Oddiy haroratda N 2 O - zaif yoqimli hid va shirin ta'mli rangsiz gaz; giyohvandlik ta'siriga ega bo'lib, birinchi navbatda konvulsiv kulgiga sabab bo'ladi, keyin ongni yo'qotadi.
Qabul qilish usullari
1. Ammiakli selitraning ozgina qizdirilganda parchalanishi:
NH 4 NO 3 = N 2 O + 2H 2 O
2. HNO 3 ning faol metallarga ta'siri
10HNO 3 (konk.) + 4Ca = N 2 O + 4Ca(NO 3) 2 + 5H 2 O
Kimyoviy xossalari
N 2 O kislotali ham, asosli ham xossalarni ko'rsatmaydi, ya'ni asoslar, kislotalar yoki suv (tuz hosil qilmaydigan oksid) bilan o'zaro ta'sir qilmaydi.
T > 500 "C da u oddiy moddalarga parchalanadi. N 2 O juda kuchli oksidlovchi moddadir. Masalan, oltingugurt dioksidini sulfat kislotaga suvli eritmada oksidlash qobiliyatiga ega:
N 2 O + SO 2 + H 2 O = N 2 + H 2 SO 4
NO - azot oksidi (II), azot oksidi.
Oddiy haroratda NO rangsiz, hidsiz gaz, suvda ozgina eriydi, juda zaharli (yuqori konsentratsiyalarda gemoglobinning tuzilishini o'zgartiradi).
Qabul qilish usullari
1. Oddiy moddalardan to'g'ridan-to'g'ri sintez faqat juda yuqori T da amalga oshirilishi mumkin:
N 2 + O 2 = 2NO - Q
2. Sanoatda ishlab chiqarish (HNO 3 ishlab chiqarishning 1-bosqichi).
4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O
3. Laboratoriya usuli - suyultirilgan ta'sir. Og'ir metallar uchun HNO 3:
8HNO 3 + 3Cu = 2NO + 3Cu(NO 3) 2 + 4H 2 O
Kimyoviy xossalari
NO tuz hosil qilmaydigan oksiddir (N2O kabi). U redoks ikkilikka ega.
I. NO - oksidlovchi vosita
2NO + SO 2 + H 2 O = N 2 O + H 2 SO 4
2NO + 2H 2 = N 2 + 2H 2 O (portlash bilan)
II. YO'Q - kamaytiruvchi vosita
2NO + O 2 = 2NO 2
10NO + 6KMnO 4 + 9H 2 SO 4 = 10HNO 3 + 3K 2 SO 4 + 6MnSO 4 + 4H 2 O
NO 2 - azot oksidi (IV), azot dioksidi
Oddiy haroratda NO 2 o'tkir hidli qizil-jigarrang zaharli gazdir. Bu -1: 4 nisbatda NO 2 va uning dimer N 2 O 4 aralashmasi. Azot dioksidi suvda yaxshi eriydi.
Qabul qilish usullari
I. Sanoat - oksidlanish YO'Q: 2NO + O 2 = 2NO 2
II. Laboratoriya:
kons. harakati. HNO 3 og'ir metallar uchun: 4HNO 3 + Cu = 2NO 2 + Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O
nitrat parchalanishi: 2Pb(NO 3) 2 = 4NO 2 + O 2 + 2PbO
Kimyoviy xossalari
NO 2 - kislota oksidi, 2 kislotaning aralash angidridi
NO 2 suv, asosiy oksidlar va ishqorlar bilan reaksiyaga kirishadi. Ammo reaktsiyalar oddiy oksidlar bilan bir xil tarzda davom etmaydi - ular doimo oksidlanish-qaytarilishdir. Bu CO bilan kislota yo'qligi bilan izohlanadi. (N) = +4, shuning uchun NO 2, suvda eriganida, 2 kislota - azot va azot hosil bo'lishi bilan nomutanosibdir:
2NO 2 + H 2 O = HNO 3 + HNO 2
Agar eritma O 2 ishtirokida sodir bo'lsa, unda bitta kislota hosil bo'ladi - nitrat kislota:
4NO 2 + 2H 2 O + O 2 = 4HNO 3
NO 2 ning ishqorlar bilan o'zaro ta'siri xuddi shunday tarzda sodir bo'ladi:
O 2 bo'lmaganda: 2NO 2 + 2NaOH = NaNO 3 + NaNO 2 + H 2 O
O 2 ishtirokida: 4NO 2 + 4NaOH + O 2 = 4NaNO 3 + 2H 2 O
NO 2 juda kuchli oksidlovchi moddadir
Oksidlanish qobiliyati bo'yicha NO 2 nitrat kislotadan ustundir. Uning atmosferasida C, S, P, metallar va ba'zi organik moddalar yonadi. Bunda NO 2 erkin azotga qaytariladi:
10NO 2 + 8P = 5N 2 + 4P 2 O 5
2NO 2 + 8HI = N 2 + 4I 2 + 4H 2 O (binafsha olov paydo bo'ladi)
Pt yoki Ni borligida azot dioksidi vodorod bilan ammiakgacha qaytariladi:
2NO 2 + 7H 2 = 2NH 3 + 4H 2 O
NO 2 raketa yoqilg'ilarida oksidlovchi sifatida ishlatiladi. Gidrazin va uning hosilalari bilan o'zaro ta'sirlashganda katta miqdorda energiya chiqariladi:
2NO 2 + 2N 2 H 4 = 3N 2 + 4H 2 O + Q
N 2 O 3 va N 2 O 5 beqaror moddalardir
Ikkala oksid ham aniq kislotali xususiyatga ega va mos ravishda azot va nitrat kislotalarning angidridlaridir.
N 2 O 3 individual modda sifatida faqat T pl dan pastda qattiq holatda bo'ladi. (-10 0 C).
Harorat oshishi bilan u parchalanadi: N 2 O 3 → NO + NO 2
N 2 O 5 xona haroratida va ayniqsa yorug'likda shunchalik kuchli parchalanadiki, ba'zida u o'z-o'zidan portlaydi.
Azot oʻz birikmalarida turli valentlik koʻrsatishi tufayli bu elementga bir nechta oksidlar xosdir: dinitrogen oksidi, azotning mono-, tri-, di- va pentoksidlari. Keling, ularning har birini batafsil ko'rib chiqaylik.
TA'RIF
Dianitrogen oksidi(kulgan gaz, azot oksidi) - rangsiz gaz, termik barqaror.
Suvda yomon eriydi. Kuchli sovutilganda eritmadan klarat N 2 O×5,75H 2 O kristallanadi.
TA'RIF
Azot oksidi U rangsiz gaz yoki ko'k suyuqlik sifatida mavjud bo'lishi mumkin.
Qattiq holatda u butunlay dimerlanadi (N 2 O 2), suyuq holatda - qisman (≈ 25% N 2 O 2), gazda - juda kichik darajada. Termik jihatdan juda barqaror. Suvda yomon eriydi.
TA'RIF
Azot trioksidi termik jihatdan beqaror ko‘k rangli suyuqlikdir.
Xona haroratida u 90% NO va NO 2 ga parchalanadi va jigarrang rangga aylanadi (NO 2), qaynash nuqtasi yo'q (NO avval bug'lanadi). Qattiq holatda u ionli tuzilishga ega bo'lgan oq yoki mavimsi modda - nitrozil nitrit (NO +) (NO 2 -). Gazda u ON-NO 2 molekulyar tuzilishga ega.
TA'RIF
Azot dioksidi(tulki dumi) jigarrang gazdir.
135 o C dan yuqori haroratda u monomer, xona haroratida NO 2 va uning dimeri (dianitrogen tetroksid) N 2 O 4 ning qizil-jigarrang aralashmasidir. Suyuq holatda dimer rangsiz, qattiq holatda oq rangga ega. Sovuq suvda yaxshi eriydi (to'yingan eritma yorqin yashil rangga ega), u bilan to'liq reaksiyaga kirishadi.
TA'RIF
Azot pentoksidi (azot angidrid) oq rangli qattiq, rangsiz gaz va suyuqlikdir.
Isitilganda u sublimatsiya qiladi va eriydi xona haroratida u 10 soat ichida parchalanadi. Qattiq holatda u ion tuzilishga ega (NO 2 +) (NO 3 -) - nitroil nitrat.
Jadval 1. Azot oksidlarining fizik xossalari.
Azot oksidini olish
Laboratoriya sharoitida dinitrogen oksidi quruq ammiakli selitrani (1) ehtiyotkorlik bilan qizdirish yoki sulfamik va nitrat (73%) kislotalar aralashmasini (2) isitish orqali olinadi:
NH 4 NO 3 = N 2 O + 2H 2 O (1);
NH 2 SO 2 OH + HNO 3 = N 2 O + H 2 SO 4 + H 2 O (2).
Azot oksidi oddiy moddalar azot va kislorodning yuqori haroratlarda (≈1300 o C) o'zaro ta'sirida hosil bo'ladi:
N 2 + O 2 = 2NO.
Bundan tashqari, azot oksidi (II) suyultirilgan nitrat kislotada misning erishi reaktsiyasi mahsulotlaridan biridir:
3Cu + 8HNO 3 = 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.
Azot oksidi (II) va (IV) dan iborat gazlar aralashmasi -36 o C gacha sovutilganda azot trioksidi hosil bo'ladi:
NO + NO 2 = N 2 O 3.
Ushbu birikmani mishyak (III) oksidi (3) yoki kraxmal (4) ga 50% nitrat kislota ta'sirida olish mumkin:
2HNO 3 + As 2 O 3 = NO 2 + NO + 2HAsO 3 (3);
HNO 3 + (C 6 H 10 O 5) n = 6nNO + 6nNO 2 + 6nCO 2 + 11nH 2 O (4).
Qo'rg'oshin (II) nitratning termik parchalanishi azot dioksidi hosil bo'lishiga olib keladi:
2Pb(NO3)2 = 2PbO + 4NO2 + O2.
Misni konsentrlangan nitrat kislotada eritganda xuddi shu birikma hosil bo'ladi:
Cu + 4HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O.
Azot pentoksidi quruq xlorni quruq kumush nitrat (5) ustidan o'tkazish, shuningdek azot oksidi (IV) va ozon (6) o'rtasidagi reaktsiya orqali olinadi:
2Cl 2 + 4AgNO 3 = 2N 2 O 5 + 4AgCl + O 2 (5);
2NO 2 + O 3 = N 2 O 5 + O 2 (6).
Azot oksidining kimyoviy xossalari
Dianitrogen oksidi ozgina reaktivdir va suyultirilgan kislotalar, ishqorlar, ammiak gidrat yoki kislorod bilan reaksiyaga kirishmaydi. Qizdirilganda konsentrlangan sulfat kislota, vodorod, metallar va ammiak bilan reaksiyaga kirishadi. Uglerod va fosforning yonishini qo'llab-quvvatlaydi. ORRda u ham kuchsiz oksidlovchi, ham kuchsiz qaytaruvchi xossalarini namoyon qilishi mumkin.
Azot oksidi suv, suyultirilgan kislotalar, ishqorlar yoki ammiak gidrat bilan reaksiyaga kirishmaydi. Darhol kislorod qo'shadi. Qizdirilganda u galogenlar va boshqa metall bo'lmaganlar, kuchli oksidlovchi va qaytaruvchi moddalar bilan reaksiyaga kirishadi. Kompleks hosil bo'lish reaktsiyalariga kiradi.
Azot trioksidi kislotali xususiyatga ega va suv, ishqorlar va ammiak gidrat bilan reaksiyaga kirishadi. Kislorod va ozon bilan kuchli reaksiyaga kirishadi, metallarni oksidlaydi.
Azot dioksidi suv va ishqorlar bilan reaksiyaga kirishadi. OVRda u kuchli oksidlovchi xossalarini namoyon qiladi. Metalllarning korroziyasini keltirib chiqaradi.
Azot pentoksidi kislotali xususiyatga ega va suv, ishqorlar va ammiak gidrat bilan reaksiyaga kirishadi. Bu juda kuchli oksidlovchi moddadir.
Azot oksidining qo'llanilishi
Dianitrogen oksidi oziq-ovqat sanoatida (qaymoq ishlab chiqarishda propellant), tibbiyotda (ingalyatsion behushlik uchun), shuningdek, raketa yoqilg'isining asosiy komponenti sifatida ishlatiladi.
Azot trioksidi va dioksidi noorganik sintezda azot va sulfat kislotalarni olish uchun ishlatiladi. Azot (IV) oksidi raketa yoqilg'isi va aralash portlovchi moddalarning tarkibiy qismi sifatida ham foydalanishni topdi.
Muammoni hal qilishga misollar
MISOL 1
| Mashq qilish | Azot oksidi tarkibida 63,2% kislorod mavjud. Oksidning formulasi qanday. |
| Yechim | NX tarkibidagi molekuladagi X elementning massa ulushi quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi: ō (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Oksiddagi azotning massa ulushini hisoblaymiz: ō(N) = 100% - ō(O) = 100% - 63,2% = 36,8%. Birikma tarkibiga kirgan elementlarning mol sonini “x” (azot) va “y” (kislorod) bilan belgilaymiz. Keyin molyar nisbat quyidagicha bo'ladi (D.I. Mendeleevning davriy tizimidan olingan nisbiy atom massalarining qiymatlari butun sonlarga yaxlitlanadi): x:y = ō(N)/Ar(N) : ō(O)/Ar(O); x:y= 36,8/14: 63,2/16; x:y= 2,6: 3,95 = 1: 2. Bu azot va kislorod birikmasining formulasi NO 2 bo'lishini anglatadi. Bu azot oksidi (IV). |
| Javob | YO'Q 2 |
2-MISA
| Mashq qilish | Qaysi gazlar havodan og'irroq va qaysi biri necha marta engilroq: karbonat angidrid, azot dioksidi, karbon monoksit, xlor, ammiak? |
| Yechim | Berilgan gaz massasining bir xil hajmda, bir xil haroratda va bir xil bosimda olingan boshqa gaz massasiga nisbati birinchi gazning ikkinchisiga nisbatan nisbiy zichligi deyiladi. Bu qiymat birinchi gaz ikkinchi gazdan necha marta og'irroq yoki engilroq ekanligini ko'rsatadi. Havoning nisbiy molekulyar og'irligi 29 ga (havodagi azot, kislorod va boshqa gazlar miqdorini hisobga olgan holda) olinadi. Shuni ta'kidlash kerakki, "havoning nisbiy molekulyar massasi" tushunchasi shartli ravishda qo'llaniladi, chunki havo gazlar aralashmasidir. D havo (CO 2) = M r (CO 2) / M r (havo); D havo (CO 2) = 44/29 = 1,52. M r (CO 2) = A r (C) + 2 × A r (O) = 12 + 2 × 16 = 12 + 32 = 44. D havo (NO 2) = M r (NO 2) / M r (havo); D havo (NO 2) = 46/29 = 1,59. M r (NO 2) = A r (N) + 2 × A r (O) = 14 + 2 × 16 = 14 + 32 = 46. D havo (CO) = M r (CO) / M r (havo); D havo (CO) = 28/29 = 0,97. M r (CO) = A r (C) + A r (O) = 12 + 16 = 28. D havo (Cl 2) = M r (Cl 2) / M r (havo); D havo (Cl 2) = 71/29 = 2,45. M r (Cl 2) = 2 × A r (Cl) = 2 × 35,5 = 71. D havo (NH 3) = M r (NH 3) / M r (havo); D havo (NH 3) = 17/29 = 0,57. M r (NH 3) = A r (N) + 3 × A r (H) = 14 + 3 × 1 = 17. |
| Javob | Karbonat angidrid, azot dioksidi va xlor mos ravishda havodan 1,52 og'irroq; 1,59 va 2,45 marta, uglerod oksidi va ammiak esa 0,97 va 0,57 marta engilroq. |
|
Dina Kamilevna Gainullina— biologiya fanlari nomzodi, Moskva davlat universiteti biologiya fakulteti inson va hayvonlar fiziologiyasi kafedrasi ilmiy xodimi. M. V. Lomonosova, qon aylanish fiziologiyasi sohasidagi mutaxassis. Ilmiy qiziqishlar sohasi: erta postnatal ontogenezda qon tomir tizimini tartibga solish xususiyatlari. |
Svetlana Ivanovna Sofronova— shu kafedra aspiranti, endotelial azot oksidi sintezini gormonal tartibga solish muammolarini o‘rganadi. |
Olga Sergeevna Tarasova- biologiya fanlari doktori, shu kafedra professori va Rossiya Federatsiyasi “Rossiya Fanlar akademiyasining Tibbiyot-biologik muammolar instituti” Davlat ilmiy markazining mushak faoliyati fiziologiyasi laboratoriyasining yetakchi ilmiy xodimi qon aylanish sohasi va avtonom nerv sistemasi. Ilmiy qiziqish doirasi - yurak-qon tomir tizimini tartibga solishning tizimli va mahalliy mexanizmlarining o'zaro ta'siri. |
Qon tomirlarining tonusi va organizmdagi qon bosimi darajasi ko'plab tizimlar va mexanizmlarning muvofiqlashtirilgan ishi bilan tartibga solinadi, ular orasida qon tomir endoteliysi muhim rol o'ynaydi. Azot oksidi (NO) sekretsiyasi endotelial hujayralarning asosiy funktsiyalaridan biri bo'lib, shifokorlar ko'pincha turli kasalliklarda ularning disfunktsiyasini NO ishlab chiqarishning kamayishi bilan bog'lashadi. Ushbu tizimning ishlashi haqida qanday zamonaviy g'oyalar mavjud? Bu savolga maqolamizda javob berishga harakat qilamiz.
Fon
Barcha qon va limfa tomirlarini, shuningdek, yurak bo'shliqlarini qoplaydigan hujayralar qatlami birinchi marta 1847 yilda T. Shvann tomonidan "aniq membrana" sifatida tasvirlangan bo'lib, 18 yildan keyin uni V. Gies endoteliy deb atagan. Nisbatan katta tomirlarda (arteriyalar va tomirlar) bu qatlam qon va silliq mushak hujayralari o'rtasida to'siq bo'lib xizmat qiladi va eng kichik tomirlar, kapillyarlarning devorlari butunlay endotelial hujayralardan qurilgan. Ularning umumiy soni juda katta: kattalar tanasida umumiy massa 1 kg dan oshadi!
XX asrning 50-60-yillarida. Elektron mikroskop bilan qurollangan olimlar endoteliyning tuzilishini batafsil tasvirlab berishdi, ammo uning yurak-qon tomir tizimining funktsiyalarini tartibga solishdagi roli noaniq bo'lib qoldi. 1980 yilgacha endoteliy faqat qon va tomir devori o'rtasidagi tanlab o'tkazuvchan to'siq hisoblanar edi, garchi o'sha paytda u qon ivishiga to'sqinlik qiluvchi moddalarni ajratishga qodir ekanligi ma'lum edi.
Endoteliyning funktsiyalari haqidagi zamonaviy g'oyalarning boshlanishi 1980 yilda R.Farchgott va J.Zavadski tomonidan qon tomir tonusini tartibga solishda uning roliga e'tibor qaratishgan. Nafis tajribalarda tadqiqotchilar atsetilxolin kabi modda faqat endoteliy borligida quyon tanasidan ajratilgan aorta preparatlarini bo'shashtirishini isbotladilar. Bu kuzatish shunchalik muhim bo'lib chiqdiki, Farchgott keyinchalik Nobel mukofoti laureatlaridan biriga aylandi (1998). Hozirgi vaqtda atsetilxolin va boshqa moddalarga javoban endoteliyga bog'liq qon tomir reaktsiyasi turli xil arterial tomirlarda - nafaqat katta, balki organlarning qon ta'minotini tartibga soluvchi kichik tomirlarda ham olib borilgan juda ko'p ilmiy ishlarda tasvirlangan (2-rasm). 1).
1986 yilga kelib, qon tomir silliq mushaklarining bo'shashishiga atsetilxolin ta'sirida endoteliydan ajralib chiqadigan azot oksidi (NO) sabab bo'lishi aniq bo'ldi. Qanday qilib qisqa vaqt ichida (atigi olti yil) NO ni endoteliy va qon tomir silliq mushaklari o'rtasidagi vositachi roli uchun boshqa nomzodlarning uzoq seriyasidan ajratib olish mumkin edi? Gap shundaki, Farchgott va Zavadskiyning mashhur ishlaridan 10 yil oldin NO ning tomirlarni kengaytiruvchi ta'siri o'rganilgan. Darhaqiqat, o'sha vaqtga kelib, nitrogliserin (u NO molekulalarining manbai bo'lib xizmat qiladi) 100 yil davomida yurak tomirlarining spazmlari natijasida kelib chiqqan angina pektorisini davolagan. Endotelial bo'shashtiruvchi omil va NO ning o'ziga xosligi, shuningdek, haddan tashqari beqarorlik (ayniqsa, reaktiv kislorod turlari mavjud bo'lganda), gemoglobin va tegishli oqsillar bilan o'zaro ta'sir qilishda inaktivatsiya, shuningdek qon tomirlarida shunga o'xshash biokimyoviy o'zgarishlarni keltirib chiqarish qobiliyati kabi ko'rsatkichlar bilan aniqlandi. silliq mushak hujayralari.
Inson va hayvonlar organizmida azot oksidi yurak-qon tomir va boshqa tizimlarning asosiy endogen regulyatorlaridan biridir. 1992 yilda u "Yil molekulasi" deb topildi va uning tanadagi funktsiyalari bo'yicha yillik nashrlar soni bugungi kunda bir necha mingtani tashkil qiladi. Endoteliyni yirik endokrin organ deb atash mumkin, unda hujayralar ichki sekretsiya bezlarida bo'lgani kabi bir joyga to'planmaydi, balki tanamizning barcha a'zolari va to'qimalariga kirib boradigan tomirlarda tarqaladi. Oddiy fiziologik sharoitda endoteliy asosan mexanik ravishda faollashadi: qon oqimi natijasida hosil bo'lgan kesish stressi yoki qon bosimi ostida tomirning cho'zilishi bilan. Bundan tashqari, endotelial hujayralar tartibga soluvchi molekulalar, masalan, purin birikmalari (ATP va ADP), peptidlar (bradikinin, kalsitonin geniga bog'liq peptid, P moddasi va boshqalar) tomonidan faollashtirilishi mumkin.
Azot oksidi bilan bir qatorda, endotelial hujayralar qon tomir tonusiga, to'qimalarning qon ta'minoti va qon bosimiga ta'sir qiluvchi boshqa moddalarni sintez qiladi. Shunday qilib, qon tomirlarini bo'shashtirishda NO yordamchilari prostatsiklin (prostaglandin I 2) va endotelial giperpolyarizatsiya qiluvchi omil bo'lishi mumkin. Ularning ishtiroki nisbati hayvonning jinsi va turiga, qon tomir to'shagining turiga va tomir hajmiga bog'liq. Masalan, NO ning ta'siri nisbatan katta tomirlarda kuchliroq, giperpolyarizatsiya omili esa - kichikroq.
Endoteliy nafaqat vazodilatator moddalarni, balki vazokonstriktorlarni ham ishlab chiqaradi: ba'zi prostaglandinlar, tromboksan, endotelin-1 va angiotenzin II peptidlari, superoksid anioni. Sog'lom organizmda endoteliyning sekretor faoliyati tomirlarni kengaytiruvchi omillarni ishlab chiqarishga qaratilgan. Ammo turli kasalliklarda (tizimli yoki o'pka gipertenziyasi, miokard ishemiyasi, diabetes mellitus va boshqalar) yoki sog'lom organizmda qarish davrida endoteliyning sekretor fenotipi vazokonstriktor ta'siriga qarab o'zgarishi mumkin.
Endoteliyga bog'liq bo'lgan turli xil tartibga solish mexanizmlariga qaramay, uning normal ishlashi ko'pincha NO ni ajratish qobiliyati bilan bog'liq. Kasallik paytida endoteliy o'z xususiyatlarini o'zgartirganda, shifokorlar bu holatni endotelial disfunktsiya deb atashadi, bu esa NO ishlab chiqarishning pasayishini anglatadi. NO ning bu ahamiyati bilan bog'liq holda, biz uning tartibga soluvchi roli haqida zamonaviy g'oyalarni ko'rib chiqamiz, birinchi navbatda normal sharoitda, keyin esa qon tomir patologiyasining ayrim shakllarida.
Endoteliyda NO sintezi va regulyatsiyasi
Tabiatda azot oksidi sintezi turli yo'llar bilan sodir bo'lishi mumkin. Shunday qilib, troposferada O 2 va N 2 dan chaqmoq oqimlari ta'sirida, o'simliklarda - NO 2 va karotinoidlar o'rtasidagi fotokimyoviy reaktsiya tufayli, hayvonlar tanasida - nitritlar va nitratlarning o'zaro ta'sirida hosil bo'ladi. metall atomlarini o'z ichiga olgan oqsillar (masalan, gemoglobin bilan). Bu reaktsiyalarning barchasi biologik katalizatorlar - ferment oqsillari ishtirokisiz sodir bo'ladi, shuning uchun tezlikni nazorat qilish nisbatan qiyin. Biroq, hayvon organizmida fiziologik jarayonlarning regulyatori sifatida NO ning asosiy miqdori maxsus fermentlar NO sintazalari (NOS) ta'sirida hosil bo'ladi va azot atomining manbai L-arginin aminokislotadir [,].
Turli genlar tomonidan kodlangan NO sintazalarining bir nechta navlari (izoformalari) mavjud. 1990 yilda kalamush miyasidan fermentning neyron shakli (nNOS) ajratilgan. Biroz vaqt o'tgach, immun tizimining hujayralarida (makrofaglar) induktiv NOS (iNOS), endoteliyda esa endotelial NOS (eNOS) topildi. NOS ning yana bir izoformasi mitoxondriyada joylashgan bo'lib, u hujayrali nafas olish jarayonlarini tartibga soladi. NO sintezida ko'p sonli kofaktorlar ishtirok etganligi sababli, barcha ferment izoformlari ular uchun maxsus bog'lanish joylariga ega. Har bir NOS molekulasi ikkita bir xil yarmidan iborat. Ularni dimerga birlashtirish uchun tetrahidrobiopterin kofaktori talab qilinadi. Uning etishmovchiligi bilan eNOS reaktiv kislorod turlarini (superoksid anioni va H 2 O 2) ishlab chiqarishga o'tadi, bu endoteliy va tomir devorining boshqa hujayralariga zarar etkazishi mumkin.
Fermentning ikkita izoformasi - eNOS va nNOS - konstitutsiyaviy deyiladi, chunki ular doimo hujayralarda mavjud bo'lib, NO ni nisbatan kichik miqdorda (iNOS bilan solishtirganda) sintez qiladi va bu izoformlarning faolligi fiziologik stimullar bilan tartibga solinadi. Bundan farqli o'laroq, iNOS doimiy ravishda faqat ba'zi hujayralarda, masalan, makrofaglarda sintezlanadi va endotelial, asabiy va boshqa ko'plab hujayralarda u faqat tashqi, asosan yallig'lanish stimulyatorlariga javoban paydo bo'ladi (masalan, bakterial hujayra devorlarining elementlari - bakterial lipopolisakkaridlar). ). Faol iNOS eNOS va nNOS ga qaraganda NO 1000 marta tezroq ishlab chiqaradi. Makrofaglar patogenlarni yo'q qilishdan oldin ularni o'ldirish uchun bu katta miqdordagi NO dan foydalanadi.
Shunday qilib, qon tomir devoridagi asosiy NO sintaza eNOS bo'lib, u asosan endoteliyda joylashgan. Silliq mushak hujayralarida eNOS genining transkripsiyasi maxsus mexanizmlar, masalan, "boshlash" joyining metilatsiyasi bilan to'sqinlik qiladi. Sintaza endotelial hujayraning tashqi pardasi bilan maxsus invaginatsiyalar, kaveolalarda bog'lanadi, bu erda ko'p sonli tartibga soluvchi molekulalar (turli xil ion kanallari va retseptorlari) to'plangan. Fermentning bunday "fiksatsiyasi" uning retseptorlari va kanallari bilan funktsional aloqasini ta'minlaydi, bu esa eNOS faoliyatini tartibga solishni osonlashtiradi. Kaveolin oqsili kaveolalarda lokalizatsiya qilinadi, bu esa stimulyatorlar bo'lmaganda ferment faolligini inhibe qiladi.
Endotelial NO sintazasining funktsional roli hujayradagi molekulalar soniga (eNOS genini ifodalash darajasi) va uning faolligiga bog'liq. Shuni ta'kidlash kerakki, yangi oqsil molekulalarining sintezi nisbatan uzoq muddatli bo'ladi, shuning uchun u NO ishlab chiqarishda uzoq muddatli o'zgarishlarni ta'minlash uchun ishlatiladi, masalan, qon tomir tizimini jismoniy faoliyatga yoki yuqori balandlikdagi gipoksiyaga moslashganda. NO sintezini tezda nazorat qilish uchun boshqa mexanizmlar, birinchi navbatda, hujayra funktsiyalarining universal regulyatori Ca 2+ ning hujayra ichidagi kontsentratsiyasidagi o'zgarishlar qo'llaniladi. Darhol ta'kidlaymizki, bunday fiziologik tartibga solish faqat eNOS va nNOS uchun xarakterlidir, iNOS uchun esa (Ca 2+ mustaqil ferment) u asosan genlarni ifodalash darajasida sodir bo'ladi.
Ca 2+ kontsentratsiyasining ma'lum chegara darajasiga ko'tarilishi endotelial NO sintazasining kaveolindan ajralib chiqishi va uning faol holatga o'tishi uchun ajralmas shartdir. Ca 2+ dan tashqari, fosforlanish, ya'ni hujayra ichidagi fermentlar - oqsil kinazalari tomonidan amalga oshiriladigan fosfor kislotasi qoldig'ining kovalent biriktirilishi eNOS faolligini tartibga solish uchun katta ahamiyatga ega. Fosforlanish eNOS ning kaltsiy tomonidan faollashishi qobiliyatini o'zgartiradi (2-rasm). Protein kinazlari fosfor kislotasi qoldiqlarini eNOS molekulasining qat'iy belgilangan aminokislotalar qoldiqlariga biriktiradi, ular orasida eng muhimi 1177 pozitsiyadagi serin (Ser1177) va 495 pozitsiyadagi treonin (Thr495). Ser1177 sayti eNOS faollashtirishning asosiy sayti hisoblanadi. Ma'lumki, uning fosforlanish darajasi muhim tartibga soluvchi omillar ta'sirida tez o'sib boradi: siljish stressi, bradikinin, qon tomir endotelial o'sish omili va estradiol. Ushbu jarayonni amalga oshiradigan asosiy ferment Akt (boshqa nomi protein kinaz B), ammo eNOSni faollashtirishi mumkin bo'lgan boshqa kinazlar ham ma'lum (ular haqida keyinroq gaplashamiz).
Thr495 saytida fosforillanish ferment faolligini pasaytiradi. Bunday salbiy ta'sir ma'lum patologik sharoitlarda kuchayishi mumkin - oksidlovchi stress, diabetes mellitus va boshqalar. Aksincha, ba'zi normal fiziologik ta'sirlarda fosfat chiqariladi (ya'ni, Thr495 ning fosforillanishi sodir bo'ladi), buning natijasida eNOS ning yaqinligi Ca 2+ ortadi va shuning uchun uning faolligi oshadi. Shunday qilib, endotelial hujayralardagi eNOS faolligi intensivligi Ca 2+ darajalari va turli protein kinazlari tomonidan fosforillanish / defosforilatsiya bilan dinamik ravishda tartibga solinishi mumkin. Bu oxir-oqibatda azot oksidi sintezining nozik tartibga solinishini va shunga mos ravishda uning yurak-qon tomir tizimiga fiziologik ta'sirini ta'minlaydi.
Silliq mushak hujayralarining bo'shashish mexanizmlari
Endotelial hujayralar tomonidan ajraladigan NO qanday qilib tomirlarning kengayishiga olib keladi? Barcha turdagi mushak hujayralarining qisqarishi ikkita oqsil - aktin va miyozinning o'zaro ta'siri bilan ta'minlanadi va silliq mushak hujayralarida ikkinchisining motor faolligi faqat fosforlanishdan keyin paydo bo'ladi. Bu silliq mushak hujayralarining, shu jumladan azot oksidining kontraktil faolligiga ta'sir qiluvchi ko'plab tartibga solish mexanizmlarining mavjudligini nazarda tutadi.
NO molekulalari lipofildir, shuning uchun ular endotelial hujayralardan silliq mushak hujayralariga erkin kirib boradi. Ularda asosiy NO qabul qiluvchi guanilat siklaza fermenti bo'lib, sitozolda joylashgan va shuning uchun eruvchan deb ataladi (ya'ni, hujayra membranalari bilan bog'liq emas). Azot oksidi bilan faollashtirilgan guanilat siklaza siklik guanozin monofosfatni (cGMP) sintez qiladi, u boshqa ferment, protein kinaz G ning kuchli faollashtiruvchisi bo'lib xizmat qiladi. Uning silliq mushak hujayralaridagi maqsadlari sitoplazmik Ca 2+ kontsentratsiyasini tartibga solishda ishtirok etadigan ko'plab oqsillardir.
Protein kinazasi G kaliy kanallarining ayrim turlarini faollashtiradi, bu silliq mushak hujayralarining giperpolyarizatsiyasini (membrana potentsialining ko'proq salbiy qiymatlarga siljishini) keltirib chiqaradi, tashqi membrananing kuchlanish bilan bog'langan kaltsiy kanallarini yopadi va shu bilan Ca 2+ ning hujayralarga kirishini kamaytiradi. hujayra. Bundan tashqari, ushbu ferment faol holatda hujayra ichidagi do'konlardan Ca 2+ ning chiqarilishini bostiradi va shuningdek, uning sitoplazmadan chiqarilishiga yordam beradi. Bu shuningdek, Ca 2+ kontsentratsiyasini kamaytiradi va silliq mushaklarni bo'shashtiradi.
Ca 2+ gomeostazasiga ta'sir qilishdan tashqari, protein kinaz G silliq mushak hujayralarining kontraktil apparatining Ca 2+ sezuvchanligini tartibga soladi, ya'ni Ca 2+ ko'payganda uning faollashishi qobiliyatini pasaytiradi. Ma'lumki, protein kinaz G ning faollashishi (vositachilar ishtirokida) silliq mushak miyozinining fosforlanish darajasini pasaytiradi, buning natijasida u bo'shashishga yordam beradigan aktin bilan kamroq o'zaro ta'sir qiladi. Ta'riflangan hodisalarning kombinatsiyasi vazodilatatsiyaga, organlarda qon oqimining oshishiga va qon bosimining pasayishiga olib keladi.
NO ishlab chiqarishni fiziologik tartibga solish
NO ishlab chiqarish qobiliyati endoteliyning normal funktsional holatining belgisi bo'lib xizmat qiladi: sog'lom organizmda NO ta'sirini yo'q qilish (masalan, eNOS ning farmakologik blokadasi orqali) vazokonstriksiyaga va tizimli qon bosimining oshishiga olib keladi. Deyarli barcha normal fiziologik stimullarning ta'siri natijasida endoteliyda NO sintazasining tarkibi (va/yoki uning faolligi) ortadi. NO ishlab chiqarishni tartibga soluvchi asosiy omil qon oqimidir. Tomir bo'ylab harakatlanayotganda, endoteliy yuzasida kesish stressi paydo bo'ladi. Bu qo'zg'atuvchi hujayra ichidagi endotelial NO sintazaga mexanik sezgir kanallarni faollashtirish va Ca 2+ kirishi orqali uzatiladi. Boshqa uzatish varianti membrana fermentlari orqali, agar Akt protein kinazining faolligi oshsa va eNOS fosforlangan bo'lsa (Ser1177 saytida). Qon oqimi endoteliy tomonidan oz miqdorda NO doimiy sekretsiyasini ta'minlaydi (3-rasm).
Glikokaliks endoteliyning kesish stressiga sezgirligida muhim rol o'ynaydi. Bu hujayralarni qoplaydigan karbongidrat tabiatining polimer molekulalari qatlami bo'lib, qalinligi bir necha mikrometrga etishi va hatto endoteliyning qalinligidan ham oshib ketishi mumkin. Glikoproteinlarning "butalari" tomirning lümeni ichida o'sib chiqqanligi sababli, ular birinchi navbatda qon oqimining ta'sirini boshdan kechiradilar. Deformatsiyalanganda glikokaliks tolalari signalni membrana oqsillariga, keyin esa eNOS ga uzatadi. Garchi bu mexanizm hozirgacha juda kam o'rganilgan bo'lsa-da, uning ahamiyati turli kasalliklarda (ateroskleroz, qandli diabet va boshqalar) qon tomirlarining siljish stressiga qarshi javobining buzilishi endoteliyning "kallanishi" bilan bog'liqligidan dalolat beradi, ya'ni. qalinligining pasayishi va glikokaliks tuzilishining o'zgarishi.
Qon oqimi tezligining oshishi endotelial NO sintazasining faollashishiga va vazodilatatsiyaga olib keladi va bunday uzoq yoki takroriy ta'sir qilish endoteliyda bu fermentning tarkibini oshiradi. Jismoniy mashqlarning foydali ta'siri bunga asoslanadi: ma'lumki, mashg'ulotlar yordamida siz dori vositalaridan foydalanmasdan endoteliyning faoliyatini sezilarli darajada yaxshilashingiz mumkin! Ammo shuni ta'kidlash kerakki, barcha mashqlar bunday foydali ta'sirga ega emas. Birinchidan, yuk tez yurish, yugurish yoki velosipedda bo'lgani kabi ishlaydigan mushaklarda qon oqimining tezligining oshishi bilan birga bo'lishi kerak va og'irliklar bilan kuch mashqlari bunday ta'sirga ega emas. Ikkinchidan, siz kuch bilan mashq qila olmaysiz: haddan tashqari yuk bilan asosiy stress gormoni - kortizolning sekretsiyasi keskin oshadi, bu eNOS faolligini pasaytiradi.
Jismoniy mashqlar paytida endotelial NO sintazasining qo'shimcha faollashuvi adenozin monofosfat (AMP) bilan faollashtirilgan protein kinaz tomonidan ta'minlanadi, bu bizning tanamizning deyarli barcha hujayralarida, shu jumladan endotelial hujayralarda mavjud. Ushbu ferment "hujayra energiya holati sensori" deb ataladi, chunki u hujayra sitoplazmasidagi AMP / ATP nisbati oshganida faollashadi, ya'ni energiya iste'moli uning ishlab chiqarilishidan oshib keta boshlaydi. Intensiv qisqaruvchi skelet mushaklari ichida joylashgan arteriyalar endoteliyasida bu gipoksiya natijasida yuzaga kelishi mumkin - mushak hujayralari ko'p O 2 ni iste'mol qiladi va qon tomir endoteliyasida u etishmaydi. Bundan tashqari, yaqinda ma'lum bo'ldiki, bu protein kinazning endotelial hujayralardagi faollashuvi kesish stressining kuchayishi bilan, ya'ni ishlaydigan mushaklarga qon oqimining oshishi bilan mumkin. Faollashtirilgan protein kinaz Ser1177 joyida eNOSni fosforlaydi, NO ishlab chiqarish ortadi va qon tomirlari kengayadi.
Kardiologlar yaxshi bilishadiki, muntazam jismoniy tarbiya orqali nafaqat ish paytida qon bilan intensiv ta'minlangan skelet mushaklari va yurakning, balki mashg'ulotda bevosita ishtirok etmaydigan organlarning - miya, teri, va hokazo d. Bu endoteliyda qon oqimining ta'siridan tashqari, endoteliy NO sintazasini tartibga solish uchun boshqa mexanizmlar mavjudligini ko'rsatadi. Ular orasida asosiy rol ichki sekretsiya bezlari tomonidan ishlab chiqariladigan, qon orqali tashiladigan va turli organlardagi maqsadli hujayralarni maxsus retseptor oqsillari mavjudligi bilan taniydigan gormonlarga tegishli.
Jismoniy faoliyat davomida endotelial funktsiyaga ta'sir qilishi mumkin bo'lgan gormonlar orasida biz gipofiz bezidan ajralib chiqadigan o'sish gormonini (somatotrop gormon) qayd etamiz. O'z-o'zidan va uning vositachilari orqali, insulinga o'xshash o'sish omillari, o'sish gormoni endotelial NO sintaza hosil bo'lishini va uning faolligini oshiradi.
Endotelial funktsiyalarni gormonal tartibga solishning eng mashhur misoli ayol jinsiy gormonlari, estrogenlarning ta'siridir. Dastlab, bu g'oya epidemiologik kuzatuvlar tufayli shakllangan, chunki negadir tug'ish yoshidagi ayollar erkaklarnikiga qaraganda endotelial disfunktsiya bilan bog'liq qon tomir kasalliklaridan kamroq aziyat chekishadi. Bundan tashqari, ayollarda uning NO ishlab chiqarish qobiliyati hayz davrida o'zgaradi va birinchi yarmida, qonda estrogen kontsentratsiyasi yuqori bo'lsa, endoteliyaga bog'liq vazodilatatsiya yanada aniqroq bo'ladi. Ushbu kuzatishlar hayvonlar ustida ko'plab tajribalar o'tkazishga turtki bo'ldi. Shunday qilib, urg'ochi kalamushlardan tuxumdonlarni olib tashlash turli organlarning arteriyalarida (miya, yurak, skelet mushaklari, buyraklar, ichaklar va boshqalar) endotelial NO sintazasining tarkibi va faolligini pasaytirdi va bunday urg'ochilarga estrogenlarni yuborish yordam berdi. buzilgan funktsiyani normallashtirish. Estrogenlarning eNOS faolligiga ta'siri oqsil kinazasi Akt faollashuvi bilan, eNOS sintezining kuchayishi esa ularning endotelial hujayralar genomiga ta'siri bilan bog'liq.
Qizig'i shundaki, erkaklarda jinsiy bezlarni olib tashlash bo'yicha tajribalarda miya arteriyalarining buzilgan reaktsiyalari ham aniqlangan, garchi moyaklar estrogenlarni emas, balki androgenlarni, erkak jinsiy gormonlarini chiqaradi. Bu paradoks miya arteriyalari endoteliyasida androgenlarni estrogenlarga aylantiruvchi aromataza fermenti topilganda aniq bo'ldi. Shunday qilib, estrogenlarning qon tomir endoteliyasiga himoya ta'siri erkaklarda ham paydo bo'lishi mumkin. Biroq, bu holda biz to'g'ridan-to'g'ri tomir devorida hosil bo'lgan estrogenlar tomonidan ta'minlangan mahalliy tartibga solish haqida gapirishimiz kerak.
Xulosa qilib, biz tiroid gormonlari tomonidan endotelial NO sintazasini tartibga solishni ko'rib chiqamiz. Ma'lumki, uning faoliyati qon tomir endoteliyasida buzilganda NO sintezining intensivligi o'zgaradi: gipertiroidizmda u kuchayadi, hipotiroidizmda esa pasayadi. Bu ta'sir asosan endotelial hujayralardagi NO sintaza tarkibidagi o'zgarishlarga bog'liq. Biroq, yaqinda bu gormonlarning qon tomir endotelial hujayralariga ta'sir qilishning boshqa mexanizmi mavjudligi haqida dalillar mavjud. Shunday qilib, eNOS ning Ca 2+ ga bog'liq faolligi va uning Ser1177 joyida fosforlanish darajasi eksperimental gipertiroidizmi bo'lgan kalamushlarning arteriyalarida hipotiroidizmli kalamushlarga qaraganda sezilarli darajada yuqori bo'lib chiqdi.
Ma'lumki, qalqonsimon bez gormonlari rivojlanayotgan organizmda to'qimalarni farqlashda asosiy rol o'ynaydi. Ammo ularning ta'siri faqat jarayonlarni tezlashtirish yoki sekinlashtirish bilan cheklanib qolmaydi, balki ko'pincha dasturlash xususiyatiga ega. Bu shuni anglatadiki, agar ma'lum bir tanqidiy yoshda qalqonsimon gormonlar etishmasligi bo'lsa, gormonlar hayotning keyingi bosqichlarida qo'llanilsa ham, hujayralar to'liq ishlay olmaydi (odamlarda gormonal terapiya faqat birinchi davrda samarali bo'ladi). tug'ilgandan keyin oylar). Qalqonsimon bez gormonlarining dasturiy ta'sirining mexanizmlari faqat asab tizimi uchun va boshqa tizimlar uchun - juda kam darajada o'rganilgan. Biroq, ma'lumki, homiladorlik davrida onaning hipotiroidizmi, boshqa narsalar qatori, bolada yurak-qon tomir kasalliklarining rivojlanishi uchun xavf omilidir. Qizig'i shundaki, kalamush kuchuklarining arteriyalarida tug'ilgandan keyingi birinchi haftalarda qalqonsimon gormonlar retseptorlari darajasining ortishi, shuningdek, tiroksin (tetraiodotironin) ni faolroq triiodotironinga aylantiruvchi deiodinaz fermenti aniqlanadi. Ushbu kuzatishlarga asoslanib, qalqonsimon bez gormonlari qon tomir endoteliyasiga dasturiy ta'sir ko'rsatishi mumkin, deb taxmin qilish jozibali. Kelajakdagi tadqiqotlar bu qanchalik haqiqat ekanligini ko'rsatadi.
Endoteliy tomonidan NO sekretsiyasining buzilishi mexanizmlari
Afsuski, bizning qon tomir endoteliyasining NO ishlab chiqarish qobiliyati cheksiz emas. Organizmning tartibga solish tizimlarining faolligi yosh va etuk yoshda yuqori bo'ladi, lekin bir qator omillar ta'sirida qarish bilan kamayadi. Birinchidan, qadimgi yunon faylasufi Aristotelning "Hayot harakatni talab qiladi" degan so'zlariga kam sonli keksa odamlar taqlid qilishlari mumkin. Ikkinchidan, yoshi bilan ko'plab gormonal tizimlarning faoliyati susayadi: o'sish gormoni va jinsiy gormonlar sekretsiyasi kamayadi va qalqonsimon bez "uxlab qoladi". Uchinchidan, barcha hujayralardagi metabolizmda o'zgarishlar sodir bo'ladi. Xususan, hujayraning energiya stansiyalari, mitoxondriyalar NO ni faolsizlantiradigan ko'p miqdorda reaktiv kislorod turlarini ishlab chiqara boshlaydi, shuningdek, faollikni bostiradi va endotelial NO sintaza tarkibini kamaytiradi. Ko'rinib turibdiki, endoteliydagi yoshga bog'liq o'zgarishlarning oldini olish mumkin emas, ammo ularni harakatchanlikni oshirish, yuqori kaloriyali ovqatlarni iste'mol qilishni cheklash (bu AMP bilan faollashtirilgan protein kinaz faolligini ham oshiradi), gormonlarni almashtirish terapiyasi yordamida sekinlashishi mumkin. masalan, postmenopozal ayollarda) yoki antioksidantlar ishlab chiqilgan va gerontologiyaning ustuvor yo'nalishi bo'lib qolmoqda.
Nima uchun turli patologiyalarda qon tomir endoteliyasida NO sintezi buziladi? Bu erda ikki turdagi o'zgarishlar mumkin: tez (endoteliyda NO sintaza faolligining pasayishi) va uzoq muddatli - hujayralardagi uning tarkibining pasayishi. Biz turli kasalliklarni alohida ko'rib chiqmaymiz, lekin ularning eNOS faoliyatiga zararli ta'sir qilishning umumiy mexanizmlarini sanab o'tamiz. Kasalliklarda bu ferment faolligining pasayishi, odatda, protein kinaz S faolligining ortishi bilan bog'liq bo'lgan Thr495 joyida uning fosforlanishining ortishi bilan bog'liq. Uning kuchli faollashtiruvchisi diatsilgliseroldir. Odatda, u ko'plab membrana retseptorlaridan signal uzatishda ikkilamchi xabarchidir, lekin uning endotelial hujayralardagi ortiqcha to'planishi patologiyaga olib keladi.
Bunday o'zgarishlarning yorqin misoli diabet kabi kasallik bo'lishi mumkin, bunda insulin sintezi yoki hujayralarga ta'sirining buzilishi qonda glyukoza kontsentratsiyasining oshishiga olib keladi. Glyukozaning endoteliyga tashilishi insulin tomonidan tartibga solinmaganligi sababli (skelet mushaklari, yurak, yog 'to'qimalari va boshqalar hujayralaridan farqli o'laroq), shakar u erda to'planadi va protein kinaz C ni faollashtiradigan diatsilgliserol sintezi uchun substratga aylanadi.
Yuqorida aytib o'tilgan oksidlovchi stress ko'plab yurak-qon tomir patologiyalarining belgisidir. Reaktiv kislorod turlarining ko'payishi diabetes mellitus, ateroskleroz va arterial gipertenziyaning ko'p shakllariga xosdir. Bunday sharoitda ko'pincha renin-angiotensin tizimining yuqori faolligi kuzatiladi va angiotensin II oksidlovchi stressning kuchli qo'zg'atuvchisi bo'lib, u bir tomondan eNOS faolligini pasaytiradi (masalan, oksidlangan past zichlikdagi lipoproteinlar faollashishi mumkin). protein kinaz C) va boshqa tomondan, eNOS gen ifodasini kamaytiradi, bu ham NO ishlab chiqarishni kamaytiradi. Antioksidantlar yoki angiotensin II (angiotensinga aylantiruvchi ferment inhibitörleri yoki angiotenzin II blokerlari) shakllanishiga yoki ta'siriga xalaqit beradigan moddalardan foydalanish deyarli har doim NO hosil bo'lishini oshiradi. Aytish kerakki, kasalliklarda azot oksidi ishlab chiqarishning kamayishi nafaqat eNOS ga bevosita ta'sir qilish bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Shunday qilib, glyukokortikoidlarning endoteliyga ta'siri nafaqat fermentning o'zi, balki uning kofaktori tetrahidrobiopterinning tarkibini ham kamaytiradi.
Endotelial NO sintaza faoliyatining buzilishi uning asosiy substrati L-argininning etishmasligi bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Qoida tariqasida, bu aminokislota organizmga oziq-ovqat bilan etarli miqdorda kiradi va qo'shimcha ravishda kattalar tanasida bevosita sintezlanishi mumkin. Biroq, NO sintazalariga qo'shimcha ravishda, arginin ko'plab boshqa fermentlar, xususan, har xil turdagi hujayralarda, shu jumladan qon tomir endoteliyasida joylashgan arginaza uchun substrat bo'lib xizmat qiladi. Qandli diabetda, oksidlovchi stressda, shuningdek, immun tizimi hujayralari tomonidan ajratilgan sitokinlar ta'sirida (o'sma nekrozi omili va boshqalar) yallig'lanish jarayonlarida endoteliyda arginaza miqdori ortadi.
Va nihoyat, dimetilarginin kabi endotelial NO sintaza inhibitörleri odamlarda va boshqa hayvonlarda paydo bo'lishi mumkin. Endotelial NO sintazasining bu "soxta substrati" fermentning faol joyi uchun haqiqiy substrat L-arginin bilan raqobatlashadi. Odatda, dimetilarginin organizmda faqat oz miqdorda (kattalarda ~ 60 mg / kun) hosil bo'ladi, ammo qon aylanishining turli patologiyalari (arterial gipertenziya, ateroskleroz, koronar etishmovchilik va boshqalar) bilan uning ishlab chiqarilishi sezilarli darajada oshadi va endotelial NO-sintaza faolligi mos ravishda pasayadi.
Shunday qilib, azot oksidi muhim tartibga soluvchi omil bo'lib, u orqali endoteliy qo'shni silliq mushak hujayralariga taskin beruvchi ta'sir ko'rsatadi, tomirlarning kengayishiga olib keladi va tizimli darajada qon bosimining istalmagan o'sishini yumshatadi. Endoteliy bu muammolarni hal qilish uchun etarli miqdorda NO ni ajratish qobiliyatini saqlab qolgan ekan, qon tomir tizimining holati haqida tashvishlanishning hojati yo'q.
Ushbu ish Rossiya fundamental tadqiqotlar jamg'armasi tomonidan qo'llab-quvvatlandi. Loyiha NK 14-04-31377 mol-a.
Adabiyot
.
Furchgott R.F., Zawadzki J.V. Arterial silliq mushaklarning atsetilxolin bilan bo'shashishida endotelial hujayralarning majburiy roli // Tabiat. 1980. V. 288. B. 373–376.
.
Melkumyants A. M., Balashov S. A. Arterial endoteliyning mexanik sezgirligi. Tver, 2005 yil.
Kalsitonin geni bilan bog'liq peptid) kalsitonin bilan bir xil gendan miya va periferik asab tizimidagi muqobil mRNK birikmasi orqali hosil bo'ladi.
Qoldiq raqamlari inson eNOS molekulasidagi joylashuviga qarab berilgan.
Azot kislorod bilan bir qator oksidlar hosil qiladi; ularning hammasini nitrat kislota yoki uning tuzlaridan olish mumkin.
Azot oksidi(men), yoki azot oksidi, N 2 O ammiakli selitrani isitish orqali olinadi:
Azot oksidi (1) rangsiz gaz boʻlib, zaif hidli va shirin taʼmga ega. Suvda ozgina eriydi: 20 °C da bir hajm suv 0,63 hajm N 2 O ni eritadi.
Azot oksidi (I) termodinamik jihatdan beqaror birikmadir. Uning hosil bo'lishining standart Gibbs energiyasi musbat (DS°b p =
104 kJ/mol). Biroq, N 2 O molekulasidagi bog'larning yuqori mustahkamligi tufayli ushbu moddaning ishtirokida sodir bo'ladigan reaktsiyalarning faollashuv energiyalari yuqori. Xususan, N 2 O ning parchalanishi uchun aktivlanish energiyasi yuqori, shuning uchun xona haroratida azot oksidi (I) barqarordir. Biroq, yuqori haroratlarda u azot va kislorodga parchalanadi; Parchalanish tezroq sodir bo'ladi, harorat qanchalik baland bo'lsa.
Azot oksidi (1) suv, kislotalar yoki ishqorlar bilan reaksiyaga kirishmaydi.
N 2 O molekulasining elektron tuzilishi § 41da muhokama qilinadi.
Kichik miqdordagi nitrat oksidi (I) inhalatsiyasi og'riq sezuvchanligining xiralashishiga olib keladi, buning natijasida bu gaz ba'zan behushlik uchun kislorod bilan aralashmada ishlatiladi. Ko'p miqdorda azot oksidi (I) asab tizimiga ogohlantiruvchi ta'sir ko'rsatadi; Shuning uchun ham uni ilgari "kulgan gaz" deb atashgan.
Azot oksidi(II), yoki azot oksidi, NO rangsiz, suyultirilishi qiyin gaz. Suyuq azot oksidi (II) -151,7 ° S da qaynaydi va -163,7 ° S da qattiqlashadi. Suvda ozgina eriydi: 1 hajm suv 0°C da atigi 0,07 hajm NO ni eritadi.
Kimyoviy xossalariga ko'ra, azot oksidi (II) hech qanday kislota hosil qilmaydi, chunki u indifferent oksidlardan biridir.
N 2 O kabi, azot (II) oksidi ham termodinamik jihatdan beqaror - uning hosil bo'lishining standart Gibbs energiyasi ijobiydir (AGo 6p = 86,6 kJ/mol). Ammo, yana, N 2 O kabi, NO xona haroratida parchalanmaydi, chunki uning molekulalari juda kuchli. Faqat 1000 0 C dan yuqori haroratlarda uning azot va kislorodga parchalanishi sezilarli tezlikda sodir bo'la boshlaydi. Juda yuqori haroratlarda, § 65da ko'rib chiqilgan sabablarga ko'ra, NO ning parchalanishi to'liq davom etmaydi - NO-N 2 -O 2 tizimida muvozanat o'rnatiladi. Buning yordamida oddiy moddalardan azot oksidi (II) elektr yoyi haroratida (3000-4000 ° S) olinishi mumkin.
Laboratoriyada nitrat oksidi (II) odatda 30-35% nitrat kislotani mis bilan reaksiyaga kiritish orqali olinadi:
Sanoatda nitrat kislota ishlab chiqarishda oraliq mahsulot hisoblanadi (143-§ ga qarang).
Azot oksidi (II) oksidlanish-qaytarilish ikkiligi bilan tavsiflanadi. Kuchli oksidlovchi moddalar ta'sirida u oksidlanadi, kuchli qaytaruvchi moddalar ishtirokida esa kamayadi. Masalan, u atmosfera kislorodi bilan osongina azot dioksidiga oksidlanadi: 
Shu bilan birga, teng hajmdagi NO va H2 aralashmasi qizdirilganda portlaydi:
NO molekulasining elektron tuzilishi eng yaxshi MO usuli bilan tavsiflanadi. Shaklda. 116-rasmda NO molekulasida MO ni to'ldirish diagrammasi ko'rsatilgan (N 2 va CO molekulalari uchun shunga o'xshash diagrammalar bilan - 51 va 53-rasmlarga qarang). NO molekulasi N2 va CO molekulalariga qaraganda bitta ko'proq elektronga ega: bu elektron antibog'lanish orbital l dist 2da joylashgan. r. Shunday qilib, bu erda bog'lovchi elektronlar soni antibog'lanish elektronlari sonidan beshga oshadi. Bu 2,5 (5: 2 = 2,5) birlashtiruvchi omilga to'g'ri keladi. Darhaqiqat, NO molekulasining atomlarga ajralish energiyasi (632 kJ / mol) O 2 molekulasi (498 kJ / mol) uchun mos keladigan qiymatlarga nisbatan oraliq qiymatga ega bo'lib, unda bog'lanish ko'paytmasi ikkitadir va N 2 molekulasi (945 kJ/mol), bu erda bog'lanish uch barobar. Shu bilan birga, dissotsilanish energiyasi bo'yicha NO molekulasi molekulyar kislorod ioniga O 2 (644 kJ/mol) yaqin bo'lib, unda bog'lanish ko'pligi ham 2,5 ga teng.
NO molekulasidan bitta elektron ajratilganda NO+ ioni hosil bo'ladi, unda antibog'lanish elektronlari bo'lmaydi; atomlar orasidagi bog'larning ko'pligi uchta (olti bog'lovchi elektron) ga oshadi. Shuning uchun NO+ ionining dissotsilanish energiyasi (1050 kJ/mol) NO molekulasining dissotsilanish energiyasidan yuqori va CO molekulasi uchun mos keladigan qiymatga (1076 kJ/mol) yaqin bo‘lib, bunda bog‘larning ko‘pligi uch.
Guruch. 116.
Dioksid(yoki azot dioksidi) NO 2 - o'ziga xos hidli jigarrang zaharli gaz. U osonlik bilan qizg'ish suyuqlikka (qaynoq harorati 21 0 C) kondensatsiyalanadi, u soviganida asta-sekin porlaydi va -11,2 ° C da muzlaydi, rangsiz kristall massa hosil qiladi. Gazsimon azot dioksidi qizdirilganda, uning rangi, aksincha, kuchayadi va 140 ° C da deyarli qora rangga aylanadi. Azot dioksidi rangining o'zgarishi haroratning oshishi bilan uning molekulyar og'irligining o'zgarishi bilan birga keladi. Past haroratlarda bug 'zichligi N 2 O 4 formulasidan taxminan ikki barobarga to'g'ri keladi. Haroratning oshishi bilan bug 'zichligi pasayadi va 140 ° C da u NO 2 formulasiga to'g'ri keladi. Rangsiz kristallar, -11,2 0 C va undan past haroratda mavjud bo'lib, N 2 O 4 molekulalaridan iborat. N 2 O 4 molekulalari qizdirilganda ular dissotsiatsiyalanib, toʻq jigarrang azot dioksidi molekulalarini hosil qiladi; to'liq dissotsilanish 140 0 S da sodir bo'ladi. Shunday qilib, -11,2 dan 140 ° C gacha bo'lgan haroratlarda NO 2 va N 2 O 4 molekulalari bir-biri bilan muvozanatda bo'ladi:
140 °C dan yuqori haroratda NO 2 ning NO va kislorodga ajralishi boshlanadi.
Azot dioksidi juda baquvvat oksidlovchi moddadir. Ko'pgina moddalar NO 2 atmosferasida yonib, undan kislorodni olib tashlashi mumkin. U oltingugurt dioksidini trioksidga oksidlaydi, bu oltingugurt kislotasini olishning azotli usuliga asoslanadi (131-§ ga qarang).
NO 2 bug'lari zaharli hisoblanadi. Ularni nafas olish nafas yo'llarining qattiq tirnash xususiyati keltirib chiqaradi va jiddiy zaharlanishga olib kelishi mumkin.
Suvda eriganida NO 2 suv bilan reaksiyaga kirishib, nitrat va azot kislotalarini hosil qiladi:
Ammo azot kislotasi juda beqaror va tez parchalanadi:
Shuning uchun amalda azot dioksidining suv, ayniqsa issiq suv bilan o'zaro ta'siri tenglama bo'yicha davom etadi.
oldingi ikkita tenglamani qo'shish yo'li bilan olinishi mumkin, agar siz avval ularning birinchisini uchga ko'paytirsangiz.
Havo mavjud bo'lganda, hosil bo'lgan azot oksidi darhol azot dioksidiga oksidlanadi, shuning uchun bu holda NO 2 to'liq nitrat kislotaga aylanadi:
Bu reaksiya nitrat kislota olishning zamonaviy usullarida qo'llaniladi.
Agar azot dioksidi ishqorlarda eritilsa, azot va azot kislotalari tuzlari aralashmasi hosil bo'ladi, masalan:
Azot oksidi(III), yoki azotli angidrid, N 2 O 3 toʻq koʻk rangli suyuqlik boʻlib, past haroratlarda ham NO va NO 2 ga parchalanadi. Teng hajmdagi NO va NO 2 aralashmasi yana sovutilganda N 2 O 3 hosil qiladi:
Azot kislotasi HNO 2 azot oksidiga (III) mos keladi.
Azot oksidi(V), yoki azot angidrid, N 2 O 5 oq kristall bo'lib, xona haroratida ham asta-sekin NO 2 va O 2 ga parchalanadi. Uni nitrat kislotaga fosforik angidrid ta'sirida tayyorlash mumkin:
Azot oksidi (V) juda kuchli oksidlovchi moddadir. Ko'pgina organik moddalar u bilan aloqa qilganda yonadi. Suvda azot oksidi (V) yaxshi eriydi va nitrat kislota hosil qiladi.
Qattiq holatda N 2 O 5 nitrat ioni NO 3 va ion tomonidan hosil bo'ladi.
nitron NO2. Ikkinchisida iloji boricha bir xil miqdordagi elektron mavjud
CO 2 molekulasi va ikkinchisi kabi chiziqli tuzilishga ega: O=N=O.
Juftlikda N 2 O 5 molekulasi simmetrikdir; uning strukturasini quyidagi valentlik sxemasi bilan ifodalash mumkin, bunda uch markazli bog‘lar nuqta chiziq bilan ko‘rsatilgan (nitrat kislota molekulasining valentlik sxemasi bilan solishtiring).
Azot oksidi va gidroksidlariOKSIDALANISH DARAJALARINING siri
Azot barcha mumkin bo'lgan oksidlanish darajalariga rasmiy ravishda +1 dan +5 gacha mos keladigan bir qator oksidlarni hosil qiladi: N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2, N 2 O 5, lekin ulardan faqat ikkitasi azot oksidi (II). ) va azot oksidi (IV) - oddiy sharoitda barqaror emas, balki tabiiy va sanoat azot aylanishlarida ham faol ishtirok etadi. Shuning uchun biz ularning xususiyatlarini o'rganamiz (taqqoslashda). Keling, odatdagidek, molekulalarning tuzilishidan boshlaylik.
Azot oksidi molekulalarining tuzilishi
Molekula YO'Q. Tuzilmani taxmin qilish juda oddiy: kislorodda ikkita juftlashtirilmagan elektron, azotda uchta bor - qo'sh bog'lanish hosil bo'ladi va qolganida bitta juftlashtirilmagan elektron ... Nega bunday "nostandart" molekula paydo bo'ldi degan savolga javob berish oson emas. barqarordir. Aytgancha, ta'kidlash joizki, barqaror erkin radikallar - juftlanmagan elektronli molekulalar tabiatda juda kam uchraydi. NO molekulalari juftlashib, ikkilangan yoki dimerik ONNO molekulasini hosil qiladi, deb taxmin qilish mumkin. Shu tarzda biz juftlashtirilmagan elektron muammosini hal qilishimiz mumkin.
Molekula NO2. Bu oddiyroq bo'lishi mumkin emasdek tuyuladi - kislorod atomi juftlashtirilmagan elektron orqali NO molekulasiga biriktirilgan. (Aslida, u atom emas, molekula va NO ga emas, balki ONNO dimeriga biriktirilgan. Shuning uchun harorat oshishi bilan qo'shilish tezligi kamayadi - dimer ikkiga bo'linadi.) Va endi kislorod juftlanmagan elektronga ega - azot oksidi molekulasi (IV) ham erkin radikaldir.
Biroq, ma'lumki, ikkita NO 2 molekulasi qo'shilib, N 2 O 4 molekulasini hosil qilganda, bog'lanish azot atomlari orqali sodir bo'ladi, demak, aynan azot bu juda juftlanmagan elektronga ega bo'lishi kerak. Buni qanday qilish mumkin?
Javob noan'anaviy, ammo azotning "xarakteri" da - donor-akseptor aloqasi. Mantiqdan foydalanib, NO molekulasidagi azot atomiga ega bo'lgan elektronlarni ko'rib chiqing. Bu juftlashtirilmagan elektron, erkin elektron juftligi va kislorod bilan bog'langan yana ikkita elektron - jami beshta. Va "aloqada" kislorod atomi to'rtta orbitalda oltita elektronga ega. Agar siz ularni ikkiga bo'lsangiz, bitta orbital bo'sh qoladi. Aynan mana shu azot atomining bir juft elektroni egallaydi va bu bilan bog'liq bo'lmagan elektronning bunga mutlaqo aloqasi yo'q bo'lib chiqadi (1, 2-rasm). Yana bir narsani eslatib o'tish kerak - elektronlar juftligi joylashganligi sababli s -orbital, "aloqaga kirdi", u shunchaki gibridlanishdan o'tishga majbur bo'ldi - ikkinchi atomga umumiy foydalanish uchun birinchi atom yuzasiga teng taqsimlangan bir juft elektronni taklif qilish juda qiyin. Savol tug'iladi: atom gibridlanishning qaysi turidan foydalanadi? Javob: azotning uchta elektron orbitali holatda sp 2
- gibridlanish. NO 2 molekulasi burchakli, burchak 134° (burchak 120° dan katta, chunki bitta elektron oʻzidan bogʻlangan elektronlarni bir juft elektronga qaraganda kuchsizroq qaytaradi) (3-5-rasm).
Azot oksidlarining fizik xossalari YO'Q. Molekulyar kristall panjara; molekulasi engil, zaif qutbli (kislorodning elektronegativligi azotnikidan yuqori, lekin unchalik emas). Erish va qaynash nuqtalari past, ammo azotnikidan yuqori bo'ladi deb taxmin qilish mumkin, chunki molekulaning har qanday qutbliligi elektrostatik tortishish kuchlarini oddiy molekulalararo kuchlarga ulash imkonini beradi.
Dimerning hosil bo'lishi ham qaynash nuqtasini oshiradi, molekulani og'irlashtiradi. Molekulaning tuzilishi suvda past eruvchanligini ham ko'rsatadi, bu hal qiluvchi NO dan sezilarli darajada qutbli. Shuni ta'kidlash kerakki, azot (II) oksidi rang ham, hid ham emas. Azot oksidi (IV)
NO2.
Kristal panjara ham molekulyardir, lekin molekulaning o'zi NO dan og'irroq va uning dimerlanish tendentsiyasi sezilarli darajada yuqori bo'lganligi sababli, bu modda sezilarli darajada yuqori haroratlarda erishi va qaynashi kerak. Qaynatish nuqtasi 21 °C, shuning uchun normal sharoitda u 20 °C va 760 mmHg ni tashkil qiladi. Art. – azot (IV) oksidi, suyuq.
Endi eruvchanlikni ko'rib chiqaylik. Eslatib o'tamiz, "eruvchanlik" so'zi suv bilan kimyoviy reaktsiyalarni ham anglatishi mumkin;
Aytishingiz mumkinki, NO shunchaki... kislorod molekulasi NO 2 ga aylanishini kutmoqda.
Metaforadan foydalanib, biz ko'plab atomlarning "hayot ma'nosi" bu "hayot sherigi" - boshqa elementning atomi yoki atomlarini topish istagi ekanligini ta'kidlaymiz. Garchi, albatta, oltin kabi "ishonchli bakalavrlar" mavjud.
Azot oksidlarining kimyoviy xossalari 1. Metallar bilan reaksiyalar.
Musbat oksidlanish holatlaridagi azot atomi oksidlovchi vosita bo'lganligi sababli va oksidlanish darajasi qanchalik yuqori bo'lsa, boshqa atomlardan elektron olish qobiliyati shunchalik kuchli bo'lsa, azot oksidlari metallar bilan reaksiyaga kirishadi - asosan qaytaruvchi moddalar. Olingan mahsulotlar reaksiya sharoitlariga va metallning o'ziga qarab butunlay boshqacha bo'lishi mumkin. Masalan, issiq misga barcha azot oksidlari kislorod beradi va o'zlari oddiy azot moddasiga aylanadi:
Hosil bo'lgan mis oksidi va azot oksidi miqdori bo'yicha qaysi azot oksidi mis bilan reaksiyaga kirishganligini aniqlash mumkin. 2. Nometallar bilan reaksiyalar.
Avvalo, kislorod bilan reaktsiyalarni ko'rib chiqaylik. Bu erda oksidlar o'rtasida farq bor va juda muhim. Oksid
NO kislorod bilan reaksiyaga kirishib, azot oksidi (IV) hosil qiladi. Reaktsiya teskari bo'ladi.
Avvalo, kislorod bilan reaktsiyalarni ko'rib chiqaylik. Bu erda oksidlar o'rtasida farq bor va juda muhim. Bundan tashqari, harorat oshishi bilan bu reaktsiya tezligi pasayadi:
2NO + O 2 = 2NO 2.
Azot oksidlarining fizik xossalari NO 2 kislorod bilan umuman reaksiyaga kirishmaydi.
Ozon ikkala oksidni azot oksidiga (V) aylantiradi.
NO ozonni to'liq qo'shadi:
2NO + O 3 = N 2 O 5.
Azot oksidi (IV) NO 2 ozon bilan reaksiyaga kirishganda ham kislorod chiqaradi: 2NO 2 + O 3 = N 2 O 5 + O 2.
3. Suv bilan reaksiyalari
. NO oksidi suv bilan reaksiyaga kirishmaydi. NO 2 oksidi suv bilan ikkita kislota hosil qiladi - azot (azot oksidlanish darajasi +5) va azot (azot oksidlanish darajasi +3). Kislorod ishtirokida NO 2 oksidi to'liq nitrat kislotaga aylanadi:
2NO 2 + H 2 O = HNO 3 + HNO 2, 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O = 4HNO 3.
4. Kislotalar bilan reaksiyalar. Oksidlarning hech biri - NO yoki NO 2 - kislotalar bilan reaksiyaga kirishmaydi.
Avvalo, kislorod bilan reaktsiyalarni ko'rib chiqaylik. Bu erda oksidlar o'rtasida farq bor va juda muhim. 5. Ishqorlar bilan reaksiyalari
. Ikkala azot oksidi ham ishqorlar bilan reaksiyaga kirishadi.
Avvalo, kislorod bilan reaktsiyalarni ko'rib chiqaylik. Bu erda oksidlar o'rtasida farq bor va juda muhim. NO azot kislotasi, azot oksidi (I) va azotning ishqor bilan tuzini hosil qiladi:
10NO + 6NaOH = 6NaNO2 + N2O + N2 + 3H2O.
Keling, oksidlanish darajalari haqidagi sirimizga qaytaylik. Azotning kislorodli birikmalarining siz erkin harakat qilishingiz mumkin bo'lgan "gaz" holatidan "suvli eritma" holatiga o'tish paytida, bu erda shovqin ko'proq bo'ladi, bu erda kollektivizm rivojlanadi, qutbli suv molekulalari mavjud va faol harakat qiladi. hech kim molekula, atom yoki ionning yolg'iz bo'lishiga yo'l qo'ymaydi, "orientatsiya o'zgarishi" sodir bo'ladi.
G'alati oksidlanish darajalari g'alati guruh elementiga mos keladigan tarzda barqaror bo'ladi. (Barqaror, ammo nisbatan. Azot kislotasi, masalan, faqat eritmada bo'lishi mumkin, aks holda u parchalanadi. Ammo azot (II) va (IV) oksidlariga formal ravishda mos keladigan kislotalar umuman mavjud emas. Hamma narsa taqqoslash orqali ma'lum. .)
Qizig'i shundaki, nafaqat aniq kislotali NO 2 oksidi ishqorlar bilan reaksiyaga kirishadi, balki NO - xossalari va oksidlanish darajasi bo'yicha kislotali bo'lmagan va boshqa oksidlanish darajalarining birikmalari - g'alati bo'lganlar ham olinadi! Sirmi? Judayam!
Azot(V) gidroksid molekulasining tuzilishi - azot kislotasi
Azot gidroksidlaridan birini ko'rib chiqamiz, lekin eng katta tonnali - azot kislotasi.
Nitrat kislota molekulasi qutbli (birinchi navbatda kislorod va vodorodning turli elektr manfiyligi tufayli, chunki azot molekula ichida yashiringan) va assimetrikdir. Unda mavjud bo'lgan azot va kislorod aloqalari o'rtasidagi uchta burchak ham farq qiladi. Azotning rasmiy oksidlanish darajasi eng yuqori, ya'ni +5. Ammo shu bilan birga, azot atomining boshqa atomlar bilan faqat to'rtta aloqasi bor - azotning valentligi to'rtta. Yana bir sir. Bu qanday sodir bo'lishi aniq atomning valentligi raqamli oksidlanish darajasidan kattaroqdir . Buning uchun molekuladagi bir xil atomlar o'rtasida aloqa hosil qilish kifoya. Masalan, vodorod periksida kislorod ikki valentlikka ega, ammo oksidlanish darajasi faqat -1 ga teng. Kislorod vodorod bilan umumiy elektron bog'lanish juftligini o'ziga yaqinroq tortishga muvaffaq bo'ldi va ikkita kislorod atomining bog'lanish juftligi qat'iy o'rtada qoladi. Ammo buni qanday qilish kerak atomning valentligi edi?
Keling, o'ylab ko'raylik: nitrat kislota molekulasi aslida qanday ishlaydi? Molekulaning tuzilishini, agar uni tayyorlash jarayonini ko'rib chiqsak, tushunish osonroq bo'ladi. Azot kislotasi azot oksidi (IV) ning suv bilan (kislorod borligida) reaksiyasi natijasida olinadi: ikkita NO 2 molekulasi bir vaqtning o'zida suv molekulasiga o'zlarining juftlanmagan elektronlari bilan "hujum qilishadi", natijada vodorod va kislorod o'rtasidagi bog'lanish hosil bo'ladi. odatdagidek buzilmaydi (kislorod va "yalang'och proton" dan bir juft elektron) va "halol" - bir NO 2 molekulasi o'z elektroni bilan vodorod oladi, ikkinchisi OH radikalini oladi (6-rasm). Ikkita kislota hosil bo'ladi: ikkala kislota ham kuchli, ikkalasi ham tezda o'z protonlarini eng yaqin suv molekulalariga beradi va oxir-oqibat ionlar va . Ion beqaror, ikkita HNO 2 molekulasi suvga, NO 2 va NO ga parchalanadi. NO oksidi kislorod bilan reaksiyaga kirishib, NO 2 ga aylanadi va faqat nitrat kislota olinmaguncha davom etadi.
Rasmiy ravishda ma'lum bo'lishicha, azot atomi bir kislorod atomiga qo'sh bog' bilan, ikkinchisi esa oddiy bitta bog' bilan bog'langan (bu kislorod atomi ham vodorod atomiga bog'langan). HNO 3 dagi azot uchinchi kislorod atomi bilan donor-akseptor bog'i orqali bog'lanadi, azot atomi donor rolini o'ynaydi. Azot atomining gibridlanishi bo'lishi kerak sp 2 tuzilishini aniqlaydigan qo'sh bog'lanish mavjudligi tufayli - tekis uchburchak. Darhaqiqat, azot atomi va uchta kislorod atomining bir qismi haqiqatan ham tekis uchburchak ekanligi ma'lum bo'ldi, faqat nitrat kislota molekulasida bu uchburchak noto'g'ri - uchta ONO burchaklari har xil, shuning uchun uchburchakning tomonlari boshqacha. .
Molekula dissotsiatsiyalanganda uchburchak muntazam, teng tomonli bo'ladi. Bu undagi kislorod atomlarining ekvivalent bo'lishini anglatadi! Barcha obligatsiyalar bir xil bo'ladi (qo'sh bog'lanish bitta bog'dan qisqaroq). Qanaqasiga? Keling, fikr yuritaylik.
sp 2 -Azot atomining gibridlanishi kislorod atomlarini bir xil duragaylanishga majbur qiladi. Natijada tekis struktura hosil bo'lib, uning bo'ylab gibridlanishda ishtirok etmaydigan, barcha to'rt atomda mavjud bo'lgan p-orbitallar joylashgan.-gibridlanishda ishtirok etmaydigan orbitallar. Bu holatda mumkin bo'lgan yagona oqilona tushuntirish - barcha atomlar o'z elektronlarini bitta elektron bulutiga bo'lishlari (7-rasm). Bunga kichik atom radiuslari va kichik atomlararo masofalar yordam beradi. Va simmetriya odatda energetik jihatdan qulaydir va shuning uchun umuman strukturaning barqarorligini oshiradi. Bu bir nechta atomlar tomonidan elektronlarni almashishning yagona holati emas, xuddi shunday "jamoaviy elektron fermerlik" organik kimyoda, masalan, aromatik birikmalarda uchraydi;
Keling, molekulaning tuzilishi haqidagi g'oyalarga asoslangan nitrat kislotaning xossalari haqidagi bashoratlarga qaytaylik. Ion shaklida bo'lishning aniq afzalligi nafaqat kislotaning suvli eritmadagi yuqori dissotsiatsiyasini, balki suvsiz kislotaning dissotsilanish imkoniyatini ham tushuntiradi. Va bu moddaning fizik xususiyatlarini aniqlaydigan dissotsiatsiya.
Nitrat kislotaning fizik xossalari
Ionlashgan birikma, hatto qisman ionlangan bo'lsa ham, gazga aylanishi qiyin. Shunday qilib, qaynash nuqtasi ancha yuqori bo'lishi kerak, ammo bunday kichik molekulyar og'irlik bilan (va yuqori harakatchanlik tufayli) erish nuqtasi yuqori bo'lmasligi kerak. Binobarin, 20 °C da agregatsiya holati suyuq bo'ladi.
Suvdagi eruvchanligiga kelsak, boshqa ko'plab qutbli suyuqliklar singari, nitrat kislota ham suv bilan har qanday nisbatda osongina aralashtiriladi.
Sof nitrat kislota rangsiz va hidsizdir. Biroq, kislorod va azot oksidi (IV) ga parchalanishi tufayli, u ham eriydi, oddiy konsentrlangan nitrat kislota sariq-jigarrang rangga va NO 2 ga xos o'tkir hidga ega ekanligini aytishimiz mumkin.
Keling, nitrat kislota molekulasining tuzilishi uning kimyoviy xossalariga qanday ta'sir qilishini ko'rib chiqaylik.
Nitrat kislotaning kimyoviy xossalari
Shuni ta'kidlash kerakki, azot atomining yuqori oksidlanish darajasining mavjudligi azot kislotasining xususiyatlarini cheklaydi, u oksidlovchi moddalar bilan reaksiyaga kirishmaydi; Ammo qaytaruvchi moddalar bilan, birinchi navbatda, metallar bilan, u noan'anaviy va xilma-xil tarzda reaksiyaga kirishadi.
1. Metallar bilan reaksiyalar. Nitrat kislota hatto suyultirilgan eritmalarda ham kuchli oksidlovchi sifatida metallar bilan reaksiyaga kirishadi (sulfat kislotadan farqli o'laroq, u oksidlovchi xususiyatlarini faqat konsentrlangan shaklda namoyon qiladi). Odatda metall nitrat hosil bo'ladi, lekin vodorod o'rniga gazsimon azotli birikmalar ajralib chiqadi: NO 2, NO, N 2 O, N 2 yoki kislotali muhitda darhol ammoniy ioniga aylanadigan ammiak. Aslida, metall nitrat kislota bilan reaksiyaga kirishganda, bu gazlarning butun "guldastasi" hosil bo'ladi, ammo metallga va kislota kontsentratsiyasiga qarab, ma'lum tarkibiy qismlar ustunlik qiladi.
Shunday qilib, laboratoriya sharoitida azot (II) oksidi odatda misning 1,2 g / sm3 zichlikdagi nitrat kislotasi bilan reaksiyaga kirishishi natijasida olinadi, ya'ni mis suyultirilgan kislota bilan ishlov berilganda, bu oksid gazsimon reaktsiya mahsulotlarida aniq ustunlik qiladi:
Ammo bir xil zichlikdagi (va shuning uchun konsentratsiyali) azot kislotasi temir bilan reaksiyaga kirishganda, aralashmadagi azot oksidi (II) miqdori atigi 40% - yarmidan kam, qolgan 60% ammoniy selitrasi, azot o'rtasida teng taqsimlanadi. , azot oksidi (I ) va azot oksidi (IV) (8-rasm).
Qiziqarli va hayotiy muhim faktni ta'kidlash kerakki, temir ham, alyuminiy ham 100% nitrat kislota bilan reaksiyaga kirishmaydi (shuning uchun uni tanklarda va ushbu metallardan tayyorlangan boshqa idishlarda saqlash va tashish mumkin).
Hosil bo'lgan mis oksidi va azot oksidi miqdori bo'yicha qaysi azot oksidi mis bilan reaksiyaga kirishganligini aniqlash mumkin. Gap shundaki, bu metallar sof kislotada erimaydigan oksidlarning bardoshli plyonkalari bilan qoplangan. Kislotali xususiyatlar namoyon bo'lishi uchun kislota sezilarli darajada ajralishi kerak va bu o'z navbatida suvni talab qiladi.
Nitrat kislota kislorod va ozon bilan reaksiyaga kirishmaydi. 3. Suv bilan hech qanday reaktsiya yo'q.
Suv faqat kislotaning dissotsiatsiyasiga yordam beradi. 4. Kislotalar bilan reaksiyalar.
Nitrat kislota boshqa kislotalar bilan almashinish yoki birikma reaksiyalari orqali reaksiyaga kirishmaydi. Biroq, u kuchli oksidlovchi vosita sifatida reaksiyaga kirishishga qodir. Konsentrlangan nitrat va xlorid kislotalar aralashmasida teskari reaktsiyalar sodir bo'ladi, ularning mohiyatini tenglama bilan umumlashtirish mumkin:
Konsentrlangan sulfat kislota kuchli suvni olib tashlaydigan vosita sifatida nitrat kislotaning azot oksidi (IV) va kislorodga parchalanishiga yordam beradi.
5. Asoslar va asosiy oksidlar bilan reaksiyalar. Nitrat kislota kuchli noorganik kislotalardan biridir va tabiiy ravishda ishqorlar bilan reaksiyaga kirishadi. Bundan tashqari, erimaydigan gidroksidlar va asosiy oksidlar bilan reaksiyaga kirishadi. Bu reaktsiyalar, shuningdek, nitrat kislotaning barcha tuzlari suvda yaxshi eruvchanligiga ega, shuning uchun reaktsiya mahsulotlari uning rivojlanishiga xalaqit bermaydi.
NO, NO 2 va HNO 3 birikmalarining fizik xossalari sonda
Azot oksidi (II) YO'Q. Molyar massasi 30 g/mol.
Erish nuqtasi -164 °C, qaynash nuqtasi -154 °C. Oddiy sharoitlarda (0 °C, 1 atm) gazsimon NO ning zichligi 1,3402 g/l ni tashkil qiladi. Atmosfera bosimi va 20 °C da eruvchanligi 100 g suv uchun 4,7 ml NO gaz. Azot oksidi (IV)
) NO 2. Molyar massasi 46 g/mol. Erish nuqtasi -11 °C, qaynash nuqtasi 21 °C. n da gazsimon NO 2 zichligi. u. 1,491 g/l.
Eruvchanlik - bu oksid avval havoda suv bilan reaksiyaga kirishib, keyin hosil bo'lgan nitrat kislotada ham erishi sharti bilan - cheksiz deb hisoblash mumkin (60% HNO 3 hosil bo'lishigacha). Azot oksidi (IV) faol ravishda dimerizatsiya qilinganligi sababli (140 ° C da u butunlay NO 2 monomeri shaklida bo'ladi, lekin 40 ° C da monomerning taxminan 30% qoladi va 20 ° C da deyarli barchasi dimerizatsiyaga aylanadi. N 2 O 4 dimer), keyin jismoniy xususiyatlar monomer emas, balki dimer bilan bog'liq. Bu juda yuqori qaynash nuqtasini tushuntirishi mumkin (N 2 O 4 juda og'ir molekula). Dimerizatsiya darajasini rang bilan baholash mumkin: monomer kuchli rangga ega, dimer esa rangsiz.
Qaynaganda bug'ining tarkibi suyuqlik tarkibiga to'g'ri keladigan moddalar aralashmalari azeotrop yoki alohida qaynamaydigan deb ataladi.
("Azeotrop" so'zi yunoncha - qaynatish, - o'zgartirish, - salbiy prefiksdan olingan.) Kislotalarning past konsentratsiyasi eritma bilan solishtirganda bug'dagi suv miqdorining oshishi bilan tavsiflanadi, bu esa eritmaning konsentratsiyasiga olib keladi. Yuqori konsentratsiyalarda, aksincha, bug 'tarkibi kislota bilan boyitiladi.
Azotli birikmalarning kimyoviy xossalari (qo'shimcha)
Oraliq oksidlanish darajasiga ega bo'lgan atomni o'z ichiga olgan har qanday boshqa moddalar singari, azot (II) va (IV) oksidlari, nitrat kislotadan farqli o'laroq, reaktsiya sherigiga qarab ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi sifatida harakat qilishi mumkin. Biroq, bu reaktsiyalarning ko'pchiligi "ahamiyatsiz" va shunga mos ravishda kam o'rganilgan.
"Joriy" reaktsiyalar orasida azot (IV) oksidning oltingugurt (IV) oksidi bilan suv ishtirokidagi reaktsiyasini eslatib o'tish kerak:
Azot oksidi (II Bu reaksiya dolzarbdir, chunki oltingugurt (IV) oksidga kislorod qo'shilishi faqat yuqori haroratda va katalizator ishtirokida sodir bo'ladi, azot oksidi (II) ga kislorod qo'shilishi esa normal sharoitda sodir bo'ladi. Shunday qilib, azot oksidi (IV) oltingugurt oksidiga kislorod qo'shishga yordam beradi. Bu reaktsiya normal sharoitda sodir bo'ladi (aralashmada qo'shimcha bosim yoki isitish talab qilinmaydi).
) oltingugurt (IV) oksidi bilan ham reaksiyaga kirishadi, lekin butunlay boshqacha sharoitlarda: yoki 500 atmosfera (!) bosimda, keyin oltingugurt (VI) oksidi va azot olinadi, yoki suvli eritmada, keyin sulfat kislota va azot oksidi. (I) olinadi). Azot oksidi (I
). U engil yoqimli hid va shirin ta'mga ega. Kislorod, suv, kislotalar va ishqorlar eritmalari bilan reaksiyaga kirishmaydi. 500 °C dan yuqori haroratlarda elementlarga parchalanadi, boshqacha aytganda, u ancha barqaror.
 |
Molekulaning tuzilishi qiziq: chiziqli molekula O=N=N, unda markaziy azot atomi tetravalentdir. U ikkita qo'sh bog' hosil qiladi: biri kovalent bog'lanishning odatiy sxemasiga ko'ra kislorod bilan (ikkita elektron azot, ikki elektron kislorod), ikkinchisi azot atomi bilan (u uchta juftlashtirilmagan elektrondan ikkitasini juftlashtiradi va shu bilan bo'sh orbital), bog'lanishlardan biri kovalent, ikkinchisi donor-akseptor (9-rasm). |
Azot oksidi (III). NO va NO 2 dan iborat bo'lib, ular o'zlarining juftlanmagan elektronlarini juftlashgan. U erishdan keyin (-101 ° C) mos keladigan gazlarga ajrala boshlaydi.
Azot oksidi (V). Kislorod orqali bog'langan ikkita NO 2 guruhidan iborat. Azot (III) oksidiga qaraganda biroz barqarorroq birikma, u xona haroratida parchalana boshlaydi.
Undagi ba'zi bog'lanishlar, tabiiyki, donor-akseptordir. Va "besh valentli azotlar" yo'q.
Nitrat kislotaning kimyoviy xossalariga qo'shilishi kerak, u oksidlanishi mumkin bo'lgan metall bo'lmaganlar bilan yaxshi reaksiyaga kirishadi. Shunday qilib, konsentrlangan nitrat kislota oltingugurt, fosfor va ko'mir bilan reaksiyaga kirishib, mos ravishda sulfat, fosfor va karbonat kislotalarini hosil qiladi.
Azot kislotaning organik moddalar bilan reaksiyalari qiziqarli va muhim. Misol uchun, toluoldagi uchta vodorod atomi NO 2 guruhlari bilan almashtirilganda, portlovchi modda bo'lgan trinitrotoluol (yoki oddiygina tol) hosil bo'ladi.
Azot oksidi va nitrat kislotaning ekologik xususiyatlari Azot oksidi (I)
nisbatan inert va shuning uchun "ekologik neytral". Biroq, u oddiy o'yin-kulgidan tortib (buning uchun u "kulgan gaz" laqabini olgan) va tibbiyotda o'z qo'llanilishini topgan chuqur uyqu bilan yakunlangan odamlarga giyohvandlik ta'siriga ega. Qizig'i shundaki, u zararsizdir va tibbiy behushlik uchun azot oksidi (I) kislorod bilan aralashmasi havodagi azot va kislorod nisbati bilan bir xil nisbatda qo'llaniladi. Giyohvand ta'siri ushbu gazni nafas olishni to'xtatgandan so'ng darhol yo'qoladi.
Masalan, bitta azotli oʻgʻit zavodi havoga azot oksidi, azot kislotasi, ammiak va oʻgʻit changlari, oltingugurt oksidi, ftor birikmalari va baʼzi organik birikmalardan tashqari havoga chiqaradi. Olimlar turli o'tlar, butalar va daraxtlarning bunday "guldastalar" ga qarshiligini aniqlamoqda. Ma'lumki, afsuski, qoraqarag'ay va qarag'ay beqaror va tez nobud bo'ladi, ammo oq akatsiya, kanada teraklari, tol va boshqa o'simliklar bunday sharoitda mavjud bo'lishi mumkin, bundan tashqari ular bu moddalarni havodan olib tashlashga yordam beradi.
Azot oksidi bilan og'ir zaharlanish asosan tegishli sanoat korxonalaridagi baxtsiz hodisalar paytida sodir bo'lishi mumkin. Ushbu gazlarning xossalaridagi farqlar tufayli tananing javobi boshqacha bo'ladi. "Kaustik" NO 2 birinchi navbatda nazofarenks va ko'zlarning shilliq pardalariga ta'sir qiladi, o'pka shishini keltirib chiqaradi; NO suvda yomon eriydigan va kaustik bo'lmagan modda sifatida o'pkadan o'tib, qonga kirib, markaziy va periferik asab tizimlarida buzilishlarni keltirib chiqaradi. Ikkala oksid ham qondagi gemoglobin bilan reaksiyaga kirishadi, garchi turli yo'llar bilan bo'lsa-da, lekin bir xil natija bilan - gemoglobin kislorodni tashishni to'xtatadi.
Nitrat kislotaning ekologik xususiyatlari ikkita "yarm" dan iborat. Kuchli kislota sifatida u nafaqat tirik to'qimalarga (inson terisi, o'simlik barglari), balki tuproqqa ham halokatli ta'sir ko'rsatadi, bu juda muhim - kislotali (azot va oltingugurt oksidi mavjudligi sababli) yomg'ir, afsuski, kam uchraydigan holatlar emas. Kislota teriga tushganda, kimyoviy kuyish paydo bo'ladi, bu termal kuyishdan ko'ra ko'proq og'riqli va shifolash uchun ancha vaqt talab etadi. Bular asosiy ekologik xususiyatlar edi
vodorod kationi. Keling, o'qishga o'taylik anion
. Kuchli kislota ta'sir qilganda, bu kislotali xususiyatlar birinchi o'ringa chiqadi, shuning uchun tuzlar misolida anionning xususiyatlarini ko'rib chiqish yaxshiroqdir. Nitrat ionining fauna va flora bilan o'zaro ta'siri.
Nitrat ioni faqat ko'p miqdorda zaharli bo'lib, boshqa moddalarning muvozanatini buzadi.
Masalan, o'simliklarda nitratlarning ko'pligi bilan askorbin kislota miqdori kamayadi.
(Tirik organizm shunchalik nozik tashkil etilganki, ko'p miqdorda har qanday modda muvozanatni buzadi va shuning uchun zaharli bo'ladi.)
O'simliklar va bakteriyalar oqsillarni va boshqa muhim organik birikmalarni yaratish uchun nitratlardan foydalanadilar. Buning uchun nitrat ionini ammoniy ioniga aylantirish kerak. Bu reaksiya metall ionlari (mis, temir, marganets va boshqalar) bo'lgan fermentlar tomonidan katalizlanadi. O'simliklarda ammiak va ammoniy ionining toksikligi ancha yuqori bo'lganligi sababli ammoniy ionini nitratga aylantirishning teskari reaktsiyasi yaxshi rivojlangan.
Hayvonlar noorganiklardan o'zlariga kerak bo'lgan barcha organik birikmalarni qanday qurishni bilishmaydi - ularda tegishli fermentlar etishmaydi. Biroq, oshqozon va ichaklarda yashovchi mikroorganizmlar bu fermentlarga ega va nitrat ionini nitrit ioniga aylantira oladi. Bu nitrit ioni zaharlovchi vazifasini bajaradi, gemoglobindagi temirni Fe 2+ dan Fe 3+ ga aylantiradi.
Fe 3+ ni o'z ichiga olgan va methemoglobin deb ataladigan birikma havo kislorodini juda qattiq bog'laydi, shuning uchun uni to'qimalarga chiqara olmaydi. Natijada organizm kislorod yetishmasligidan aziyat chekadi, miya, yurak va boshqa organlar faoliyatida buzilishlar yuzaga keladi.
Odatda, nitrit ioni oshqozonda emas, balki ichaklarda hosil bo'ladi va qonga o'tishga vaqt topa olmaydi va bu barcha halokatga olib keladi. Shuning uchun nitrat bilan zaharlanish juda kam uchraydi.
Biroq, yana bir xavf bor: bizning tanamizda ammiakning vodorod atomlari organik radikallar bilan almashtirilgan ko'plab moddalar mavjud. Bunday birikmalar aminlar deb ataladi. Ominlar nitrit ionlari bilan reaksiyaga kirishganda, nitrozaminlar hosil bo'ladi - kanserogen moddalar:
