Prehľad biologických a toxikologických vlastností prvkov a anorganických zlúčenín
Chemická 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:
· typ disperse ® rozpustnost a disociabilita
· typ a počet funkčních skupin
· těkavost
- vstupní bráně (způsob podání):
· GIT – p.o.
· kůže
· plíce
· parenterálně – injekčně i.v., i.m., s.c.;rektálně; vaginálně; uretrálně;
uretrálně; spojivkový vak, zevní zvukovod při porušení bubínku
- expozici – na dávce, době a podmínkách kontaktu Ţ hloubka účinku a reversibilita
· akutní otrava ® vysoká dávka po krátkou dobu
· chronická otrava ® nízké dávky po dlouhou dobu (opakovaně)
· reversibilní
typu interakce a délce působení
· irreversibilní
- 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.“
Zákon rozlišuje:
I. Jedy – definice viz výše
1. Zvláště nebezpečné jedy – 65 látek (např. arsen a jeho sloučeniny, kyanovodík a kyanidy kovů, strychnin, tetraethylolovo, methanol atd.) + 36 pesticidních látem (organofosfáty)
2. Ostatní jedy – 150 chemických látek (včetně pesticidů) – anilin, bromoform, dusitany, kys. šťavelová
II. Zdraví škodlivé látky
1. Žíraviny – kyseliny a hydroxidy
2. Omamné látky vzniká návyk – 3 skupiny
I. skupina – 95 látek (např. marihuana/hašiš – THC, kokain – „crack“, morfin)
II. skupina – 10 derivátů kodeinu a morfinu (kodein)
III. skupina – 5 látek (heroin)
3. Psychotropní látky – 4 skupiny
I. skupina – LSD, psiloscibin, deriváty amfetaminy
II. skupina – fenmetrazin, amfetamin a jeho deriváty, methylfenidát a další
III. skupina – barbituráty (pentobarbital)
IV. skupina – benzodiazepiny (např. diazepam), barbituráty (např. fenobarbital)
KYSELINY A ZÁSADY
Kyseliny, zásady a hydrolyzující soli = agresivní látky Ţ 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
* anorganické koncentrované kyseliny Ţ důsledky těžší než u organických kyselin
* srážejí proteiny ® koagulační nekrosy Ţ suchý, ohraničený příškvar - prognosticky méně závažné - menší sklon k hojení keloidem
* působí převážně místně ® poleptání I. - III. stupně;
* poškození oka Ţ ulcerace až perforace rohovky oslepnutí
* při požití p.o. ® poleptání sliznic, možnost celkového působení acidóza, příp.
šok
* možnost vzniku stenóz a striktur jícnu
H2SO4 - koncentrovaná kyselina ® termální efekt a extremní dehydratace Ţ vystupňované důsledky ® zhnědnutí až zčernání (zuhelnatění)
HNO3 - zažloutnutí tkáně = xantoproteinová reakce ® nitrace aromatických aminokyselin
HF
a) dráždivý plyn kapalnící při 19,5°C
– 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
b) kys. fluorovodíková = vodný roztok HF (KHF 1000x nižší než HCl)
– užívá se k odrezování, leptání skla a při výrobě polovodičových čipů
- toxický efekt je důsledkem působení vysoce reaktivního I-
· 50 – 70 % - vysoce toxická a vyvolává okamžitou bolest
· 20 – 40 % - počáteční slabá bolest, ale má za následek hluboké poškození během 1 – 8 hod.
· 5 – 15 % - většinou nevyvolává bolest, ale může způsobit za 12 – 24 hod. opožděné poškození
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 Ţ vznik CO2 riziko perforace, ale MgO2
- při poruše acidobazické rovnováhy Ţ 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.) Ţ mokvání až rozbřednutí tkáně ® šedobíle zbarvená kolikvační nekróza Ţ průnik do hloubky
- hojení defektů zdlouhavé s tendencí ke vzniku keloidních deformujících jizev
- při poleptání GIT Ţ 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 Ţ 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 Ţ energetické děje, syntetické a biotransformační procesy
H+ - účast na syntéze ATP Ţ H+-ATPasová pumpa; udržování acidobazické rovnováhy v pufračních systémech
- tvorba HCl v žaludku (kyselost žaludeční šťávy) Ţ H/K-ATPasová pumpa
Hydridy:
H2S, PH3, AsH3, B2H6 - značně toxické
LiH, NaH, KH - alkalické ® silně leptavé
H2O - dipólové molekuly - klastry [(H2O)20]
- základní polární rozpouštědlo Ţ iontové i molekulové roztoky
- médium (prostředí) pro veškeré metabolické procesy
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 Ţ 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) Ţ odstraňovány iontoměniči - katexy a anexy.
Voda apyrogenní (Aqua apyrogenes) - destilovaná nebo deionizovaná voda zbavená pyrogenů - používá se k přípravě injekčních a infúzních roztoků.
Lithium - nejlehčí kov, lehčí než voda - bouřlivá reakce s H2O:
Li + H2O ® LiOH + H2
Li+: - antagonista Na+ ® diuretické účinky LiCl (Lithium chloratum) - při otravách Li+ je Na+ antidotem
- stabilizace buněčných membrán Ţ 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 Ţ dříve léčba hyperurikemického sy. a dny
Li2CO3 (Lithium carbonicum) – špatně rozpustný v H2O a dobře v kyselinách
- tlumí CNS (ospalost) Ţ 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 Ţ zástava srdce v diastole
KClO3 – silné oxidans ® dříve jako kloktadlo
KClO4 - velmi málo rozpustný ve vodě
2.A. Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra
Berylium (Beryllium):
- vysoce toxické i v prachu - dlouhá latence Ţ 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 Ţ 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 Ţ důležitý pro řadu metabolických procesů, kterých se účastní ATP (proteosyntéza, sacharidový metabolismus
- předávkování (především i.v.) Ţ snížená aktivita ATPasových pump (Na+/K+, H+, Ca2+) a s nimi spřažených transportních mechanismů ® útlum dráždivosti nervového systému - narkóza, svalová ochablost
- nedostatek Ţ 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 Ţ 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 Ţ 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 Ţ 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
III.A.: B, Al, Ga, In, Tl
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
IV.A: C, Si, Ge, Sn, Pb
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
· saturace Hb:
- 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 Ţ 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 Ţ neresorbuje se
Fosforečnany: HPO / H2PO /PO Ţ 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
Vizmut (Bismuthum): rozpustné sloučeniny toxické - gastroenteritida a bolest hlavy
Bi(OH)2NO3 - zásaditý dusičnan vizmutitý, Bi2(CO3)3 - nerozpustné sloučeniny
- adstringentní účinky
VI.A: O, S, Se. Te
O3: toxický O + O2
Kyslíkové radikály – úzce spojeny se vznikem kyslíkové atmosféry na Zemi
a) superoxidový anion (superoxid) - O2×-
b) hydroxylový radikál - ×OH
c) peroxylový radikál - ROO×
d) alkoxylové radikály - RO×
e) oxid dusnatý - NO
f) peroxid vodíku - H2O2
g) singletový kyslík - 1O2
h) kys.
chlorná - HClO
i) ozon - O3
H2O2: 3% - desinfekční prostředek
33% - leptá
Síra (Sulphur):
Sirný květ (Sulphur precipitatum): použití v dermatologii
BAL (British Anti-Lewsite, Dimercaprol): SH SH
CH2 CH2 CH2 OH
- antidotum proti těžkým kovům
H2S – sulfmethemoglobin a inhibice dýchacího řetězce vazbou na Fe3+ cytochrom
Oxidy síry:
SO2 - s H2O ® kys. siřičitá, H2SO3 (Acidm sulfurosum)
SO3 - s H2O ® kys. sírová, H2SO4 (Acidm sulfuricum)
Sírany:
Na2SO3 - Sal mirabile Glauberi
MgSO4 - projímavé a choleretické účinky
Thiosírany: - projímavé a choleretické účinky
Na2S2O4 - antidotum při otravách kyanidy
Selen (Selenium):
- pára jsou toxické - zápach po česneku
- stopový prvek ® superoxiddismutasa
H2Se: toxický - zápach po česneku - poškození, jater, ledvin, GIT, srdce, plic;
- u chronické otravy - riziko hepatocelulárního a plicního karcinomu
Na2SeO3 - nausea, zvracení, bolesti v břiše - selenóza (u dobytka)
Se4+ - kofaktorem superoxiddismutasy - antioxidační enzym
VII.A: F, Cl, Br, I, At
Fluor (Fluorum) - bledězelený plyn pronikavého a dráždivého zápachu
- zkapalnitelný při teplotě < -187° C (žlutavá kapalina)
- biogenní prvek ® kosti (3 - 4 %)
- nejreaktivnější ze všech nekovů - energické oxidans ® za normální teploty se slučuje téměř se všemi kovy i nekovy
F- (Salia fluorata) - normální a hydrogenfluoridy (kyselé)
- impregnace dřeva
- dezinfekce v lihovarnictví (zamezení mléčného a máselného kvašení)
- koncentrace v séru 20 mg/L
- toxické - resorpce během 30 min. - přímá cytotoxicita, hypokalcemie, hypomagnesemie a hyperkalemie ® metabolizace přes kys. fluorooctovou na fluorocitrát (inhibitor akonitasy) ® inhibice Krebsova cyklu (oxidativní fosforylace) i glykolýzy - smrtelná dávka > 32 mg/kg fluoridu (16 mg/kg - 3-leté děti)
- antagonista Ca2+ ® zvýšená dráždivost myokardu (arytmie) a kosterního svalstva ® tetanie
- zvýšený přívod F- ® fluorosa - porucha ukládání Ca2+ do skloviny a kostí (porucha osifikace) ® vznik nerozpustného CaF2
- antikoagulační účinky ® vznik nerozpustného CaF2
- antidotum: Ca2+ (p.o. nebo i.v. - 0,1 - 0,2 mg/kg)) + MgSO4 (i.v. - 1 - 2 g/kg); první pomoc ® mléko
NaF - fluorace vody a zubních past ® snížení rozpustnosti a zpevnění zubní skloviny - ochrana před zubním kazem
CaF2.Ca3(PO4)2 (fluoroapatit) - na povrchu zubní skloviny
CaF2.Ca2(OH)(PO4)2 (fluorohydroxylapatit) - součást kostní hmoty i zubů
Fluorofosfáty - insekticida a bojové chemické látky
Fluoroacetát a fluoroacetamid - jedny z nejtoxičtějších látek
Chlor (Chlorum) - žlutavý, dráždivě zapáchající, obecně toxický (mikroorganismy, rostliny, živočichové) plyn - težší než vzduch
- 1. bojový dusivý plyn v historii lidstva v r. 1916 na francouzském bojišti (u Yprů) ® smrtí během několika minut při koncentraci 0,5 obj. % ve vzduchu
10-4 obj.
% ve vzduchu - dráždí sliznice dýchacích cest
10-3 obj. % ve vzduchu - leptá sliznice dýchacích cest + pneumonie
10-2 obj. % ve vzduchu - po delším působení smrtí
- chemický průmysl
- bělidlo
- dezinfekce pitné vody a plaveckých bazénů
- desinfekce odpadních vod infekčních provozů (nemocnice, kafilérie atp.)
- Cl2 v H2O ® Aqua chlorina - dá se vypudit varem
- účinkem světla ® dismutační hydrolýza na HCl a kys. chlornou:
Cl2 + HOH ® HCl + HClO
Chlorovodík, HCl - silně dráždivý a leptavý plyn ® vodný roztok = kyselina chlorovodíková, HCl (36 % - dýmavá), Acidum hydrochloricum (fumare)
Acidum hydrochloricum concentratum - 24,0 - 26,0 % HCl
Acidum hydrochloricum dilutum - 10,5 - 11,4 % HCl
Cl- - biogenní a netoxický anion ECT i ICT
- koncentrace v plasmě = 100 - 103 mmol/L
- 0,15 mmol/l (0,9 %) roztok NaCl = fyziologický roztok - izotonický s krevní plasmou
Cl2O, oxid chlorný - žlutochnědý ostře zapáchající dráždivý plyn
- ve vodě se rozpouští na bezbarvou kyselinu chlornou, HClO (Acidum hypochlorosum)
Cl2O + H2O ® 2 HClO
· snadno se rozkládá
2 HClO ® 2 HCl+ O2
Chlornany (Salia hypochlorosa) - soli kys. chlorné
- dezinfekční, oxidační, bělící a chlorační účinek
- NaClO a chlorové vápno, Ca(Cl)OCl ® letají sliznice a po delší expozici i kůži
ClO2 - žlutý plyn dusivého zápachu, těžší než vzduch, velmi nestálý a explosivní
- vzniká rozkladem chlorečnanů konc. H2SO4
Chlorečnany (Salia chlorica) - soli kys. chlorečné, HClO3 (Acidum chloricum)
- kys. chlorečná - silná kyselina - existuje pouze v roztoku (max.
40 %) - bezbarvý, oxidační vlastnosti
- silná oxidancia ® dezinfekční účinek (dříve kloktadla a ústní vody)
- explozivní ® součásti výbušných směsí a hlaviček zápalek
- toxické ® oxidace -SH skupin na -S-S- můstky a hemoglobinu na methemoglobin ® hemolýza s poškozením ledvin
· cyanosa, anurie, nausea, zvracení, průjem, bolesti v břiše, křeče
· smrtná dávka cca 7,5 - 15 g (dospělí), 1 - 5 g děti (dle věku)
- používají se jako herbicidy (Travex = NaClO3)
Oxid chloristý, Cl2O4 - nejstálejší ze všech oxidů chloru - olejovitá kapalina - nárazen nebo zahříváním vybuchuje (explosivní)
Kyselina chloristá, HClO4 - nestálá ostře zapáchající, dýmavá, bezbarvá kapalina,
- jako vodný roztok ® stálá silná kyselina se slabými oxidačními účinky
- používá se k mineralizaci
Chloristany (Salia perchlorica) - silná oxidancia
Brom - hnědá dýmavá a silně leptavá červenohnědá kapalina - páry dráždí a leptají dýchací cesty
- poleptání sliznic i kůže se špatně hojí
- smrtící množství par ve vzduchu = 4 x 10-3 obj. %
- rozpustný ve vodě (3,5 %) ® bromová voda ( Aqua bromi) - používá se k bromacím
- rozpustný v organických rozpouštědlech (ether, alkoholy, sirouhlík)
- biogenní prvek ® ve šech tělních tekutinách - krev, cerebrospinální mok a orgánech - zejména hypofýza, nadledviny
- ve formě bromidů v mořské vodě ® hromadí se bílkovinách mořských živočichů a rostlin jako dibromtyrosin (kys. bromgorgová)
Br- - sedativní účinek (tlumí CNS)
- dlouhodobé podávání ® bromismus a acne bromina
Ostatní anorganické sloučeniny bromu ® podobné vlastnbosti jako sloučeniny chloru.
Iod - krystalický - šedočerné kovově lesklé krystalky (tabulky) - sublimuje (fialové páry)
- leptá kůži i sliznice ® roztoky se používají zředěné
- téměř nerozpustný ve vodě, ale rozpustný v iodidech = Lugolův roztok (Solutio Lugoli s. Sol. iodi aquosa)
- rozpustný v organ. rozpouštědlech a EtOH = iodová tinktura (Sol. iodi spirituosa)
- oxidans ® dezinfekční účinky i organické sloučeniny
- relativně silný alergen
I- - biogenní anion nezbytný pro činnost štítné žlázy ® denní požadavek 100 - 150 mg
- nedostatek ® hypofunkce - spojena se strumou ("vole") a myxedem ® kretenismus - vrozený nedostatek I-
- zvýšený přísun ® hyperfunkce - katabolicky laděný metabolismus ® hubnutí
I.B: Cu, Ag, Au
Měď (Cuprum)
- páry (při sváření) toxické ® dráždí dýchací cesty, horečka, nausea, hemoragická gastroenteritis
Cu2+ - biogenní kation
- nezbytný pro funkci ceruloplasminu
- kofaktor řady enzymů a centrální kation v hemocyaninech a oxidoredukčních enzymech
- větší množství toxické ® horečka, nausea, hemoragická gastroenteritis
· smrtelná dávka cca 10 g rozp. měďnaté soli
- adstringentní a fungicidní účinky
Stříbro (Argentum)
Ag+ - v malém množství ® baktericidní, germicidní a adstringentní účinky
- větší p.o.
množství toxické ® "argyrie" - modročerné zbarvení sliznic, spojivek i kůže ® interakce s proteiny ® denaturace
· smrtelné množství 2 g
AgNO3 - "Lapis infernalis" - leptá
Argentum diacetyltannicum albuminatum (Targesin) a
Argentum proteinatum ® stabilizovaný kolidní roztok Ag - adstringentní a nedráždivý antiseptický účinek
Zlato - ušlechtilý kov ® použití ve stomatologii
Organokovové sloučeniny se používají k "chrysiotherapii" chronické polyarthritidy v reumatologii
- toxické ® fibrosa plic a ledvin
II.B: Zn, Cd, Hg
Zinek
Zn2+ - mikrobiogenní kationt
- aktivátor enzymů
- stabilizátor zásobních forem insulinu (preproinsulinu a proinsulinu)
- nezbytný pro vazbu transkripčních faktorů na DNA ("Zinc-fingers")
- nedostatek ® zpomalení růstu a kožní poruchy
- fytát blokuje resorpci Zn2+, ale i Fe2+
ZnO (Zincum oxidatum) - dermatologikum - součást zásypů
ZnSO4 (Zincum sulfuricum) - adstringens
Zincum undecylenicum - antimykotikum
Kadmium - kompetice s Zn ® antagonista
Použití: galvanické pokovování, pájka na pájení Al, složka lehce tavitelných slitin, antioxidant při poniklovávání, NiCd-baterie, reaktorové kontrolní tyče
Sloučeniny: oxid kademnatý (CdO); uhličitan kademnatý (CdCO3); chlorid kademnatý (CdCl2);síran kademnatý (CdSO4); sulfid kademnatý (CdS).
Použití: ve fosforescenčních vrstvách TV obrazovek, v pigmentech do skel a emailů, barviva a tisk, v polovodičích a usměrňovačích.
Toxikologie: nejčastější exposice Ţ inhalační - velikost částic výrazněji determinuje toxicitu než chemická forma
Cd moduluje funkci gonád i gonadotropinů ® ovlivňuje fertilitu (plodnost)
Cd + CdO: páry toxičtější než prach ® iritace dýchacích cest
akutní inhalační exposice:
· 40 - 50 mg/m3 1 h nebo 9 mg/m3 5 h ® fatální průběh
· nasopharyngeální a bronchiální iritace až plicní edém
· případně bolesti hlavy, třesavka,
· svalová bolest,
· nausea, zvracení a průjmem
chronická exposice:
· inhalační - snížená funkce plic ® emfysem (rozedma plic)
· nefrotoxicita ® hypertenze
· potenciální kancerogenita (plíce, prostata)
· anémie se zvýšenou aktivitou porfobilinogensynthasy (ALA-dehydratasy)
· osteoporosa nebo osteomalacie ® patologické fraktury
· bolesti v kloubech a v zádových svalech – „itai-itai“ (au-au nebo bolí bolí) – při perorální otravě
· ostatní projevy ®, žluté zbarvení zubů, rýma (rhinitis), případně ulcerace nosního septa, poškození čichového nervu až anosmie
Vylučování – velmi pomalé
Rtuť (Hydrargyrum, Mercurium)
– kapaliný kov, snadno se vypařuje:
· saturace vzduchu parami rtuti:
při 20° C je 15 mg/m3
při 40° C je 68 mg/m3
Použití rtuti:
kovová rtuť: k výrobě teploměrů, tlakoměrů, výbušnin (rozbušek - detonátorů), svítidel - výbojky (zářivky), elektrických časových spínačů a baterií
sloučeniny - merkuriály
soli rtuti (anorganické merkuriály):
při výrobě plstěných materiálů, barev,.
organokovové sloučeniny merkuriály: dimethyl- a diethylrtuťnaté sloučeniny ® k moření obílí pro setí.
Medicinské využití rtuti:
a) stomatologie: amalgámy (slitiny Hg + kovů) – slitina Hg + Ag
b) dermatologie: nyní obsolentní
HgO (červený) – Ung. luteoli,
HgS,
NH2HgCl (amid-chlorid rtuťnatý – nerozpustný bílý precipitát), Hg(NH3)2Cl2
Hg2Cl2 - chlorid rtuťný (kalomel) - dříve jako projímadlo a diuretikum
c) desinfekce:
HgCl2 – dříve k desinfekci teploměrů a nástrojů (časté otravy)
Hg(O)CN (kyanid-oxid rtuťnatý; hydrargyrum oxycyanatum)
organické sloučeniny:
· dříve jako diuretika ® inhibice tubulárních transportů (zpětné resorpce) – pro toxicitu se již nepoužívají
· antiseptika
Toxicita rtuti – interakce se skupinami –SH proteinů, enzymů ® inhibice, poškození funkce buněčných membrán
Kovová rtuť:
tekutá rtuť (Hg0) Ţ špatně resorbovatelná – netoxická
páry Hg (Hg0) – limitní koncentrace 0.05 mg/m3 Ţ monoatomární a lipofilní ® přenos do CNS a oxidace na Hg2+, resp. HgCl2,
– expoziční limit 0.05 mg/m3
Sloučeniny: expoziční limit = 0.05 mg/m3
rtuťné soli (Hg ) – nerozpustné (až na výjimky) ® netoxické (pouze při dlouhodobé expozici)
Hg2Cl2 – nerozpustný
Hg2SO4 – nerozpustný
Hg2(NO3)2 – rozpustný ® toxický, leptavý – rychlá oxidace na Hg(NO3)2 – rozpustný ® toxický, leptavý
rtuťnaté soli (Hg2+) – rozpustné ® toxické
– smrtelná dávka (HgCl2) cca 1–4 g
HgCl2 – rozpustný, ale nedisociuje
Hg(NO3)2 – rozpustný a disociuje
Hg(ClO4) 2– rozpustný a disociuje
organické sloučeniny (merkuriály)
· rtuťová antiseptika (acetomeroctol, bromochrom, thiomersal, merbromin, mercocresol, nitomersol, phenylrtuťnaté soli a estery - merthiolat) – rozpustná ® 2 – 4 x toxičtější než HgCl2 anorganické soli
· rtuťová diuretika – rozpustná ® toxicita stejná jako u HgCl2
· alkylmerkuriály ® toxičtější než HgCl2
ETHYLHYDRARGYRIUMICHLORID
- expoziční limit = 0.01 mg/m3
- denní limit v potravě - 0.5 mg/kg
- týdenní limit kontaminovaných potravin nesmí překročit 0.5 kg/týden
Akutní otravy:
1. při požití rtuťnatých solí
- kovová chuť, žízeň, kruté bolesti v břiše, zvracení krvavý průjem
- při požití HgCl2 ® poleptání jícnu, žaludku příp. střeva ® stenóza
- selhání ledvin Ţ smrt na urémii
2. Inhalace vysoké koncentrace par
- dyspnoe, kašel, horečka, nausea, zvracení, průjem, nausea, zvracení, průjem, stomatitis, slinění (salivace) a kovová chuť
- může přejít do nekrotizující bronchitidy, pneumonie, plicního edému a pneumothoraxu
- acidosa, poškození ledvin ® selhání ledvin
3. Inhalace těkavých organických rtuťnatých sloučenin ve vysokých koncentracích ® kovová chuť, závrať, nezřetelná řeč, průjem, později bezvědomí
4.
Alkylrtuťnaté sloučeniny - koncetrace v CNS ® ataxie, chorea, athetosa, třes a křeče
Chronická otrava: dlouhodobá exposice k nízkým dávkám
1. Injekce nebo požití sloučenin rtuti:
a) nerozpustné nebo špatně disociující anorganické soli včetně Hg2Cl2 a organické sloučeniny
* kopřivka (urticaria) ® mokvavá drmatitida
* stomatitida, salivace
* průjem
* anémie, leukopénie
* poškození jater
* poškození ledvin
* polyneuropatie
2. Inhalace rtuťových par, prachu sloučenin rtuti, par těkavých organických rtuťnatých sloučenin nebo absorpcí kůží:
merkurialismus:
* třes
* stomatitida a salivace, vypadávání zubů
* tmavý lem na zubech kolem dásní
* nefropatie
* průjem
* ztráta na těl. hmotnosti
* polyneuropatie – bolesti a necitlivost v končetinách, bolesti hlavy
* psychické změny – deprese, úzkost, nespavost, podrážděnost, halucinace, mentální úpadek
Terapie:
· hemodyalýza
· chelatační látky – dimerkaprol, penicilamin ® do poklesu hladiny Hg v moči pod 50mg/24 h
nejsou účinné proti poškození CNS při otavách alkyl-rtuťnatými sloučeninami
III. B: Sc, Y, La, Ac
Toxikologicky bezvýznamné
IV. B: Ti, Zr, Hf
Toxikologicky bezvýznamné
V. B: V, Nb, Ta
V - neesenciální stopový prvek
Sloučeniny: V+ ® V6+
V2O5 – prach a páry dráždí dýchací cesty
V4+ - špatně se resorbují z GIT ® reversibilní vazba na transferrin
V2(SO4)4 - insulin-potenciační efekt, zvýšení svalové hmoty
Nb, Ta ® toxikologicky bezvýznamné
VI. B: Cr, Mo, W
Cr – stopový biogenní prvek
Sloučeniny:
Cr3+ – insulin-potenciační efekt, zvýšení svalové hmoty, snižuje hladinu cholesterolu
Cr1+, Cr2+, Cr6+ a dvojchroman – dráždivý účinek na dýchací cesty a kůži ® kontaktní ekzém a alergie
Mo – stopový prvek ® Mo6+ – kofaktor xanthihoxidasy/reduktasy a dalších
W – toxikologicky bezvýznamný
VII. B: Mn, Tc, Re
Mn – MnO2 – poškození nervového systému
Tc, Re – toxikologicky bezvýznamné
VIII. B: Fe, Co, Ni
Ru, Rh, Pd
Os, Ir, Pt.
|
