Роль сурьмы в организме человека и влияние поверхностно-активных веществ на полярографическое поведение сурьмы

Методами классической и переменнотоковой полярографии исследовано поведение сурьмы (III) на ртутном электроде в сернокислых растворах в присутствии и отсутствие ПАВ.

Показана специфическая адсорбция бромид ионов в составе цетилтриметиламмоний бромида и его деполяризующее действие на элекровосстановление сурьмы. Определены элекрохимические параметры реакций электовосстановления сурьмы на ртутном электроде.

Введение.

Препараты сурьмы, как глюкантим (меглюмина антимониат) и пентостам (стибоглюконат натрия), используются в лечении лейшманиоза - инфекционных заболеваний, возбудителями которых являются внутриклеточно паразитирующие жгутиковые рода Leishamania, а переносчиками самки некоторых видов москитов.

Биологическая роль сурьмы в организме человека до конца не изучена, однако установлено, что суточная потребность человека в сурьме составляет порядка 50 мкг. Концентрация этого химического элемента в организме составляет 10-6%. Таким образом, сурьма является биологически необходимым микроэлементом.

Известно, что сурьма образует в организме соединения с серой, реагируя с сульфгидрильными группами некоторых ферментов, что обусловливает ее довольно высокую токсичность и опасность для здоровья. В этом отношении действие сурьмы весьма схоже с действием мышьяка. Однако сурьма всасывается намного медленнее мышьяка, поэтому последствия отравления ей развиваются длительнов время.

Из организма соединения сурьмы выводятся очень медленно и преимущественно с мочой (до 80%), что объясняется их высоким кумулятивных эффектом.

Окисью трехвалентной сурьмы в Древней Греции лечили некоторые кожные заболевания, а в Средние века они использовались в лечении сифилиса, проказы и даже болезней сердца. Однако высокая токсичность этого химического элемента вызывала массу побочных эффектов и ограничивала ее применение в медицинских целях. Вплоть до начала ХХ века сурьма применялась как отхаркивающее и антипаразитарное средство.

В настоящее время сурьма также используется в медицине.. Ее препараты (солюсурьмин и некоторые другие) применяются в лечении ряда инфекционных заболеваний, например, висцерального и кожного лейшманиоза, сонной болезни (африканского трипаносомоза). В медицинской диагностике препараты сурьмы применяются в исследованиях свертывания крови. В человеческий организм сурьма попадает преимущественно с пищей. Наибольшие ее концентрации отмечаются в щитовидной железе, печени, почках, селезенке, костях скелета и красных кровяных тельцах (эритроцитах). Причем в большинстве тканей сурьма присутствует в пятивалентных соединениях, а в эритроцитах преобладает трехвалентная сурьма.

Сурьма присутствует в следующих продуктах питания: морепродукты; безалкогольные напитки (фруктовые соки) и молоко; фрукты;овощи.

Прием внутрь препаратов сурьмы и других ее соединений приводит в зависимости от дозы к острому или хроническому отравлению. ПДК сурьмы в организме человека колеблется в пределах 10-5-107%, то есть расхождение в различных оценках составляет 100 крат.

Установлено, что при накоплении сурьмы в организме она оказывает раздражающее действие, угнетает активность многих ферментов, участвующих в жировом, белковом и углеводном обмене.

При попадании сурьмы на кожу возникает раздражение, которое сопровождается чувством жжения, покраснением и впоследствии появлением пустулезной сыпи.

В старину сурьму называли еще рвотным камнем, поскольку при попадании в желудочно-кишечный тракт она вызывает сильный рвотный рефлекс и при высокой дозе приводит к тяжелому анатомическому поражению органов пищеварения. В Средние века, чтобы вызвать рвоту, человеку давали вино, выдержанное в сурьмяной посуде.

При хроническом отравлении небольшими дозами сурьмы развивается жировое перерождение и цирроз печени, поражаются почки и другие паренхиматозные органы.

Влияние поверхностно-активных веществ на электровосстановление сурьмы изучается в основном в аспекте маскирования примесей в аналитической практике [1].

Значительное количество работ посвящено изучению электрохимических свойств амальгам сурьмы [2,3]. О механизме элекровосстановления сурьмы (III) на ртутном катоде имеются различные точки зрения [46]. Одни исследователи считают, что при

электролизе с ртутным катодом основным продуктом является сурьма, распределяющаяся между амальгамой и раствором, где она находится в виде взвесей, а стибин SbH3 образуется только при потенциалах выделения водорода путем

гидрирования [4,5], другие считают, что стибин образуется прямым восстановлением Sb 3+ до Sb 3- по шестиэлектронному механизму [6-8]. Механизм образования продуктов восстановления-окисления сурьмы на ртутном электроде все еще не ясен. Влияние ПАВ на поведение сурьмы в сернокислых растворах изучалось в работах [1,9]. Обстоятельно изучено электрохимическое поведение сурьмы в связи с его рафинированием во фтористо-сульфатных электролитах [10]. При электролитическом рафинировании меди и др.тяжелых цветных металлов из сернокислых электролитов, сурьма является "опасной" с точки зрения технологии примесью, из-за близости потенциалов выделения и способности пассивировать растворимые аноды [10,11].

Экспериментальная часть.

Полярографические измерения проводили на полярографах ПУ-1 и ППТ-1 по трехэлектродной схеме. В качестве электрода сравнения использован хлорсеребряный электрод, потенциал которого при 25,5 0С равен +0,202В (отн. н.в.э.). В качестве рабочего и вспомогательного электродов служила ртуть марки РО-1 чистотой не менее 99,999% масс.

Все измерения проводили в атмосфере очищенного аргона, после 20 минут барботирования газом раствора для удаления растворенного кислорода и после установления равновесия в системе. Ртутный капельный электрод имел следующие

характеристики: период капания t =4c, m=1,68 .10 - 3 г/с, S=2,86 .10 -2 см 2 . Скорость развертки потенциала -2 мВ/с. Переменнотоковые

полярограммы снимали при амплитуде переменного тока 2 мВ и частоте 25 Гц (ПУ-1) .

Растворы готовили из реактивов марки "х.ч." и "о.с.ч". Концентрации фона для полярографических измерений-2,0 М H2SO4 , концентрация сурьмы (III) в растворе 1.10 -4 М. Для приготовления раствора сурьмы (III) использовали металлическую сурьму чистотой 99,99%, путем растворения в H2 SO4 "х.ч." при нагревании. Выделение стибина SbH3 контролировали качественно на бумаге, пропитанной AgNO3, и количественно, улавливая стибин оттитрованным раствором иода.

Все измерения проводили при 293К, потенциалы в работе даны относительно хлорсеребряного электрода сравнения (+0,202В отн.н.в.э.).

В качестве поверхностно-активных веществ использовали :

-реагент ЦТАБ-цетилтриметиламмоний бромид [RN^H3) 3 ]+ Br- "х.ч"

-бромид- ионы в виде KBr "х.ч"

Результаты и их обсуждение.

В работе [12] определен п.н.з. твердого каплевидного сурьмяного электрода, методика получения которого аналогична применявшейся для изготовления висмутовых электродов. Анионы NO 3- , С1О4- , F-, SO 42- не адсорбируются на сурьме специфически, п.н.з. сурьмы в этих электролитах имеет значение, близкое к -0,15В(н.в.э.). Специфическая адсорбция анионов CH3COO-, Cl- Br - , SCN - ; I -растет в указанном ряду. Исходя из п.н.з. ртутного (-0,39В) и твердого сурьмяного (-0,35В в х.с.э.) электродов [12] можно предположить, что катионы цетилтриметиламмоний бромида будут отталкиваться от положительно заряженной поверхности ртутного электрода, т.к. п.н.з. ртутного и твердого сурьмяного электродов близки, адсорбция происходит на положительной ветви электрокапиллярной кривой. Присутствие бромид ионов в ПАВ, по-видимому повлияло на облегчение разряда ионов сурьмы, и мы наблюдаем появление предволны при потенциалах положительнее (Е1/2 =-0,2В) разряда ионов сурьмы в отсутствие добавок в электролите

Для выяснения действия бромид ионов на электовосстановление сурьмы нами были сняты переменнотоковые и постояннотоковые полярографические характеристики системы в присутствии и в отсутствие KBr в растворе. Показана поляризационная кривая восстановления ионов Sb(III) в присутствии бромид-ионов, концентрация которых в растворе соответствуют содержанию бромид-ионов в составе ЦТАБ. Поляризационная кривая аналогична кривым, содержащим ЦТАБ и имеет две волны, основная при Е = -0,2 В соответствует восстановлению сурьмы (III) и предволна при более положительных потенциалах Е=+0,1В, которая соответствует ускоряющему действию галогенид-ионов на разряд ионов сурьмы. Основные параметры системы приведены в таблица 1.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Наурызбаев М.К. Разработка научных основ химических и электрохимических методов выделения металлов с применением поверхностно-активных веществ: Дисс ... д-р. мед. наук - Ташкент, 1992. - 260 с.
  2. Козловский М.Т, Зебрева А.И ., Гладышев В.П. Амальгамы и их применение. - Алма-Ата: Наука, 1971. - 390 с.
  3. Бухман С.П. Цементация амальгамами металлов. - Алма-Ата: Наука, 1986. - 208 с.
  4. Козловский М.Т. Ртуть и амальгамы в электрохимических методах анализа // Изв.АН КазССР.-1956.-Т.9.-№3.-С.63- 65.
  5. Гладышев В.П. Сб.:Электрохимические и физико-химические свойства амальгамных систем. - Алма-Ата: Наука, 1973. - Вып. 35. - 291 с.
  6. Сперанская Е.Ф. Сб.:Электрохимические исследования на твердых и жидких электродах и физ.-хим.свойства амальгам. - Алма-Ата: АН КазССР, 1984. - Вып.63. - 173 с.
  7. Сперанская Е.Ф. О механизме выделения водорода на ртутном и амальгамном электродах при электролизе кислых растворов некоторых многозарядных ионов // Электрохимия.-1967. - Т.3. - №10. - С. 842-849.
  8. Сперанская Е.Ф. Электрохимические процессы на ртутном и амальгамном электродах. - Алма-Ата: Наука, 1978. - 232 с.
  9. Iantes A., Lust K., Lust E .The adsorption of organic compounds on singlecrystal electrodes from Sb, Bi and Cd. // 6th Int. Frumkin Sump.”Fundam Aspects Electrochem.”: Abstr. - M.: 1995. - P. 27-35.
  10. Баймаков Ю.В., Журин А.И. Электролиз в гидрометаллургии. - М: Металлургия, 1977. - 335 с.
  11. Демеев Б.Б. Влияние ПАВ на разряд-ионизацию меди на ртутном и твердом электродах: Дисс. ... канд. хим. наук - Алма-Ата, 1986. - 204 c.
  12. Фрумкин А.Н. Потенциалы нулевого заряда. - М : Наука, 1979. - 260 с.
  13. Бонд А.М. Полярографические методы в аналитической химии. - M: Химия, 1983. - 328 с.
Год: 2017
Город: Алматы
Категория: Медицина