Катіонаминазивають позитивно заряджені іони.

Аніонаминазивають негативно заряджені іони.

У процесі розвитку хімії поняття «кислота» та «основа» зазнали серйозних змін. З погляду теорії електролітичної дисоціації кислотами називають електроліти, при дисоціації яких утворюються іони водню H + , а основами - електроліти, при дисоціації яких утворюються гідроксид-іони OH – . Ці визначення в хімічній літературі відомі як визначення кислот і основ Арреніуса.

У загальному вигляді дисоціацію кислот представляють так:

де A - кислотний залишок.

Такі властивості кислот, як взаємодія з металами, основами, основними та амфотерними оксидами, здатність змінювати забарвлення індикаторів, кислий смак тощо, зумовлені наявністю в розчинах кислот іонів H+. Число катіонів водню, що утворюються під час дисоціації кислоти, називають її основністю. Так, наприклад, HCl є одноосновною кислотою, H 2 SO 4 - двоосновною, а H 3 PO 4 - триосновною.

Багатоосновні кислоти дисоціюють східчасто, наприклад:

Від кислотного залишку, що утворився на першому ступені, H 2 PO 4 – наступний відрив іону H + відбувається набагато важче через наявність негативного заряду на аніоні, тому другий ступінь дисоціації протікає набагато важче, ніж перший. На третьому ступені протон повинен відщеплюватися від аніону HPO 4 2-, тому третій ступінь протікає лише на 0,001%.

У загальному вигляді дисоціацію підстави можна так:

де M+ - якийсь катіон.

Такі властивості основ, як взаємодія з кислотами, кислотними оксидами, амфотерними гідроксидами та здатність змінювати забарвлення індикаторів, обумовлені наявністю в розчинах OH – іонів.

Число гідроксильних груп, що утворюються при дисоціації основи, називають його кислотністю. Наприклад, NaOH - однокислотна основа, Ba(OH) 2 - двокислотна і т.д.

Багатокислотні основи дисоціюють ступінчасто, наприклад:

Більшість підстав у воді розчинно мало. Розчинні у воді основи називають лугами.

Міцність зв'язку М-ОН зростає зі збільшенням заряду іона металу та збільшенням його радіусу. Тому сила підстав, що утворюються елементами в межах одного і того ж періоду, зменшується зі зростанням порядкового номера. Якщо той самий елемент утворює кілька підстав, то ступінь дисоціації зменшується зі збільшенням ступеня окиснення металу. Тому, наприклад, у Fe(OH) 2 ступінь основної дисоціації більший, ніж у Fe(OH) 3 .

Електроліти, при дисоціації яких одночасно можуть утворюватися катіони водню та гідроксид-іони, називають амфотерними. До них відносять воду, гідроксиди цинку, хрому та деякі інші речовини. Їх повний перелік наведено в уроці 6, які властивості розглянуті в уроці 16.

Соляминазивають електроліти, при дисоціації яких утворюються катіони металів (а також катіон амонію NH 4+) та аніони кислотних залишків.

Хімічні властивості солей буде описано в уроці 18.

Тренувальні завдання

1. До електролітів середньої сили належить

1) H 3 PO 4
2) H 2 SO 4
3) Na 2 SO 4
4) Na 3 PO 4

2. До сильних електролітів належить

1) KNO 3
2) BaSO 4
4) H 3 PO 4
3) H 2 S

3. Сульфат-іон у значній кількості утворюється при дисоціації у водному розчині речовини, формула якої

1) BaSO 4
2) PbSO 4
3) SrSO 4
4) K 2 SO 4

4. При розведенні розчину електроліту ступінь дисоціації

1) залишається незмінною
2) знижується
3) підвищується

5. Ступінь дисоціації при нагріванні розчину слабкого електроліту

1) залишається незмінною
2) знижується
3) підвищується
4) з початку підвищується, потім знижується

6. Тільки сильні електроліти перераховані у ряду:

1) H 3 PO 4 , K 2 SO 4 , KOH
2) NaOH, HNO 3 , Ba(NO 3) 2
3) K 3 PO 4 HNO 2 Ca(OH) 2
4) Na 2 SiO 3 BaSO 4 KCl

7. Водні розчини глюкози та сульфату калію відповідно є:

1) з сильним та слабким електролітом
2) неелектроліт і сильний електроліт
3) слабким та сильним електролітом
4) слабким електролітом та неелектролітом

8. Ступінь дисоціації електролітів середньої сили

1) більше 0,6
2) більше 0,3
3) лежить у межах 0,03-0,3
4) менше 0,03

9. Ступінь дисоціації сильних електролітів

1) більше 0,6
2) більше 0,3
3) лежить у межах 0,03-0,3
4) менше 0,03

10. Ступінь дисоціації слабких електролітів

1) більше 0,6
2) більше 0,3
3) лежить у межах 0,03-0,3
4) менше 0,03

11. Електролітами є обидві речовини:

1) фосфорна кислота та глюкоза
2) хлорид натрію та сульфат натрію
3) фруктоза та хлорид калію
4) ацетон та сульфат натрію

12. У водному розчині фосфорної кислоти H 3 PO 4 найменша концентрація частинок

1) H 3 PO 4
2) H 2 PO 4 -
3) HPO 4 2-
4) PO 4 3-

13. Електроліти розташовані в порядку збільшення ступеня дисоціації у ряді

1) HNO 2 , HNO 3 , H 2 SO 3
2) H 3 PO 4 , H 2 SO 4 HNO 2
3) HCl, HBr, H2O

14. Електроліти розташовані в порядку зменшення ступеня дисоціації у ряді

1) HNO 2 , H 3 PO 4 , H 2 SO 3
2) HNO 3 H 2 SO 4 HCl
3) HCl, H 3 PO 4 , H 2 O
4) CH 3 COOH, H 3 PO 4 , Na 2 SO 4

15. Практично необоротно дисоціює у водному розчині

1) оцтова кислота
2) бромоводнева кислота
3) фосфорна кислота
4) гідроксид кальцію

16. Електролітом, сильнішим порівняно з азотистою кислотою, буде

1) оцтова кислота
2) сірчиста кислота
3) фосфорна кислота
4) гідроксид натрію

17. Ступінчаста дисоціація характерна для

1) фосфорної кислоти
2) соляної кислоти
3) гідроксиду натрію
4) нітрату натрію

18. Тільки слабкі електроліти представлені у ряді

1) сульфат натрію та азотна кислота
2) оцтова кислота, сірководнева кислота
3) сульфат натрію, глюкоза
4) хлорид натрію, ацетон

19. Кожна з двох речовин є сильним електролітом

1) нітрат кальцію, фосфат натрію
2) азотна кислота, азотиста кислота
3) гідроксид барію, сірчиста кислота
4) оцтова кислота, фосфат калію

20. Обидві речовини є електролітами середньої сили

1) гідроксид натрію, хлорид калію
2) фосфорна кислота, азотиста кислота
3) хлорид натрію, оцтова кислота
4) глюкоза, ацетат калію

Аніони - це складові подвійних, комбінованих, середніх, кислих, основних солей. У якісному аналізі кожен із новачків можна визначити з допомогою певного реактиву. Розглянемо якісні реакції на аніони, що використовуються у неорганічній хімії.

Особливості аналізу

Він є одним із найважливіших варіантів ідентифікації речовин, поширених у неорганічній хімії. Існує підрозділ аналізу на два компоненти: якісний, кількісний.

Усі якісні реакцію аніони мають на увазі ідентифікацію речовини, встановлення наявності у ньому певних домішок.

Кількісний аналіз встановлює чіткий вміст домішок та базової речовини.

Специфіка якісного виявлення аніонів

Не всі взаємодії можна використовувати у якісному аналізі. Характерною вважається реакція, що призводить до зміни забарвлення розчину, випадання осаду, його розчинення, виділення газоподібної речовини.

Групи аніонів визначають шляхом селективної реакції, завдяки якій можна знайти лише певні аніони у складі суміші.

Чутливість - це найменша концентрація розчину, при якій аніон, що визначається, можна виявити без його попередньої обробки.

Групові реакції

Існують такі хімічні речовини, які здатні при взаємодії із різними аніонами давати подібні результати. Завдяки застосуванню групового реактиву можна виділяти різні групи аніонів, проводячи їх осадження.

При проведенні хімічного аналізу неорганічних речовин переважно проводять дослідження водних розчинів, в яких солі присутні в дисоційованому вигляді.

Саме тому аніони солей визначають шляхом їхнього відкриття в розчині речовини.

Аналітичні групи

У кислотно-основному методі прийнято виділяти три аналітичні групи аніонів.

Проаналізуємо, які аніони можна визначати, користуючись певними реактивами.

Сульфати

Для їх виявлення у суміші солей у якісному аналізі застосовують розчинні солі барію. Враховуючи, що сульфат-аніони - це SO4, коротке іонне рівняння реакції, що відбувається, має вигляд:

Ba 2 + + (SO 4) 2- = BaSO4

Отриманий у результаті взаємодії сульфат барію має білий колір, є нерозчинною речовиною.

Галогеніди

При визначенні аніонів хлору в солях як реактив використовують розчинні солі срібла, так як саме катіон цього благородного металу дає нерозчинний білий осад, тому так визначають хлорид-аніони. Це далеко не повний перелік якісних взаємодій, що використовуються в аналітичній хімії.

Крім хлоридів, солі срібла використовують також виявлення наявності в суміші йодидів, бромидов. Кожна із солей срібла, що утворює з'єднання з галогенідом, має певне забарвлення.

Наприклад, AgI має жовтий колір.

Якісні реакції на аніони 1 аналітичної групи

Спочатку розглянемо, які до неї входять аніони. Це карбонати, сульфати, фосфати.

Найпоширенішою в аналітичній хімії вважається реакція на визначення сульфат-іонів.

Для її проведення можна скористатися розчинами сульфату калію, хлориду барію. При змішуванні цих сполук утворюється білий осад сульфату барію.

В аналітичній хімії обов'язковою умовою є написання молекулярних та іонних рівнянь тих процесів, які були проведені для виявлення аніонів певної групи.

Якщо записувати повне та скорочене іонне рівняння для цього процесу, можна підтвердити утворення нерозчинної солі BaSO4 (сульфату барію).

При виявленні карбонат-іону у суміші солей використовують якісну реакцію з неорганічними кислотами, що супроводжується виділенням газоподібної сполуки - вуглекислого газу. Крім того, при виявленні карбонату в аналітичній хімії також використовують реакцію з хлоридом барію. Внаслідок іонного обміну випадає білий осад карбонату барію.

Скорочене іонне рівняння процесу описується схемою.

Хлорид барію тримає в облозі карбонат-іони у вигляді білого осаду, що використовується в якісному аналізі аніонів першої аналітичної групи. Інші катіони не дають такого результату, тому не підходять для визначення.

При взаємодії карбонату з кислотами коротке іонне рівняння має такий вигляд:

2H + +CO 3 - =CO 2 +H 2 O

При виявленні фосфат-іонів у суміші також застосовується розчинна сіль барію. Змішування розчину натрію фосфату з хлоридом барію призводить до утворення нерозчинного фосфату барію.

Таким чином, можна зробити висновок про універсальність хлориду барію, можливість його застосування для визначення аніонів першої аналітичної групи.

Якісні реакції на аніони другої аналітичної групи

Хлорид-аніони можна виявити при взаємодії із розчином нітрату срібла. В результаті іонного обміну утворюється сирий білий осад хлориду срібла (1).

Бромід цього металу має жовтуватий колір, а йодид відрізняється насиченим жовтим забарвленням.

Молекулярна взаємодія хлориду натрію з нітратом срібла має такий вигляд:

NaCl + AgNO 3 = AgCl + NaNO 3

Серед специфічних реактивів, які можна використовувати при визначенні суміші йодид-іонів, виділимо катіони міді.

KI + CuSO 4 = I 2 + K 2 SO 4 + CuI

Цей окислювально-відновний процес характеризується утворенням вільного йоду, що й застосовується у якісному аналізі.

Силікат-іони

Для виявлення цих іонів використовують концентровані мінеральні кислоти. Наприклад, при додаванні до силікату натрію концентрованої соляної кислоти утворюється осад кремнієвої кислоти, що має гелеподібний вигляд.

У молекулярному вигляді цей процес:

Na 2 SiO 3 + 2HCl = NaCl+ H 2 SiO 3

Гідроліз

В аналітичній хімії гідроліз по аніону є одним із способів визначення реакції середовища у розчинах солей. Для того щоб правильно визначити варіант гідролізу, що протікає, необхідно з'ясувати, з якої кислоти і основи отримана сіль.

Наприклад, сульфід алюмінію утворений нерозчинним гідроксидом алюмінію та слабкою сірководневою кислотою. У водному розчині цієї солі відбувається гідроліз по аніону і катіону, тому середовище нейтральне. Жоден з індикаторів не змінюватиме свого забарвлення, отже, шляхом гідролізу складно провести визначення складу даного з'єднання.

Висновок

Якісні реакції, які використовують у аналітичній хімії для визначення аніонів, дозволяють одержувати у вигляді опадів певні солі. Залежно від цього, аніони якої аналітичної групи необхідно виявити, для експерименту підбирається певний груповий реактив.

Саме за цією методикою проводять визначення якості питної води, виявляючи, чи не перевищує кількісний вміст аніонів хлору, сульфату, карбонату тих граничних допустимих концентрацій, які встановлені санітарно-гігієнічними вимогами.

У разі шкільної лабораторії експерименти, що стосуються визначення аніонів, одна із варіантів завдань дослідницького характеру практичної роботі. У ході експерименту школярі не тільки аналізують кольори опадів, що одержуються, але й складають рівняння реакцій.

Крім того, елементи якісного аналізу пропонуються випускникам у підсумкових тестах з хімії, дозволяють визначити рівень володіння майбутніми хіміками та інженерами молекулярними, повними та скороченими іонними рівняннями.

аніони (негативні іони) Що таке аніони? Як аніони впливають на організм людини?

Що таке аніони?

Молекули та атоми повітря, у звичайних умовах, нейтральні. Але при іонізації повітря, яка може статися за допомогою звичайного випромінювання, мікрохвильової радіації, ультрафіолетової радіації, іноді просто за допомогою простого удару блискавки. Повітря розряджається - молекули кисню втрачають частину негативно заряджених електронів, що обертаються навколо атомного ядра, які надалі знаходять і приєднуються до будь-яких нейтральних молекул, надаючи їм негативного заряду. Такі негативно заряджені молекули називають аніонами. Людина не може існувати без аніонів як будь-яка інша жива істота.

Аромат свіжого повітря - наявність аніонів ми відчуваємо в повітрі живої природи: високо в горах, біля моря, відразу після дощу - у цей час хочеться дихати на повні груди, вдихати цю чистоту і свіжість повітря. Аніони (негативно заряджені іони) повітря називають повітряними вітамінами. Аніони лікують захворювання бронхів, легеневої системи людини, є потужним засобом профілактики будь-яких захворювань, підвищують імунітет людського організму. Негативні іони (Аніони) сприяють очищенню повітря від бактерій, мікробів, хвороботворної мікрофлори та пилу, доводячи число бактерій та порошинок до мінімуму, а іноді і до нуля. Аніони добре надають тривалу очищувальну знезаражуючу дію на мікрофлору навколишнього повітря

Здоров'я людини безпосередньо залежить від кількісного вмісту аніонів у навколишньому повітрі. Якщо в навколишньому просторі в повітрі, що потрапляє в організм людини, аніонів міститься дуже мало, то людина починає дихати судомно, може відчути втому, запаморочення і головний біль або навіть впасти в депресію. Всі ці стани піддаються лікуванню, якщо вміст аніонів у повітрі, що надходить у легкі, становить мінімум 1200 аніонів на 1 кубічний сантиметр. Якщо збільшити вміст аніонів усередині житлових приміщень до 1500-1600 аніонів на 1 кубічний сантиметр, то самопочуття людей, що живуть або працюють там, різко покращиться; Ви почнете почуватися дуже добре, працювати з подвоєною енергією, підвищуючи тим самим свою продуктивність та якість праці.

При безпосередньому контакті аніонів зі шкірою, завдяки високій проникаючій здатності негативних іонів, у людини в організмі відбуваються складні біохімічні реакції та процеси, які сприяють:

загальному зміцненню людського організму, імунітету та підтримці енергетичного статусу організму в цілому

покращення кровопостачання всіх органів, поліпшення мозкової діяльності, профілактики кисневої недостатності головного мозку,

Аніони покращують роботу серцевого м'яза, тканин нирок та печінки.

аніони сприяють посиленню мікроциркуляції крові в судинах, підвищенню еластичності тканин

негативно заряджені частки (Аніони) запобігають старінню організму

аніони сприяють активізації протинабрякової та імуномодулюючої дії

аніони допомагають проти РАКа, пухлин, підвищують власний протипухлинний захист організму

при збільшенні аніонів у повітрі покращується провідність нервових імпульсів

Таким чином слідує:

Аніони (негативні іони) - це незамінний помічник у зміцненні людського здоров'я та продовження його життя

Класифікація катіонів та аніонів.

Методи аналізу.

Аналітична хімія – наука визначення хімічного складу речовини.

Аналітична хімія та її методи широко застосовуються на підприємствах громадського харчування та харчової промисловості для здійснення контролю якості сировини, напівфабрикатів, готової продукції; визначення термінів реалізації та умов зберігання продукції.

В аналітичній хімії розрізняють кількіснийі якіснийаналіз. Завдання кількісного аналізу- визначення відносної кількості елементів у сполуках або хімічних сполук у сумішах; завдання якісного аналізу- Виявити присутність елементів у сполуках або хімічних сполук у сумішах.

Історія розвитку аналітичної хімії.

Спочатку за допомогою якісного аналізувизначали властивості деяких мінералів. До особистийаналіз застосовувався у пробірній справі (визначення шляхетних металів) – Стародавня Греція, Єгипет. У 9-10столітті методи пробірної справи застосовувалися для визначення благородних металів у Київській Русі.

Аналітична хімія як наука починає розвиватися із середини 17 століття.

Вперше основи якісного аналізу виклав англійський вчений Р. Бойль, він також запровадив термін «хімічний аналіз». Р.Бойль вважається родоначальником наукової аналітичної хімії.

Закони кількісного аналізу виклав Ломоносов у середині 17 століття. Ломоносов вперше почав застосовувати зважування вихідних речовин та продуктів реакції.

До середини ХIХ століття оформилися титриметричні та гравіметричні методи аналізу, методи газового аналізу.

Перший підручник з аналітичної хімії народився Росії у 1871 р. Автор цього підручника – російський хімік Н.А. Меншуткін.

У другій половині ХХ століття з'явилося багато нових методів аналізу: рентгенівські, мас-спектральні та ін.

Класифікація методів аналізу, що застосовуються в аналітичній хімії.

Аналітична хімія включає два основні розділи: кількісний аналізі якісний аналіз.

Методи якісного аналізу:

Ø Хімічні

Ø Фізико-хімічні

Ø Фізичні

Хімічний аналіз:

Ø «сухим» шляхом

Ø «мокрим» шляхом

«Сухий» шлях – хімічні реакції, що йдуть при розжарюванні, сплаві, фарбуванні полум'я.

Приклад : фарбування полум'я катіонами металів (натрій – жовтий, калій – рожево-фіолетовий, кальцій – оранжево-червоний, мідь – зелений тощо), що утворюються при електролітичній дисоціації солей:

NaCl → Na ++ Cl -

K 2 CO 3 → 2K+ + CO 3 2-

"Мокрий" шлях - хімічні реакції в розчинах електролітів.

Також у якісному аналізі залежно від кількості досліджуваної речовини, обсягу розчину, техніки виконання розрізняють:

1) макрометод: порівняно великі навішування (0,1 г і більше) або більші обсяги розчинів (10 мл і більше) досліджуваної речовини. Цей метод найбільш зручний у визначенні.

2) мікрометод: навішування від 10 до 50 мг та обсяги розчину до декількох мл.

3) напівмікрометод: навішування 1-10 мг та обсяги розчину близько 0,1 – 1 мл.

Мікрометод і напівмікрометод мають дві безперечні переваги:

1. Велика швидкість виконання аналізу

2. Невелика кількість аналізованої речовини.

Фізико-хімічні методи аналізу:

Ø колориметричні (порівняння фарбування двох розчинів)

Ø нефелометричні (помутніння досліджуваного розчину від дії якихось реагентів)

Ø електрохімічні (момент закінчення реакції визначають щодо зміни електропровідності розчину, потенціалу електродів у досліджуваному розчині)

Ø рефрактометричні (визначають показник заломлення)

Фізичні методи аналізу:

Ø спектральний аналіз (вивчення спектрів випромінювання чи поглинання)

Ø люмінесцентний (вивчення характеру світіння речовини під дією УФ)

Ø мас-спектрометричний

Ø рефрактометричний

Для виявлення іонів у розчинах аналітичної хімії використовують аналітичні реакції.

Аналітична реакція – хімічне перетворення, у якому досліджуване речовина переводять у нову сполуку з характерною ознакою.

Ознаки аналітичної реакції:

Ø Випадання осаду

Ø Розчинення осаду

Ø Зміна кольору

Ø Виділення газоподібної речовини

Умови аналітичної реакції:

Ø Швидке протікання

Ø Специфіка

Ø Чутливість

Чутлива реакція - реакція, за допомогою якої можна виявити найменшу кількість речовини з найменшої кількості розчину.

Чутлива реакція характеризується:

1. Відкривається мінімумом(найменша кількість речовини, яка може бути виявлена ​​цією реакцією)

2. Мінімальною концентрацією(Ставлення маси визначається речовини до маси або обсягу розчинника).

Специфічною називається реакція, за допомогою якої можна відкрити іон у присутності інших іонів за специфічною зміною кольору, утворення характерного осаду, виділення газу тощо.

Приклад: іон барію виявляють хроматом калію До 2 СгО 4 (випадає яскраво-жовтий осад).

На специфічних реакціях ґрунтується аналіз, званий дробовим. За допомогою дробового аналізу можна відкривати іони у будь-якій послідовності, використовуючи специфічні реакції.

Проте специфічних реакцій відомо мало, частіше реактиви взаємодіють із кількома іонами. Такі реакції та реактиви називаються загальними. У цьому випадку застосовують систематичний аналіз Систематичний аналіз- певна послідовність виявлення іонів, що у суміші. Іони, що становлять суміш, поділяють на окремі групи, з цих груп кожен іон виділяють у строго певній послідовності, а потім відкривають цей іон найбільш характерною реакцією. Реакції, характерні для одного іона, називаються приватними.

Класифікація катіонів та аніонів.

В основу класифікації іонів в аналітичній хімії покладено відмінність у розчинності солей, що утворюються ними, і гідроксидів.

Аналітична група – група катіонів або аніонів, яка з якимось одним реактивом дає подібні аналітичні реакції.

Класифікації катіонів:

Ø сульфідна, або сірководнева, є класичною, розробив Меншуткин Н.А.;

Ø кислотно-основна і т.д.

Сульфідна класифікація катіонів заснована на відношенні катіонів до сульфід-іону:

1) Катіони, що осаджуються сульфід-іоном

2) Катіони, які не осаджуються сульфід-іоном.

Кожна група має свій груповий реактив– реактив, що використовується для відкриття однієї групи іонів і утворює осад з іонами даної групи (2+ + SО 4 2- → SSO 4 ↓)

Визначення катіонів проводять систематичним аналізом.

Катіони та аніони виконують в організмі важливі функції, наприклад:

Відповідальні за осмоляльність рідини тіла,

Утворюють біоелектричний мембранний потенціал,

Каталізують процес обміну речовин,

Визначають дійсну реакцію (рН) рідини тіла,

Стабілізують певні тканини (кісткову тканину),

Служать як енергетичне депо (фосфати),

Беруть участь у системі згортання крові.

В людини масою 70 кг міститься приблизно 100 г натрію (60 мекв/кг), 67% його активно обмінюється (Geigy). Половина натрію організму перебуває у позаклітинному просторі. Третина розташовується у кістках та хрящах. Вміст натрію у клітинах мало (див. також рис. 6).

Концентрація у плазмі: 142(137-147) мекв/л

Основна роль

Основна відповідальність за осмоляльність позаклітинного простору. 92% всіх катіонів та 46% всіх позаклітинних осмотично активних частинок складають іони натрію.

Концентрація натрію може визначати осмоляльність плазми, крім таких патологічних процесів, як цукровий діабет, уремія (див. 1.1.2).

Величина позаклітинного простору залежить від вмісту натрію.

При безсольових дієтах або застосуванні салуретиків позаклітинний простір зменшується; воно збільшується при посиленому введенні натрію.

Вплив на внутрішньоклітинний простір через вміст натрію у плазмі. При підвищенні позаклітинної осмоляльності, наприклад, при введенні гіпертонічного розчину кухонної солі, вода виводиться з клітин, при зниженні осмоляльності плазми, наприклад, при втраті солі, клітини обводняються.

Участь у створенні біоелектричного мембранного потенціалу. Калій

В організмі людини масою 70 кг міститься приблизно 150 г калію (54 мекв/кг), 90% його бере активну участь в обміні (Geigy); 98% калію організму перебуває у клітинах і 2% - позаклітинно (Fleischer, Frohlich). У м'язах визначається 70% загального вмісту калію (Black).

Концентрація калію не у всіх клітинах однакова. М'язові клітини містять 160 мекв калію/кг води (Geigy), еритроцити мають лише 87 мекв/кг еритроцитної маси (Burck, 1970).

Концентрація калію у плазмі: 4,5 (3,8-4,7) мекв 1 л.

Основна роль

Бере участь у утилізації вуглеводів;

Необхідний синтезу білків; при розщепленні білків калій

звільняється; при синтезі зв'язується (співвідношення: 1 г азоту приблизно на 3 мекв калію);

Має важливий вплив на нервово-м'язове збудження.

Кожна клітина м'язів і нервове волокно в стані спокою є калієвою батареєю, заряд якої значною мірою визначається співвідношенням концентрацій калію всередині і поза клітинами. Процес збудження пов'язаний з активним включенням позаклітинних іонів натрію у внутрішні волокна та повільним виходом внутрішньоклітинного калію з волокон.

Препарати зумовлюють виведення внутрішньоклітинного калію. Стани, пов'язані з низьким вмістом калію, супроводжуються вираженою дією препаратів дигіталісу. При хронічному нестачі калію порушується тубулярна реабсорбція (Nizet).

Калій бере участь у діяльності м'язів, серця, нервової системи, нирок, кожної клітини.

Особливості

Великий практичний інтерес є взаємозв'язок між концентрацією калію в плазмі і вмістом калію всередині клітини. Існує принцип, що з урівноваженому обміні речовин вміст калію в плазмі визначає його загальний вміст у всьому організмі. На це співвідношення впливають:

Значення рН позаклітинної рідини

Енергія обміну речовин у клітині,

Функція бруньок.

Вплив значення рН на концентрацію калію у плазмі

При нормальному вмісті калію в організмі зниження рН збільшує кількість калію в плазмі (підвищення рН - зменшує. Приклад: рН 7,3, ацидемія - концентрація калію в плазмі 4,8 мекв/л рН 7,4, норма - концентрація калію в плазмі 4,5 мекв/л рН 7,5, алкаліємія-концентрація калію в плазмі 4,2 ​​мекв/л (Значення розраховані за даними Siggaard-Andersen, 1965.) Ацидемії відповідає невелике порівняно з нормою підвищення концентрації калію в плазмі. , значення 4,5 мекв/л плазми вказує при ацидемії на внутрішньоклітинний дефіцит калію.

Ацидемія → [К] плазма – підвищення Алкаліємія → [К] плазма – зниження

Ці залежності, виявлені в експерименті, не завжди клінічно доводять, оскільки одночасно розвиваються: подальші процеси, що впливають на кількість калію в плазмі, внаслідок чого нівелюється вплив одного процесу (Heine, Quoss, Guttler).

Вплив енергії обміну речовин клітини на концентрацію калію у плазмі

Посилений відтік клітинного калію в позаклітинний простір відбувається, наприклад, при:

Недостатнє постачання тканин киснем (шок),

Посилена руйнація білків (катаболічний стан).

Зниженої утилізації вуглеводів (діабет),

Клітинної дегідратації.

Інтенсивний приплив калію в клітини спостерігається, наприклад, при:

Поліпшеної утилізації глюкози під дією інсуліну,

Посилений синтез білків (зростання, введення анаболічних стероїдів, репараційна фаза після операції, травма),

Кліткової регідратації.

руйнівні процеси →[К]плазми - підвищення Відновлюючі процеси →[К]плазми - зниження

Іони натрію, введені у великій кількості, підвищують обмін клітинного калію і сприяють підвищеному виведенню калію через нирки (особливо якщо іони натрію пов'язані не з іонами хлору, а з аніонами, що легко метаболізуються, наприклад цитратом). Концентрація калію в плазмі внаслідок надлишку натрію знижується внаслідок збільшення позаклітинного простору. Зниження натрію веде до зменшення позаклітинного простору та підвищення концентрації калію в плазмі:

Надлишок натрію→ [К] плазма - зниження Нестача натрію→[К] плазма - підвищення

Вплив нирок на концентрацію калію у плазмі

Нирки менше впливають збереження вмісту калію, ніж натрію. При нестачі калію нирки утримують його спочатку важко, тому втрати можуть перевищувати введення. Навпаки, при передозуванні калій досить легко видаляється струмом сечі. При олігурії та анурії підвищується кількість калію у плазмі.

Олігурія, анурія→ [К] плазма - підвищення

Таким чином, позаклітинна (плазмова) концентрація калію є результатом динамічної рівноваги між:

Введенням;

Здатністю клітин до утримання залежно від значення рН та станом обміну речовин (анаболізм – катаболізм);

Ренальним виведенням калію в залежності від:

· кислотно-лужного стану,

· струму сечі,

· Альдостерону;

Позанирковою втратою калію, наприклад, у шлунково-кишковому тракті. Кальцій

У дорослої людини масою 70 кг міститься приблизно 1000-1500 г кальцію від 50000 до 75000 мекв (1,4-2% маси тіла), 99% кальцію знаходиться в кістках і зубах (Rapoport).

Концентрація у плазмі: 5(4,5-5,5) мекв/л з невеликими індивідуальними відхиленнями (Rapoport).

Кальцій у плазмі розподілено у трьох фракціях, а саме 50-60% іонізовано та здатне до дифузії, 35-50% пов'язано з білками (не іонізовано та не здатне до дифузії), 5-10% пов'язано комплексним зв'язком з органічними кислотами (лимонна кислота) ) - не іонізовано, але здатне до дифузії (Geigy). Між окремими фракціями кальцію існує рухлива рівновага, яка залежить від рН. При ацидозах, наприклад, ступінь дисоціації, а, отже, кількість дисоційованого кальцію зростають (уповільнює явища тетанії при ацидозі).

Біологічно активні лише іони кальцію. Точні дані, що дозволяють визначити стан обміну кальцію, одержують лише шляхом вимірювання кількості іонізованого кальцію (Pfoedte, Ponsold).

Основна роль

Складова частина кісток. Кальцій у кістках знаходиться у вигляді нерозчинного структурного мінералу, головним чином фосфату кальцію (гідроксилапатит).

Вплив на збудливість нервів та м'язів. Іони кальцію посередничають у біоелектричному феномені між поверхнею волокон та контрактильними реакціями всередині волокон.

Вплив на проникність мембран.

Внесок у систему згортання крові.

Особливості

На абсорбцію кальцію у кишечнику впливає склад їжі. Так, абсорбції кальцію сприяють лимонна кислота та вітамін D, а перешкоджають органічні кислоти, наприклад оксалінава кислота (шпинат, ревінь), фітинова кислота (хліб, хлібні злаки), жирні кислоти (хвороби жовчного міхура). Оптимальне співвідношення кальцію та фосфату (1.2.1) сприяє абсорбції. У регуляції вмісту кальцію відіграють провідну роль паратгормон, вітамін D та кальцитонін.

В організмі людини масою 70 кг знаходиться 20-28 г магнію (Hanze) - від 1600 до 2300 мекв. Він визначається переважно у скелеті (половина загальної кількості), менше у нирках, печінці, щитовидній залозі, м'язах та нервовій системі (Simon). Магній поряд з калієм є найважливішим катіоном клітин тварин та рослин.

Концентрація у плазмі: 1,6-2,3 мекв/л (Hanze).

Приблизно 55-60% магнію плазми іонізовано, 30% пов'язано з білками та 15% - з комплексними сполуками (Geigy).

Основна роль

Значення для численних процесів, керованих ферментами

(Регенерація клітин, утилізація кисню та виділення енергії; Simon). Магній важливий для гліколізу, різних ступенів цитратного циклу, окисного фосфорилювання, активації фосфатів, нуклеаз, різних пептидаз (Hanze).

Гальмує перенесення нервового збудження в кінцеву точку (подібно до курарі; антагоніст - іони кальцію), наслідком чого є зниження нервово-м'язового збудження.

Депресивний вплив на центральну нервову систему.

Зменшення скорочувальної здатності гладкої мускулатури та міокарда.

Пригнічення збудження у синусовому вузлі та порушення атріовентрикулярної провідності (при дуже високих дозах зупинка серця у діастолі).

Розширення судин.

Допомога фібринолізу (Hackethal, Bierstedt).

Особливості

Поряд з абсорбцією та виділенням через нирки у регуляції вмісту магнію в організмі бере участь ще не до кінця вивчений гормон підшлункової залози. Дефіцит магнію призводить до виведення іонів магнію та кальцію з кісток. Абсорбцію знижує їжа, багата білками та кальцієм, а також алкоголь (Simon).

В організмі людини масою 70 кг міститься приблизно 100 г хлору – 2800 мекв (Rapoport). Концентрація у плазмі: 103 (97-108) мекв/л

Основна роль

Хлор – найважливіша частина аніонів плазми.

Іони хлору беруть участь у освіті мембранного потенціалу.

Гідрокарбонат

Гідрокарбонат відноситься до змінної частини іонів. Зміни у вмісті аніонів урівноважуються завдяки гідрокарбонату. Система гідрокарбонат – вугільна кислота є найважливішою позаклітинною буферною системою. Значення рН позаклітинного простору можна розрахувати по відношенню до гідрокарбонату до вугільної кислоти (подальше міркування див. 1.3).

У тілі дорослої людини міститься 500-800 г фосфату (1% від маси тіла). 88% знаходяться в скелеті (Grossmann), решта розташовується внутрішньоклітинно і лише невелика його частина – у позаклітинному просторі (Rapoport).

Фосфат може бути як органічним (як складова фосфопротеїнів, нуклеїнових кислот, фосфатидів, коферментів - Rapoport), так і неорганічним. Приблизно 12% фосфатів плазми пов'язано з білками.

Концентрація в плазмі (неорганічний фосфор): 1,4-2,6 мекв/л.

Основна роль

Разом із кальцієм утворює нерозчинний гідроксилапатит (опорна функція кісток).

Участь у метаболізмі вуглеводів, а також у зберіганні та перенесенні енергії (АТФ, креатинфосфат).

Буферна дія.

Особливості

Фосфор знаходиться у всіх продуктах харчування. Абсорбція стимулюється вітаміном D та цитратом, затримується деякими металами (наприклад, алюмінієм), ціанідами, а також підвищеним введенням кальцію. Фосфати, що виділяються сечею, діють як буфер.

Концентрація в плазмі (неорганічного сульфату): 0,65 мекв/л

Сульфат утворюється із сірковмісних амінокислот (наприклад, цистеїн, метіонін) і виводиться через нирки.

При нирковій недостатності концентрація сульфатів у плазмі підвищується у 15-20 разів.

Органічні кислотні радикали

Лактат (молочна кислота).

Піруват (піровиноградна кислота).

Бета-гідроксибутират (бета-гідроксимасляна кислота).

Ацетоацетат (ацетооцтова кислота).

Сукцинат (бурштинова кислота).

Цитрат (лимонна кислота).

Концентрація у плазмі: 6 мекв/л (Geigy)

Молочна кислота є проміжним продуктом у процесі обміну вуглеводів. При зниженні рівня кисню (шок, серцева недостатність) концентрація молочної кислоти збільшується.

Ацетооцтова кислота та бета-гідроксимасляна кислота (кетонові тіла) з'являються при зниженні кількості вуглеводів (голод, піст), а також при порушенні утилізації вуглеводів (діабет) (див. 3.10.3).

Молекули білків при рН крові 74 існують головним чином у вигляді аніонів (16 мекв/л плазми).

Основна роль

Життя пов'язане з білками, звідси без білків немає життя Білки

Є основною складовою клітинних і межтканевых структур;

Прискорюють як ферменти процеси обміну речовин;

Утворюють міжклітинну речовину шкіри, кісток та хрящів;

Забезпечують діяльність м'язів завдяки контрактильним властивостям певних білків;

Визначають колоїдно-осмотичний тиск і цим водозатримуючу здатність плазми (1 г альбуміну зв'язує 16 г води);

Є захисними речовинами (антитіла) та гормонами (наприклад, інсулін);

Транспортують речовини (кисень, жирні кислоти, гормони, лікарські речовини та ін.);

Діють як буфер;

Беруть участь у згортанні крові.

Це перерахування вже показує основне значення білків.

Особливе навантаження має білковий баланс у стані стресу (див. також 3.8.2.1).

Вказівки для клініциста

Визначаючи стан білків, зазвичай залучають такі параметри:

Клінічну оцінку стану пацієнта (схуднення та ін.);

Концентрацію загального білка та альбуміну в плазмі;

Концентрацію трансферину;

Стан імунітету (наприклад, шкірний тест, дослідження за допомогою БЦЖ та ін, визначення кількості лімфоцитів та ін.).

Чутливий показник стану білкового харчування, яким є концентрація альбуміну в плазмі, становить величину зкстраваскулярного запасу альбуміну, що вимірюється за допомогою міченого альбуміну. Екстраваскулярний, міжтканинний альбумін можна як білковий резерв. Він підвищується при відмінному харчуванні та знижується при дефіциті білків без зміни концентрації альбуміну в плазмі (Kudlicka та співавт.).

Внутрішньосудинний запас альбуміну становить 120 г, міжтканинний - від 60 до 400 г, у дорослих в середньому 200 г. При падінні концентрації альбуміну в плазмі нижче граничної межі норми значно виснажуються в першу чергу міжтканинні запаси альбуміну (Kudlicka, Kud . 2 і 3. У 46 хворих, оперованих з приводу хронічних виразок гастродуоденальних, Studley встановив кореляцію післяопераційної летальності з передопераційним схудненням (див. табл.3).

Таблиця 2

Летальність залежно від концентрації сироваткового альбуміну на клінічному матеріалі терапевтичних хворих (Wuhmann, Marki)