Поиск

Вход на сайт

Категории раздела

Острый парапроктит [5]
Среди проктологических заболеваний одно из ведущих мнст занимает парапроктит.

Календарь

«  Май 2017  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031

Статистика


Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Медицинская энциклопедия   Э  Ю  Я  У  Х  Ц
    Углерод  — химический элемент главной подгруппы IV группы периодической системы Д. И. Менделеева; важнейший биогенный элемент, составляющий основу органических соединений, к-рые участвуют в построении живых организмов и поддержании их жизнедеятельности.

  

    Из атомов углерод состоит скелет молекул белков, углеводов, нуклеиновых кислот, липидов, витаминов, гормонов, различных медиаторов и др. Возникновение жизни (Жизнь) на Земле рассматривают как сложный процесс эволюции углеродистых соединений. Источниками углерод на Земле служили метан и цианистый водород HCN (Синильная кислота) первичной атмосферы. С возникновением жизни единственным источником углерод для образования органического вещества биосферы является углекислый газ биосферы. В зависимости от хим. формы углерода, используемой живыми клетками, последние делят на аутотрофные и гетеротрофные. Аутотрофные клетки в качестве единственного источника углерод могут использовать СО2, образуя из него все углеродсодержащие компоненты клетки; к ним относятся все фотосинтезирующие клетки (Фотосинтез) и нек-рые бактерии. Гетеротрофные клетки не способны усваивать СО2 и должны получать углерод в виде относительно сложных восстановленных органических соединений; к таким клеткам относятся клетки высших животных и большинство микроорганизмов. Зеленые растения осуществляют фотосинтез— образование из атмосферного СО3 органических веществ благодаря лучистой энергии Солнца (ежегодно посредством фотосинтеза на Земле ассимилируется ок. 100 млрд. т СО2).

  

   Микроорганизмы, усваивающие СО2 путем так наз. хемосинтеза, используют для образования органических соединений энергию окисления неорганических веществ. Органические соединения и кислород, образуемые аутотрофными организмами, служат для поддержания жизнедеятельности гетеротрофов (Пищевые цепи). В процессе жизнедеятельности живых организмов, в основном за счет тканевого дыхания ( Окисление биологическое), органические соединения подвергаются окислительному распаду и СО2 высвобождается в окружающую среду. Превращение части органических соединений в СО2 возвращающегося в атмосферу, осуществляется также при гниении, брожении, горении и др. Оставшееся органическое вещество превращается в сапропель, гумус, торф, к-рые дают начало другим так наз. каустобиолптикам — углям, нефти, газам. Таким образом осуществляется круговорот углерод в природе. В активном круговороте углерод участвует лишь небольшая его часть. Ежегодное образование углерод в виде органической массы составляет 1,5-1011 т. Годовой баланс углерод для атмосферы определяется гл. обр. количеством углерод используемого на формирование массы растений, и СО3, поступающего в атмосферу при разложении органического вещества почвы; значительное количество СО2 выделяется также при вулканической деятельности. Повышение содержания CO., в атмосфере вызывает повышение температуры воздуха (так наз. парниковый эффект). При повышении температуры масса растений увеличивается, снижая концентрацию СО2 в атмосфере; происходит также ускорение разложения органического вещества до СО2. Хозяйственная деятельность человека. приводящая к выделению СО3 в процессе сжигания топлива и работы силовых установок, а также уничтожение лесов вызывают дисбаланс потоков углерод из атмосферы к растениям и из почвы в атмосферу, к-рый, в свою очередь, приводит к изменениям концентрации СО2 в атмосфере и температуры воздуха. Углерод  имеет два стабильных изотопа с массовыми числами 12 (98,89%) и 13 (1,11%), а также шесть радиоактивных изотопов с массовыми числами 9, 10, 11, 14, 15, 16. Пять из этих изотопов ультра-короткоживущие с периодами полураспада, исчисляющимися секундами и минутами, один из них — короткоживущий изотоп С (период полураспада 20,38 мин.) нашел применение в биол. исследованиях и в радиоизотопной диагностике. Соединения, меченные  14С (период полураспада 5730 лет), широко используют в биохимии, физиологии растений и животных, фармакологии, микробиологии и других областях биологии и медицины. С их помощью, в частности, выяснен механизм важных стадий фотосинтеза; меченные 14С соединения успешно применяют в изучении строения молекул белков и нуклешговых к-т, механизма синтеза и обмена нуклеиновых к-т, белков, жиров, углеводов и нек-рых других биологически активных веществ в живом организме. 14С постоянно образуется в атмосфере Земли из азота под действием нейтронов космического излучения и содержится в ней в концентрации ок. 2*10-10% по массе, участвуя в общем круговороте углерод. Образующийся в атмосфере  14С усваивается растительными и животными организмами, а после их гибели содержание в них 14С уменьшается по закону радиоактивного распада. На этом основан нашедший широкое применение метод радиоуглеродного датирования, т. е. определения возраста разного рода веществ и предметов биогенного происхождения, а также геологических образований карбонатной природы.

   Искусственно14С получают путем длительного облучения нейтронами в ядерных реакторах азотсодержащих мишеней. Отечественной промышленностью выпускаются многочисленные соединения, меченные 14С. Короткоживущий изотоп 11С обычно получают на циклотроне бомбардировкой мишеней, содержащих бор, протонами или дейтронами, выделяют из проточных газовых мишеней в виде 11СО или 11СО2. и применяют в медицине (Радиофармацевтические препараты).

   В природе углерод встречается в свободном виде и в виде соединений с другими элементами. Известны кристаллические модификации углерод: кубическая — алмаз и гексагональные — графит п лонсдейлит (Полиморфизм в химии). Графит представляет собой серо-черную непрозрачную мягкую массу. Углерод в виде кокса, сажи, древесного угля обладает неупорядоченной аморфной структурой, в основе строения к-рой лежит структура мелкокристаллического графита. Алмаз — исключительно твердое кристаллическое вещество. Лонсдейлит обнаружен в составе метеоритов и получен искусственно. Карбин — искусственно полученная форма углерод, представляет собой мелкокристаллический порошок черного цвета, в структуре к-рого цепочки атомов углерод уложены параллельно друг другу. Алмаз и графит широко применяют в технике, промышленности, а также в медицине и мед.-биол. исследованиях. «Аморфный» углерод используют как топливо и как восстановитель в металлургии, в медицине и мед.-биол. исследованиях — как эффективный адсорбент.

   По распространенности на Земле углерод занимает 13-е место, а на Солнце — 4-е место (после водорода, гелия и кислорода). Углерод обнаружен также в космосе. Содержание углерод в земной коре составляет 2,3*10-2 % по массе. В биосфере концентрация углерод значительно выше. В живом веществе углерод содержится ок. 18%, в древесине — 50%, каменном угле — 80%, нефти — 85%, антраците — 96%. В атмосфере углерод присутствует гл. обр. в виде СО, (0,03% по объему). В земной коре наиболее распространенными неорганическими соединениями углерод являются соли угольной кислоты, карбонаты и бикарбонаты. Многие минералы являются карбонатами металлов. Карбонаты и бикарбонаты щелочных металлов и щелочноземельных металлов, а также большое количество диоксида углерода растворено в водах земной гидросферы. В земной коре находятся обширные запасы органического углерод в составе каменных и бурых углей, торфа, горючих сланцев, нефти, асфальта, горючих газов. В сухом веществе растений углерод содержится 45%, а в организме животных — ок. 60% (по другим данным, содержание углерод  в живых организмах в пересчете на сухое вещество составляет 34,5—40% у водных растений и животных, 45.4— 46,5% у наземных растений и животных, 54% у бактерий).

    В соединениях углерод проявляет валентности. В обычных условиях углерод химически инертен, а при высоких температурах способен соединяться со многими элементами, проявляя сильные восстановительные свойства. Известны соединения углерод с галогенами — галогениды, в т. ч. Соединение углерод с азотом и водородом  — синильная к-та и цианистые соединения (Синильная кислота) относятся к сильнейшим ядам. При непосредственном взаимодействии с металлами углерод образует карбиды, широко используемые в промышленности (напр., карбид кальция СаС2). Соединение углерод с кремнием — карборунд твердости уступает только алмазу. С кислородом  углерод образует токсичный оксид углерода СО ( Окись углерода), диоксид углерода С02 ( Ангидрид угольной кислоты) и недооксид углерода С3О2. При растворении СО, в воде получается угольная к-та, играющая большую роль в поддержании кислотно-щелочного равновесия в организме человека и животных. Особый интерес представляют соединения углерод с водородом — углеводороды. Большинство известных органических соединении можно считать производными углеводородов, в к-рых один илп несколько атомов водорода замещены атомами или группами атомов других элементов. Возникновение огромного числа соединений У., изучаемых органической химией, обусловлено уникальной способностью атомов углерод образовывать прочные цепи и циклы, основанные на стабильных углерод-углеродных связях. Углерод образует также двойные и тройные связи. Углерод возникают каркасы бесчисленного множества органических молекул: линейных, разветвленных, циклических. Вследствие легкого образования связей углерод с кислородом, водородом, азотом п серой в органические молекулы может включаться значительное число различных функциональных групп. Спаренные электроны образуют вокруг каждого атома углерод тетраэдрическую конфигурацию, поэтому разные типы органических молекул обладают трехмерной структурой. Одной из причин разнообразия органических соединений является их изомерия. Ни один из известных хим. элементов, кроме углерод, не может быть основой для стабильных молекул со столь разнообразными конфигурациями, размерами и функциональными группами.

    В медицине элементарный углерод под названием «уголь активированный» (Carbo activatus), или «Карбэлен» (Carbolenum), применяют при диспепсии, .метеоризме, пищевых и других отравлениях в качестве лекарственного средства. Соединения элементарного углерод, напр. его диоксид, используют в анестезиологии, дерматологии и других областях медицины.

   H. В. Гуляева; В. В. Бочкарев (рад.).

 

 

-->