, Sodium) - lehký kov, lehčí než voda - reakce s H2O bouřlivější než Li: Na + H2O ® NaOH + H2 Na+: hlavní extracelulární kation - přesun z buněk do extracelulárního prostoru ® Na+/K+-ATPasa - metabolismus řízen mineralokortikoidy (ACTH + systém renin-angiotensin) NaCl (Natrium chloratum) ® zajišťuje isotonicitu krevní plasmy - denní potřeba 3 – 4 g - fyziologický roztok = 9 g NaCl/L (0,156 mol/L) - Solutio natrii chlorati isotonica základní součást všech infúzních roztoků Na2SO4 (Sal mirabile laxans Glauberi) ® projímavé účinky (laxans) Draslík (Kalium): těžší než sodík, lehčí než voda - reakce s H2O bouřlivější než Na: K + H2O ® KOH + H2
K+: hlavní intracelulární kation - přesun z buněk do intracelulárního prostoru pomocí Na+/K+-ATPasa - velmi dobře rozpustný ve vodě - denní potřeba 1,3 - 4 g
KCl (Kalium chloratum): - k náhradě ztrát K+ při diuretické léčbě - při předávkování Þ zástava srdce v diastole KClO3 – silné oxidans ® dříve jako kloktadlo KClO4 - velmi málo rozpustný ve vodě
Berylium (Beryllium): - vysoce toxické i v prachu - dlouhá latence Þ berylióza - pneumónie, fibróza plic (podobná sarkoidose) - potenciálně kancerogenní ® často ca plic - kontakt s kůží poškození připomínající popáleniny I. a II. stupně Be2+ - poškození řady metabolických enzymů - sukcinátdehydrogenasy, alkalické fosfatasy; - zásah do replikace a transkripce DNA Þ porucha krvetvorby, imunity, osifikace, hojení ran - antidotem je Mg2+
Hořčík (Magnesium): šedobílý kov, snadno hoří; součást lehkých slitin - s Al = elektron; energické redukční činidlo Mg2+ - denní příjem 0,35 g (ženy) a 0,4 g (muži), průměrně 0,2 g - resorpce závisí na typu anionu - intracelulární kation - koncentrace v plasmě: 1,2 - 2,0 mmol/L - mezi Mg2+ a K+ antagonismus ® kation Mg2+ snižuje hladinu K+ v séru - v komplexu s ATP Þ důležitý pro řadu metabolických procesů, kterých se účastní ATP (proteosyntéza, sacharidový metabolismus - předávkování (především i.v.) Þ snížená aktivita ATPasových pump (Na+/K+, H+, Ca2+) a s nimi spřažených transportních mechanismů ® útlum dráždivosti nervového systému - narkóza, svalová ochablost - nedostatek Þ může nastat při extremní dehydrataci s poklesem hladiny dalších iontů ® vasodilatace, srdeční arytmie, hyperiritabilita (zvýšená dráždivost - předrážděnost) na vnější podněty - centrální atom chlorofylu
MgO (Magnesium oxidatum, magnesia usta) - anacidum a absorbens střevních plynů MgO2 (Magnesium peroxidatum)- antacidum MgCl2 - hygroskopický, projímavé účinky (laxans) MgCO3 - interferuje s resorpcí Ca2+ a jeho ukládáním do kostí MgCO3.Mg(OH)2.3H2O - (Magnesium carbonicum basicum) - antacidum a adstringens MgSO4 (sal amarum) - projímavé účinky (laxans), součást infúzních roztoků (NH4)MgPO4 - v močových kamenech a sedimentu Mg2SiO4 + MgSiO3·H2SiO3 (3MgO·4SiO2·H2O) - mastek, talek (Talcum) - používá se do vysušujících zásypů
Vápník (Calcium): velmi reaktivní šedý, lesklý kov, snadno se oxiduje 2 Ca + O2 ® CaO; CaO + H2O ® Ca(OH)2 - 97% v kostech - ve formě hydroxylapatitu - ETC - 50 % volné "ionizované" - 46% vázané v proteinech, - 4% volné, ale neionizované Ca2+: - koncentrace v séru (plasmě) - 2,0 - 3,0 mmol/L - snížení hladiny ® zvýšená dráždivost nervosvalové ploténky - tetanické křeče (tetanie) - porucha metabolismu ® rachitis, osteoporóza- metabolismus regulován vitaminem D a parathormonem - srážení krve Þ EDTA, (COOH)2, citrát (kys. citronová) ® příprava nesrážlivé krve ® odstředěním erytrocytů se získá krevní plasma - protizánětlivý a antialergický účinek CaCl2 + Calcium gluconicum - regulátor činnost nervové tkáně, ovlivňuje permeabilitu tkání Þ i.v. při tetaniích, alergických reakcích - antalergicum (kopřivka, alergické stavy) Ca(OH)2, (Calcium hydroxydatum) - nasycený roztok = Aqua calcis - v dermatologii k obkladům a součást mastí
CaCO3 - anacidum; calium carbonicum precipitatum (srážený CaCO3) ® v zubních pastách CaSO4 - bezvodý = sádra ® obvazy; - tuhnutí sádry: CaSO4 + 12 H2O ® CaSO4·12 H2O CaCl(ClO), chloridchlornan vápenatý (Calcaria chlorata), Ca(ClO)2 = chlorové vápno CaOH + NaOH - vysušovací prostředek a absorbens CO2 (v dýchacích a narkotizačních přístrojích)
Stroncium (Strontium): interference v Ca - ukládání do kostí; bronchokonstrikční účinek
Barium: sloučeniny vysoce toxické - změny permeability buněčné membrány - antagosnista Ca tetanie, zejména obličejových svalů = Risus sardonicus; arytmie a srdeční selhání BaCl2 - rozpustný ve vodě ® toxický BaS - epilatorium Þ rozpustný v HCl ® toxický BaCO3 - rozpustný v HCl ® toxický Ba(NO3)2 - rozpustný ve vodě i v HCl ® toxický BaSO4 - nerozpustný ve vodě i kyselinách - kontrastní látka
Bor (Borum) - toxický pro všechny buňky - kumulace
roztoky H3BO3, NaBO2, Na2B4O7 (borax) - k obkladů „borová voda“, Solutio Jarisch - toxické pro malé děti ® nefrotoxicita, mozkový edém, tuková degenerace jater a ledvin - teratogenní a mutagenní
Hliník (Aluminium): - hlinité sloučeniny podané parenterálně jsou toxické KAl(SO4)2, kamenec - adstringentní a protizánětlivé účinky AlO3, Al(OH)3 (Aluminium hydroxydatum koloidale) - antacidum Superpyrin = Aloxiprin - hůře rezorbovatelný, než Acylpyrin
Thalium:
Soli používané jako epilatorium a jed na hlodavce - Tl+ ® silně toxický (1 g) - degenerativní změny ve všech buňkách, zejména vlasový folikul a nehty
Uhlík (Carboneum): C: absorpční prostředek - Carbo animalis, Carbo absorbens - detoxikační prostředek CO: inhibice oxygenace ® kovalentní vazba na Hb-Fe2+ - 0,05% ve vzduchu ® bolest hlavy; - 0,1% ve vzduchu ® rychlé bezvědomí
- 20% CO-Hb ® bolest hlavy - 20 - 50% CO-Hb ® dyspnoe, nevolnost - 50 - 70% CO-Hb ® ztráta vědomí - nad 70% CO-Hb ® smrt CO2: nedýchatelný, v malých dávkách dráždí dýchací centrum - „pneuoxid“ CS2: rozpouštědlo tuků, bílého fosforu, kaučuku, výroba viskózy a celofánu atp. nervový jed, 90% se metabolizuje CN-- inhibice dýchacího řetězce ® kovalentní vazba na Fe3+ KCN - 200 mg ® X HCN - 50 mg ® X Na2 [Fe(CN6)NO] - 1 g ® X Karbinyly kovů - vysoce toxické kapaliny nekrosy plic a mozkové tkáně COCl2 - vzniká tepelným rozkladem CCl4, CHCl3, CH2Cl2 Þ hydrolýza edém plic a bronschospasmus
Křemík (Silicium): SiO2 - silikóza
Germanium, cín (stanum): biologické a toxikologické podobné Al a Zn Olovo (Plumbum) - nejtoxičtější jsou organické sloučeniny - vazba na -SH skupiny - nejvíce postižena hemopoeza ® inhibice ferrochelatasy, porfobilinogensynthasy (ala-dehydratasa), porfobilinogendeaminasy (uroporfirinogen-I-synthasa)
(CH3COO)2Pb - k obkladům, adstringentní účinek
V.A: N, P, As, Sb, Bi
Dusík (Nitrogenium):
Oxidy dusíku: - peroxyacyldusičnany (PAN) - alkyldusičnany - alkyldusitany - nitrosloučeniny
NO: mediátor - vazodilatační účinek Dusitany, NO2 Dusičnany, NO3 - methemoglobinémie - vznik nitrosaminů ® kancerogeny Fosfor (Phosphorus): - bílý toxický - resorbuje se tuková degenerace jater a ledvin - červený netoxický Þ neresorbuje se Fosforečnany: HPO/ H2PO/PO Þ pufry PH3: vdecnutí ® edém plic, hyperémie plic
Arsen (Arsenum): AsH3: akutní otrava ® pálení v obličeji a nausea, chronická otrava ® poškození CNS a polyneuritis As2O3 - interakce se skupinami -SH As2O5 - interference s PO43-, HPO42- a H2PO4- ® zásah do energetického metabolismu - akutní otrava gastroenteritis - krvavé průjmy, zvracení
Antimon (Stibium): - rozpustné sloučeniny značně toxické
< |
