Образование осадков в организме человека и их растворение

Дата создания: 2015/04/27

Мочекаменная болезнь занимает одно из ведущих мест среди урологических заболеваний. Причина и механизм ее возникновения продолжают оставаться актуальными и все еще неразрешенными проблемами. Многочисленные теории объясняют лишь отдельные звенья в большой цепи факторов приводящих к нефролитазу.

В своей работе я постаралась разобраться в химизме процесса образования осадков, для чего были изучены основные положения произведения растворимости, которые описаны в первой и второй главах основной части.

Третья глава посвящена причинам образования осадков в организме человека, их составу и классификации.

Так же в работе описан проведенный мною эксперимент, в задачи которого входило определить, как влияет реакция среды на образование осадков в организме. Вследствие эксперимента были сделаны выводы, объясняющие, как действуют препараты, изменяющие реакцию среды и как их лучше использовать при определенных видах конкрементов.

Суть произведения растворимости.

Растворимостью называется предельно возможная концентрация растворенного вещества, отвечающая фазовому равновесию, вещество – раствор, при данной температуре и давлении.

Рассмотрим гетерогенные системы – насыщенные растворы, соприкасающиеся с осадком того или иного вещества. Возьмем малорастворимый электролит, например сульфат бария BaSO4, и приведем его в соприкосновение с водой . Кристаллическая решетка BaSO4 образована ионами Ba2+ и SO42- , которые в процессе растворения под действием диполей воды переходят с поверхности кристаллов в раствор. Одновременно начинается и обратный процесс – осаждение BaSO4 . Ионы Ba2+ и SO42- в растворе могут сталкиваться с поверхностью кристаллов BaSO4 и осаждаются под влиянием притяжения других ионов. Постепенно скорость растворения вещества уменьшается, а скорость осаждения – увеличивается, что приводит к состоянию динамического равновесия, при котором число ионов Ba2+ и SO42- , уходящих в единицу времени с поверхности твердой фазы, равно числу ионов, возвращающихся на эту поверхность. Таким образом, получается насыщенный раствор сульфата бария, в котором больше не наблюдается ни уменьшения количества твердой фазы, ни накопления ионов Ba2+ и SO42- .

К такому раствору применим закон действующих масс. Если скорость растворения V1 показывает число ионов Ba2+ и SO42- , уходящих за определенное время с поверхности твердой фазы в раствор, то скорость должна быть прямопропорциональна числу этих ионов на единице поверхности. Однако при уменьшении общего количества твердой фазы (в процессе растворения) расположение ионов на ее поверхности остается неизменным. Поэтому можно допустить, что скорость растворения твердой фазы остается постоянной и равной некоторой величине K1:V1=K1.

Скорость осаждения – V2 определяется числом столкновений ионов Ba2+ и SO42- с единицей поверхности кристаллов BaSO4 за то же время. Очевидно, она будет тем больше, чем выше концентрация ионов Ba2+ и SO42- в растворе. Отсюда V2=K2 [Ba2+] [SO42-], где К2 – величина постоянная при неизменной температуре.

Влияние ионной силы

Увеличение ионной силы раствора приводит к уменьшению коэффициентов активности ионов осадка, увеличению реального ПР и, как следствие, к увеличению растворимости осадка. На практике влияние ионной силы сказывается обычно гораздо слабее, чем протекание побочных реакций и влияние одноименного иона.

Влияние температуры

Температура влияет на величину К – константу равновесия и, следовательно, на растворимость. Характер влияния температуры на величину К определяется знаком Q: при экзотермических процессах величина К с ростом температуры уменьшается, а при эндотермических – возрастает. Это связанно с большими затратами энергии, которые необходимы для разрушения кристаллической решетки и не компенсируются выделением теплоты за счет сольватации растворенных частиц. Поэтому с ростом температуры растворимость малорастворимых соединений, как правило, увеличивается.

Повышение растворимости осадка при нагревании используют в гравиметрическом анализе для получения крупнокристаллических осадков.

Влияние растворителя

На растворимость осадков сильно влияет растворитель. Осадки, состоящие из неорганических ионов, как правило, растворяются в воде значительно лучше, чем в органических растворителях. Напротив, осадки, содержащие органические фрагменты более растворимы в органических соединениях. На различной растворимости в различных растворителях основаны многие экстракционные методы разделения и концентрирования. Например, для увеличения полноты осаждения сульфата кальция из водных растворов к ним добавляют этанол.

Образование осадков в организме человека

Нормальная деятельность всех органов и систем органов возможна лишь в том случае, если ядовитые продукты обмен веществ будут совершенно удалены из организма. Эти функции выполняют: толстый кишечник, печень, кожные покровы, но главным образом – почки. Если почки из-за болезни не справляются со своей функцией, страдает весь организм, все органы и системы.

Вследствие нарушения обмена веществ (особенно водно-солевого) в организме создаются условия для выпадения солей в осадок, из которого образуются камни. Это нарушает отток мочи, что, в свою очередь приводит к болезни, которую называют мочекаменной. Довольно нередко камни самопроизвольно выходят с мочой. Размер камней бывает самый разный.

В зависимости от того, из какой кислоты образуются камни, они делятся на 4 группы:

• ураты – образующиеся из мочевой кислоты
• оксалаты – из щавелевой
• фосфаты – из фосфорно-кислого кальция
• карбонаты – из углекислого кальция.

Уратные камни желтовато-коричневого цвета, имеют гладкую поверхность, твердую консистенцию.

Оксалатные камни образуются из кальциевых солей щавелевой кислоты. Они плотные, черного цвета, с шиповидной поверхностью.

Фосфатные камни содержат кальциевые соли фосфорной кислоты. Консистенция их мягкая, поверхность слегка шероховатая, цвет белый или светло-розовый, они легко дробятся, образуются в щелочной моче.

Карбонатные камни образуются из кальциевой соли угольной кислоты, они белые, мягкие.

Мочекаменная болезнь никогда не будет развиваться без наличия предрасполагающих факторов:

• хронические заболевания органов мочеполовой системы
• хронические заболевания пищеварительной системы
• определенный состав воды и пищи
• различные заболевания костей
• обезвоживание
• авитаминоз.

Не менее важное значение имеет климатический и географический фактор. Было замечено, что люди, живущие в жарком климате, страдают от мочекаменной болезни гораздо чаще, чем люди, живущие в средней полосе.

Существуют лекарственные препараты, нормализующие биологические процессы в организме, которые обладают спазмолитическими, противовоспалительными и мочегонными действиями, облегчающими отхождение камней.

Экспериментальная часть

Анализ фармакологической литературы позволил мне сделать вывод, что наиболее часто при лечении мочекаменной болезни врачи-фармакологи сталкиваются с необходимостью синтезировать и апробировать препараты, способствующие отхождению уратов, а также оксалатов. Поэтому основное внимание в экспериментальной части я уделила исследованию условий, повышающих ПР уратов и оксалатов.

Прежде чем приступить к практической части работы, я сформулировала гипотезы:

• Человек на протяжении всей жизни употребляет более 25 тонн воды. Учитывая, что в природной воде (даже умягченной) присутствуют ионы Са2+ и Mg+, предположим, что чаще всего в состав конкрементов входят ураты и оксалаты кальция и магния.
• Большинство лекарственных препаратов уменьшают реабсорбцию (обратное всасывание) мочевой кислоты в нефронах почек, либо снижают ее синтез. Учитывая, что уменьшить количество конкрементов можно также, изменяя ПР уратов и оксалатов за счет сдвига pH среды, предположим, что при лечении мочекаменной болезни возможно использование лекарственных препаратов, изменяющих концентрацию ионов водорода.