Натрий, калий, кальций

Аурика Луковкина

Натрий, калий, кальций

Введение

Лекарственные средства с давних времен применяются человеком для сохранения и укрепления здоровья, предупреждения и лечения болезней.

Наш организм в том или ином количестве содержит почти все химические элементы таблицы Менделеева. Почти все они являются незаменимыми для нашего организма. Недостаток хотя бы одного из таких веществ может привести к тяжелейшим нарушениям вплоть до гибели человека. К таким химическим элементам относятся и натрий, и кальций. Их недостаток в организме приводит к сбою в работе сразу нескольких жизненно важных систем. Все эти химические элементы наш организм получает из внешней среды с пищевыми продуктами. Но, к сожалению, на современном этапе развития новых технологий пищевой промышленности мы все больше и больше вместо натуральных пищевых продуктов получаем малоценные продукты, напичканные консервантами, красителями и другими вредными добавками. А все это в конечном итоге приводит к тому, что мы чаще болеем. Для профилактики и лечения многих заболеваний нам необходимо дополнительное введение недостающих химических элементов. Это можно обеспечить с помощью специальных диет. Еще во времена далекой древности люди применяли для лечения различных заболеваний окружающие их природные продукты растительного, животного и минерального происхождения. С течением времени были обнаружены специфические действия некоторых веществ, из которых в дальнейшем стали изготавливать лекарственные препараты. Одними из таких веществ являются натрий, калий и кальций.

Глава 1.

Формула целителя. Натрий

В природе содержится 24 % натрия. В организме человека его содержится до 0,5 % от массы тела. Этот химический элемент является очень активным. Он вступает во взаимодействие с огромным количеством других веществ, образуя все новые и новые соединения. Такая способность объясняется тем, что его атомное строение имеет как бы недостроенный вид. Натрию не хватает электронов, как не хватает кирпичей недостроенному кирпичному дому, и он стремится отнять эти электроны у любого другого вещества, которое встречается у него на пути. Но, как правило, происходит наоборот, и натрий лишается последнего электрона. Именно поэтому натрий в свободном, так называемом полном, состоянии встретить практически невозможно.

Натрий – это серебристо-белый металл с розовым оттенком. Он легче воды, и поэтому, если опустить кусочек натрия в воду, он будет плавать. Хранить натрий лучше всего под слоем керосина, поскольку на воздухе он достаточно быстро окисляется с образованием на поверхности рыхлой пленки пероксида – соединения натрия с кислородом воздуха. Соприкосновение металла с водой вызывает бурную реакцию с образованием щелочи и водорода.

Пары и летучие соединения натрия окрашивают пламя в желтый цвет.

Использование натрия и его соединений получило широкое распространение в различных отраслях промышленности и медицине. Гидроксид натрия (или щелочь) – сильное, хорошо растворимое в воде соединение. Он применяется в промышленности для получения различных солей натрия, обезжиривания изделий, приготовления мыла и т. д.

Соли натрия. Для промышленности имеет значение целый ряд соединений натрия: карбонат натрия (кальцинированная сода), гидрокарбонат натрия (питьевая вода), нитрат натрия (натриевая селитра), хлорид и сульфат натрия и др. Карбонат натрия – сода. В безводном состоянии кальцинированная сода – белый порошок, легко растворимый в воде. Ее водный раствор обладает щелочной реакцией вследствие образования наряду с гидрокарбонатом натрия щелочи. Охлаждение насыщенных растворов карбоната натрия ниже 32 °С вызывает кристаллизацию этого соединения с образованием кристаллической соды. Сода находит применение в промышленности при обезжиривании, изготовлении различных солей, в стекольной промышленности, красильном производстве и ряде других случаев. Гидрокарбонат натрия (питьевая сода) – белый, устойчивый на воздухе порошок, при нагревании переходящий в карбонат, который растворим меньше, чем гидрокарбонат. Гидрокарбонат натрия применяют в качестве порошка, при изготовлении шипучих напитков, в медицине он находит широкое применение для снижения кислотности желудочного сока.

Хлорид натрия (поваренная соль) – белый кристаллический порошок с высокой температурой плавления, хорошо растворяется в воде. Это соединение очень важно для баланса солевого обмена нашего организма.

Натрий в природе встречается в форме многочисленных соединений: поваренная соль, чилийская селитра, мирабилит, криолит и др. Получают металлический натрий электролизом расплава солей, обычно хлоридов. Для разделения выделяющегося металла и хлора служат сетчатая диафрагма и колокол.

Калий

Калий был открыт Г. Дэви практически одновременно с натрием в 1807 г. Свойства калия заметно отличаются от свойств натрия, что обусловлено различием величины радиуса их атомов и ионов. В природе имеются 3 изотопа этого элемента К (39), К (40), К (41). Один из них – К (40) – радиоактивен, и определенная доля радиоактивности минералов и почвы связана с присутствием этого изотопа. Его период полураспада велик – 1,32 млрд лет. Определить присутствие калия в образце довольно легко: пары металла и его соединения окрашивают пламя в фиолетово-красный цвет.

Внешне калий – блестящий серебристо-белый металл с температурой плавления 98 °С, т. е. меньше, чем температура кипения воды. Плотность его невелика (0,85 г/см3), и он даже мог бы плавать в воде, если бы не взаимодействовал с ней. Калий – мягкий металл и легко режется ножом. Ввиду активного взаимодействия калия с воздухом металл хранят под слоем органического вещества: чаще всего керосина или минерального масла. На воздухе калий хранить нельзя, так как он тотчас же начинает окисляться (взаимодействовать с кислородом воздуха). Образуется рыхлая пористая (поэтому и не препятствующая дальнейшему доступу воздуха) пленка, которая имеет объем меньше, чем подвергшийся окислению металл. Из-за уменьшения объема оксидная пленка уже не покрывает всю поверхность металла, на ней имеются поры и трещины, через которые кислород проникает к слою еще не окисленного металла. Продукты взаимодействия калия с кислородом – оксидант, пероксидные и супероксидные соединения.

При соприкосновении калия с водой протекает бурный процесс, при котором металл выделяет из воды водород. Эта реакция очень опасна, поскольку при ней выделяется столько тепла, что возгораются и калий, и водород. Известно, что возгорание водорода сопровождается сильнейшим взрывом. Гидроксид калия (едкое кали) – весьма ценное для техники вещество. Его используют при очистке нефтепродуктов и красителей, в мыловарении и текстильной промышленности как осушающее вещество и в других целях. Пероксид калия применяется как сильнейший окислитель. При небольшом нагревании калий активно взаимодействует с большинством неметаллов (серой, хлором, азотом, фосфором и др.), с водородом реакция протекает при 200 °С. Образующийся гидрид очень активен и способен самовозгораться на воздухе. Реакция взаимодействия калия и брома сопровождается взрывом. В природе калий встречается в минералах, в почве, растениях и организмах. Минералы сильвинит (КCl8NaCl) и карнолит (KCl – MdCl2 – 6H2O) – основные источники получения калия. Чаще всего металлический калий получают путем замещения его в соединениях натрием (KJH + Na = K + NaОH). Металлический калий применяется в виде сплава с натрием в атомных реакциях как теплоноситель. Соли калия широко применяются в сельском хозяйстве и многих областях промышленности. В качестве удобрений применяются калийная селитра (KNО3), фосфат и метафосфат калия (K2HPO4) и (KPO3), каменная соль (КCl), сульфат (К2SO4). Карбонат калия используется в мыловаренной и стекольной промышленностях.

В медицине используется КBr (бромид калия) и К (йодид калия) как лекарственные средства, регулирующие работу нервной системы и мышечных клеток. Ионы калия (активный калий) вместе с ионами натрия (активный натрий) участвуют в проведении нервного импульса по системе нейронов (нервов). Нормальный ритм мышечной работы организма, например сокращения сердца, поддерживается при определенном соотношении ионов калия и натрия. Калия в организме всегда должно быть меньше, чем натрия, так как избыток ионов калия вредно влияет на организм. Раствор перманганата калия используется в медицине как обеззараживающее средство. С целью получения хлора при дезинфекции одежды и помещений используется реакция кристаллического перманганата калия (KMnO4) с концентрированной соляной кислотой, которая легко происходит при небольшом нагревании.

Соли калия.

Этот препарат включает в себя 3 химических соединения калия: цитрат калия, хлорид калия и бикарбонат калия. Этот препарат наиболее эффективен при дефиците элемента в организме. Способствует восстановлению внутриклеточного давления, которое является главным фактором в питании клетки. Кроме того, при его приеме улучшаются проводимость нервных импульсов и сокращение скелетных мышц. Но самое главное, о чем не следует забывать, так это о том, что этот препарат угнетает работу сердечной мышцы, следовательно, нежелателен при принятии в концентрациях, превышающих установленные дозы. Как уже было выше сказано, основной целью применения этого препарата является восстановление недостатка калия в организме. Этот недостаток может возникнуть как при малом содержании его в пищевых продуктах, так и при приеме ряда препаратов, обладающих способностью выводить калий из организма, к которым относятся некоторые средства, используемые для лечения сердечных заболеваний и т. д. Но, дорогие читатели, не забывайте о том, что соли калия, как и большинство искусственно созданных препаратов, могут вызвать и нежелательные эффекты. Так, при приеме этого препарата у некоторых людей развиваются понос, тошнота, рвота.

Нельзя применять этот препарат при заболеваниях почек с нарушением их выделительной функции, сморщиванием почки. А также препарат противопоказан при наличии у человека нарушений в работе сердечной мышцы, в частности предсердно-желудочковой блокады. При заболеваниях желудочно-кишечного тракта не рекомендуется прием таблетированных форм этого препарата, так как в этом случае происходит раздражение, следовательно, усиление воспаления слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта.

Не забывайте о том, что нельзя сочетать прием этого препарата с калийсберегающими мочегонными средствами, поскольку в этом случае возможна передозировка калия. Если же передозировка возникла, необходимо принять внутрь раствор хлорида натрия. В тяжелых случаях нужна специализированная помощь.

Кальций

Внешне кальций – серебристо-белый металл, тверже калия и натрия. На воздухе не устойчив, покрывается желтоватой пленкой продуктов окисления. С водой реагирует бурно, с возгоранием водорода, такая реакция часто сопровождается взрывом.

При контакте с кислородом образуется в основном оксид. Технический оксид кальция готовят прокаливанием известняка, полученный продукт называется негашеной известью (оксидом кальция). При прибавлении к этому соединению воды происходит процесс гашения, получается «гашеная» известь, или гидроксид кальция.

Соли кальция.

С хлором металл образует хлорид кальция (CaCl), примечательный тем, что способен жадно впитывать воду. Он является одним из самых широко используемых в химической и медицинской практике осушителей. Хлорид кальция – одна из немногих солей этого элемента, растворимых в воде, тогда как большинство трудно растворимы: карбонаты, сульфаты и средние фосфаты. Этим пользуются в аналитической химии для выделения кальция из раствора. Для отделения иона кальция от очень похожего на него иона магния пользуются нерастворимостью в воде соли щавелевой кислоты кальция (СаC2O4). Образование этой соли в организме служит причиной появления одной из разновидностей почечных камней в организме – оксалатов. Одним из важнейших соединений, необходимых для техники, является карбид кальция. Его применяют для получения ацетилена при сварке, а также как полупродукт в производстве кальция (удобрение) и при изготовлении искусственного каучука.

С солями кальция связано такое понятие, как «жесткость» воды. Чем больше в воде солей этих элементов, тем вода жестче: при нагревании дает накипь (карбонаты), затрудняет окраску и стирку тканей, не годится для ряда производств. Различают временную и постоянную жесткость, создаваемую гидрокарбонатами (Са(ClCo)3) и соответственно сульфатами (СаSO4), хлоридами (СaCl2). Устранить временную жесткость довольно легко: кипячением, добавкой соды или какой-либо кислоты. Труднее устранить постоянную жесткость. Для этого воду пропускают через ионообменники, в которых находятся чаще всего искусственные смолы, содержащие ионы натрия или водорода. Вода, проходя сквозь ионообменники, обменивает ионы кальция, собирающиеся на ионитах, на натрий и водород.

Кальций относится к распространенным элементам. Это объясняется нерастворимостью многих его соединений. Основные разновидности их встречаются в природе: кальцит (известняк) (СаСо3), фосфорит (Са3(РО4)2), ангидрит (СaSO4), важный для металлургии минерал – фторит (CaF). В виде металла применяют при изготовлении подшипниковых сплавов типа баббита, а также в форме амальгамы в промышленности тонкого органического синтеза.

Гораздо шире, чем сам металл, используются соединения кальция. Главными из них являются оксид и гидроксид кальция, различные соли фосфорной кислоты, карбид кальция и некоторые другие. Наиболее важны для сельского хозяйства фосфаты кальция, а для промышленности – оксид и карбид. В смеси с песком и некоторыми другими веществами известь (оксид кальция) может быть использована в качестве связующего материала в строительстве, а также при производстве стекол и силикатных эмалей. Известь применяют и в сельском хозяйстве в двух целях: ее вносят в почву для понижения кислотности и в качестве удобрения. Широкое применение в сельском хозяйстве в качестве удобрения находит фосфат кальция. Основное значение имеют фосфорит (Са3(PO4)2), преципитат (CaHPO4) и суперфосфаты: простой (Ca(H2PO4) + 2CaSO4) и двойной (Ca(H2PO4)2). Фосфорит представляет собой природное соединение, биологические функции кальция заключаются в создании костного скелета организма, регулировании осмотического давления в клетках и регулировании работы ферментных систем (например, процессов свертывания крови). Усвоение кальция растущим организмом активно проходит в присутствии витамина D.

Глава 2.

Биологическая ценность Са, Nа, K. Механизм действия на организм

Натрий

Натрий является наиболее распространенным катионом (активным донором электронов) в межклеточной жидкости, плазме крови, лимфе и пищеварительных соках. Каждый ион участвует в поддержании осмотического давления в клетках и кислотно-основного равновесия в организме, входя в состав буферных систем. В нашем организме существует так называемый натриевый насос, благодаря которому осуществляется транспорт химических элементов через клеточную стенку. Таким образом проходит питание всех клеток нашего организма. Натрий поддерживает нормальную возбудимость мышечных клеток и участвует вместе с калием в передаче нервных импульсов. Он способен усиливать связывание воды белками и их набухание, поэтому при возникновении отеков рекомендуют ограничивать поступление солей натрия в организм. Изменение содержания натрия в организме сопровождается нарушением функций нервной и сердечно-сосудистой систем и мышц.

Известно, что натрий принимает также непосредственное участие в переносе аминокислот, сахаров и калия в клетки. Чем выше концентрация натрия во внеклеточной жидкости, тем выше способность его транспортировать составные части белка внутрь клетки. В связи с этим считают, что наличие разницы в концентрации натрия внутри и вне клеток служит движущей силой переноса аминокислот в клетку. Аналогичный механизм лежит в основе поглощения глюкозы из окружающей жидкости покровными клетками тонкого кишечника и почечных канальцев. Именно благодаря активному выходу натрия из клеток происходит поступление ионов калия в клетку.

А теперь поговорим немного о значении, пожалуй, самого распространенного из соединений натрия – хлорида натрия. Это соединение служит в организме пусковым механизмом образования соляной кислоты в желудочном соке. Хлорид натрия находит широкое применение в медицине. Это соединение входит в состав различных кровезаменяющих смесей. Изотонический раствор хлорида натрия 0,9 % т. м. физиологический раствор вводится внутривенно, внутримышечно, подкожно или ректально (в виде лекарственных клизм) при различных отравлениях, острых кровепотерях, неукротимой рвоте, применяется наружно при обработке слизистых глаз и носа. Некоторые лекарственные препараты перед введением растворяют в 0,9%-ном растворе хлорида натрия. Этот раствор широко используется в лабораторной практике. Гипертонический раствор хлорида натрия (3%-ный, 5%-ный или 10%-ный) применяется наружно в виде компрессов и примочек при лечении гнойных ран, он обладает противомикробным действием. Его применяют для промывания желудка при отравлениях азотнокислым серебром, которое при этом превращается в нерастворимое и нетоксичное хлористое серебро. Принимая хлорид натрия, мы убиваем двух зайцев одним ударом. Ведь при этом организм получает не только натрий, но и не менее ценный элемент – хлор. Хлор в организме содержится преимущественно во внеклеточной жидкости, он принимает участие в регуляции водно-солевого обмена, обусловливает высокую проходимость легочной стенки для таких важных элементов, как натрий, калий, кальций, влияет на величину осмотического давления плазмы крови, лимфы и других физиологических жидкостей. Хлор служит источником образования соляной кислоты в организме. Хлорид натрия имеет широкое применение при лечении кариеса зубов (в комплексе с другими препаратами), отосклероза (своеобразного процесса в костной капсуле ушного лабиринта, выражающегося замещением нормальной плотной костной ткани более рыхлой, напоминающей губку), врожденной ломкости костей, остеопороза у молодых людей, у женщин во время наступления менопаузы, а также остеопороза – как старческого осложнения.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.