По-висок азотен оксид и химични реакции. О.р.валидинская
Азотът образува серия от оксиди с кислорода; всички те могат да бъдат получени от азотна киселина или нейни соли.
Азотен оксид(I), или азотен оксид, N 2 O се получава чрез нагряване на амониев нитрат:
Азотният оксид (1) е безцветен газ със слаба миризма и сладникав вкус. Той е умерено разтворим във вода: един обем вода при 20 ° C разтваря 0,63 обема N 2 O.
Азотният оксид (I) е термодинамично нестабилно съединение. Стандартната енергия на Гибс на неговото образуване е положителна (DS°b p =
104 kJ/mol). Въпреки това, поради високата здравина на връзките в молекулата на N 2 O, енергиите на активиране на реакциите, протичащи с участието на това вещество, са високи. По-специално, енергията на активиране на разлагането на N 2 O е висока. Следователно азотният оксид (I) е стабилен при стайна температура. Въпреки това, при повишени температури, той се разлага на азот и кислород; разграждане върви с товаколкото по-бързо е температурата.
Азотният оксид (1) не реагира с вода, нито с киселини, нито с основи.
Електронната структура на молекулата на N 2 O е разгледана в § 41.
Вдишването на малки количества азотен оксид (I) води до притъпяване на болковата чувствителност, в резултат на което този газ понякога се използва в смес с кислород за анестезия. Големите количества азотен оксид (I) възбуждат нервната система; затова се е наричал "смеещ се газ".
Азотен оксид(ii), или азотен оксид, NO е безцветен газ, който трудно се втечнява. Течният азотен оксид (II) кипи при -151,7°C и се втвърдява при -163,7°C. Той е слабо разтворим във вода: 1 обем вода разтваря само 0,07 обема NO при 0°C.
Според своите химични свойства азотният оксид (II) е един от индиферентните оксиди, тъй като не образува киселина.
Подобно на N 2 O, азотният оксид (II) е термодинамично нестабилен - стандартната енергия на Гибс на неговото образуване е положителна (AGo 6p = 86,6 kJ/mol). Но, отново, подобно на N 2 O, NO не се разлага при стайна температура, тъй като неговите молекули са достатъчно силни. Едва при температури над 1000 0 C разлагането му на азот и кислород започва да протича със забележима скорост. При много високи температури, поради причините, разгледани в § 65, разлагането на NO не достига до края - установява се равновесие в системата NO-N 2 -O 2. Благодарение на това азотният оксид (II) може да се получи от прости вещества при температури на електрическата дъга (3000-4000 ° C).
В лабораторията азотният оксид (II) обикновено се получава чрез взаимодействие на 30-35% азотна киселина с мед:
В промишлеността той е междинен продукт при производството на азотна киселина (виж § 143).
Азотният оксид (II) се характеризира с редокс двойственост. Под действието на силни окислители се окислява, а в присъствието на силни редуциращи агенти се редуцира. Например, лесно се окислява от атмосферния кислород до азотен диоксид:
В същото време смес от равни обеми NO и H2 експлодира при нагряване:
Електронната структура на молекулата на NO се описва най-добре чрез МО метода. На фиг. 116 е показана схемата на запълване на МО в молекулата на NO (еп. с подобни схеми за молекули N 2 и CO - виж фиг. 51 и 53). Молекулата NO има един електрон повече от молекулите N 2 и CO: този електрон е в разхлабващата се орбитала l res 2 Р.По този начин броят на свързващите електрони тук надвишава броя на разхлабващите се с пет. Това съответства на кратност на връзката 2,5 (5:2 = 2,5). Наистина, енергията на дисоциация на молекулата NO на атоми (632 kJ/mol) има междинна стойност в сравнение със съответните стойности за молекулата O 2 (498 kJ/mol), в която множествеността на връзката е две, а N 2 молекула (945 kJ/mol), където връзката е тройна. В същото време, по отношение на енергията на дисоциация, молекулата на NO е близка до молекулния кислороден йон O 2 (644 kJ / mol), в който множествеността на връзката също е равна на 2,5.
Когато един електрон се отдели от молекулата на NO, се образува NO + йон, който не съдържа разхлабващи електрони; множествеността на връзките между атомите се увеличава в този случай до три (шест свързващи електрона). Следователно енергията на дисоциация на NO + йона (1050 kJ/mol) е по-висока от енергията на дисоциация на молекулата NO и е близка до съответната стойност за молекулата на CO (1076 kJ/mol), в която множествеността на връзката е три.
Ориз. 116.
диоксид(или азотен диоксид NO 2 е кафяв отровен газ с характерна миризма. Лесно се сгъстява в червеникава течност (т.к. 21 0 C), която постепенно изсветлява при охлаждане и замръзва при -11,2 °C, образувайки безцветна кристална маса. При нагряване на газообразен азотен диоксид цветът му, напротив, се засилва и при 140 ° C става почти черен. Промяната в цвета на азотния диоксид с повишаване на температурата е придружена и от промяна в молекулното му тегло. При ниска температура плътността на парите приблизително съответства на удвоената формула N 2 O 4 . С повишаване на температурата плътността на парите намалява и при 140 ° C съответства на формулата NO 2. Безцветните кристали, съществуващи при -11,2 0 C и по-ниски, се състоят от молекули N 2 O 4 . Тъй като молекулите на N 2 O 4 се нагряват, те се дисоциират, за да образуват молекули от тъмнокафяв азотен диоксид; пълната дисоциация настъпва при 140 0 С. По този начин при температури от -11,2 до 140 ° С молекулите на NO 2 и N 2 O 4 са в равновесие една с друга:
Над 140 °C започва дисоциацията на NO 2 на NO и кислород.
Азотният диоксид е много енергичен окислител. Много вещества могат да горят в атмосфера с NO 2, отнемайки кислород от нея. Серният диоксид се окислява от него в триоксид, на който се основава азотният метод за получаване на сярна киселина (виж § 131).
Парите на NO 2 са отровни.Вдишването им причинява силно дразнене респираторен тракти може да доведе до сериозно отравяне.
Когато се разтвори във вода, NO 2 реагира с вода, образувайки азотна и азотиста киселина:
Но азотната киселина е много нестабилна и бързо се разлага:
Следователно на практика взаимодействието на азотния диоксид с водата, особено горещата вода, протича по уравнението
което може да се получи чрез добавяне на двете предишни уравнения, ако първо умножите първото от тях по три.
В присъствието на въздух, полученият азотен оксид незабавно се окислява до азотен диоксид, така че в този случай NO 2 в крайна сметка се превръща напълно в азотна киселина:
Тази реакция се използва в съвременните методи за производство на азотна киселина.
Ако азотният диоксид се разтвори в основи, тогава се образува смес от соли на азотна и азотна киселина, например:
Азотен оксид(III), или азотен анхидрид, N 2 O 3 е тъмносиня течност, вече при ниски температуриразлагайки се на NO и NO 2 . Смес от равни обеми NO и NO 2 при охлаждане отново образува N 2 O 3:
Азотният оксид (III) съответства на азотната киселина HNO 2 .
Азотен оксид(V), или азотен анхидрид, N 2 O 5 - бели кристали, вече при стайна температура, постепенно се разлагат на NO 2 и O 2. Може да се получи чрез действието на фосфорен анхидрид върху азотна киселина:
Азотният оксид (V) е много силен окислител. много органична материязапали при контакт с него. Във вода азотният оксид (V) се разтваря добре с образуването на азотна киселина.
В твърдо състояние N 2 O 5 се образува от нитратния йон NO 3 и йона
нитроний NO2. Последният съдържа същия брой електрони като мо-
молекула CO 2 и подобно на последната има линейна структура: O=N=O.
В парите молекулата на N 2 O 5 е симетрична; неговата структура може да бъде представена чрез следната валентна диаграма, в която трицентровите връзки са показани с пунктирани линии (сравнете с валентната диаграма на молекулата на азотната киселина).
Оксиди и хидроксиди на азотаМИСТЕРИЯТА НА СЪСТОЯНИЯТА НА ОКИСЛЕНИЕ
Азотът образува редица оксиди, които формално съответстват на всички възможни степени на окисление от +1 до +5: N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2, N 2 O 5, но само два от тях са азотен оксид ( II) и азотен оксид (IV) са не само стабилни при нормални условия, но също така активно участват в естествените и промишлени цикли на азот. Затова ще проучим именно техните свойства (в сравнение). Нека започнем, както обикновено, със структурата на молекулите.
Структурата на молекулите на азотния оксид
МолекулаНЕ. Структурата е доста проста за приемане: кислородът има два несдвоени електрона, азотът има три - образува се двойна връзка и един несдвоен електрон в остатъка ... Не е лесно да се отговори на въпроса защо такава „нестандартна“ молекула е стабилен. Между другото, заслужава да се отбележи, че стабилните свободни радикали - молекули с несдвоени електрони - са доста редки в природата. Може да се приеме, че NO молекулите ще се сдвоят и ще образуват удвоена или димерна ONNO молекула. Така е възможно да се реши проблема с несдвоения електрон.
Молекула NO2. Изглежда, какво е по-просто - кислороден атом се е присъединил към молекулата на NO по протежение на несдвоен електрон. (Всъщност не е прикрепен атом, а молекула, и то не към NO, а към димера ONNO. Ето защо скоростта на прикрепване намалява с повишаване на температурата - димерът се разпада на половинки.) И сега кислородът има несдвоен електрон - молекулата на азотния оксид (IV) също е свободен радикал. Въпреки това е известно, че когато две молекули NO 2 се комбинират и се образува молекула N 2 O 4, връзката се осъществява чрез азотни атоми, което означава, че азотът трябва да има този много несдвоен електрон. Как може да стане това?
Отговорът е нетрадиционен, но съвсем в "характера" на азота - донорно-акцепторна връзка. Използвайки логиката, помислете за електроните, които азотният атом има в молекулата на NO. Това е несдвоен електрон, свободна двойка електрони и още два електрона, свързани с кислорода - общо пет. А кислородният атом, "влизайки в контакт", има шест електрона в четири орбитали. Ако ги подредите два по един, тогава една орбитала ще остане свободна. Това е всичко и е заето от двойка електрони на азотния атом, а несдвоеният електрон в тази връзка е напълно без значение (фиг. 1, 2).
Струва си да се спомене още един момент - тъй като двойка електрони, разположени на с-орбитали, "отиде да се свърже", той просто беше длъжен да претърпи хибридизация - много е трудно да се предложи на втория атом за обща употреба двойка електрони, равномерно разпределени по повърхността на първия атом. Възниква въпросът: какъв тип хибридизация използва атомът? Отговор: три електронни орбитали на азота са в състояние sp 2-хибридизация. Молекулата на NO 2 е ъглова, ъгълът е 134° (ъгълът е по-голям от 120°, тъй като един електрон отблъсква електроните на връзката от себе си по-слабо от двойка електрони) (фиг. 3–5).
Физични свойства на азотните оксиди
Азотен оксид (II)НЕ. Кристалната решетка е молекулярна; молекулата е лека, слабо полярна (електроотрицателността на кислорода е по-висока от тази на азота, но не много). Може да се предположи, че точките на топене и кипене ще бъдат ниски, но по-високи от тези на азота, тъй като известна полярност на молекулата прави възможно свързването на електростатичните сили на привличане с прости междумолекулни сили. Образуването на димер също допринася за повишаване на точката на кипене, което прави молекулата по-тежка. Структурата на молекулата също предполага ниска разтворимост във вода, разтворител, който е значително по-полярен от NO. Отделно си струва да се подчертае, че азотният оксид (II) няма нито цвят, нито мирис.
Азотен оксид (IV) NO2. Кристалната решетка също е молекулярна, но тъй като самата молекула е по-тежка от NO и склонността й към димеризация е значително по-висока, това вещество трябва да се стопи и кипи при значително по-високи температури. Точката на кипене е 21 ° C, следователно при нормални условия - 20 ° C и 760 mm Hg. Изкуство. – течен азотен оксид (IV).
Сега нека да разгледаме разтворимостта. Спомнете си, че думата "разтворимост" може също да означава химична реакцияс вода; основното е, че разтворителят абсорбира разтвореното вещество. Когато оксидите реагират с вода, както е известно, се получават хидроксиди - формално това са просто хидратирани оксиди, но реалността често представя много интересни и напълно неформални неща. Така че този азотен оксид се разтваря във вода, като едновременно с това реагира с нея и в този случай се получават две киселини наведнъж!
Имайте предвид, че азотният оксид (IV) има както характерна остра миризма, така и червеникава кафяв цвят, чиито нюанси се различават един от друг в зависимост от концентрацията. Именно за този цвят емисиите на азотни оксиди в атмосферата се наричат "лисичи опашки".
Питате: къде е тайната? Първата част от мистерията на степента на окисление е пред вас: защо елемент от петата (нечетна) група има стабилни оксиди с равни степени на окисление? (В същото време и свободните радикали!) В най-общ смисъл отговорът е очевиден – щом са стабилни, значи са толкова печеливши. Енергично. И защо? Очевидно въпросът е в спецификата на структурата на азотните и кислородните атоми - те имат твърде много електрони и твърде малко орбитали. Това са „орбиталните възможности“, които диктуват свои собствени правила, установяват такива „енергийни ползи“. Тогава числата "две" и "четири" стават ясни: два електрона не са достатъчни, за да може кислородът да достигне осем, а и двата атома имат само четири орбитали.
Можете също така да кажете, че NO е просто ... чакане кислородна молекула да се превърне в NO 2. Използвайки метафора, отбелязваме, че "смисълът на живота" на много атоми е желанието да се намери "партньор в живота" - атом или атоми на друг елемент. Въпреки че има, разбира се, "убедени ергени" като златото.
Химични свойства на азотните оксиди
1. Реакции с метали.Тъй като азотният атом в положителни степени на окисление е окислител и колкото по-висока е степента на окисление, толкова по-силна е способността да се вземат електрони от други атоми, тогава азотните оксиди ще реагират с метали - по същество редуциращи агенти. В този случай продуктите могат да бъдат напълно различни, в зависимост от условията на реакцията и самия метал. Например, всички азотни оксиди отделят кислород към горещата мед и самите те се превръщат в просто азотно вещество:
По количеството образуван меден оксид и азот е възможно да се определи кой от азотните оксиди е реагирал с медта.
2. Реакции с неметали.Нека първо разгледаме реакциите с кислорода. Тук има разлика между оксидите, и то много значителна.
Оксид NO реагира с кислорода, за да образува азотен оксид (IV). Реакцията е обратима. Освен това с повишаване на температурата скоростта на тази реакция намалява:
2NO + O 2 \u003d 2NO 2.
Оксид NO 2 изобщо не реагира с кислорода.
Озонът превръща двата оксида в азотен оксид (V).
Азотен оксид (II) NO добавя напълно озон:
2NO + O 3 \u003d N 2 O 5.
Азотният оксид (IV) NO 2 при реакция с озон също освобождава кислород:
2NO 2 + O 3 \u003d N 2 O 5 + O 2.
3. Реакции с вода. NO оксид не реагира с вода. NO 2 оксидът образува две киселини с вода - азотна (степен на окисление на азот +5) и азотна (степен на окисление на азот +3). В присъствието на кислород NO 2 оксидът се превръща напълно в азотна киселина:
2NO 2 + H 2 O \u003d HNO 3 + HNO 2,
4NO 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4HNO 3.
4. Реакции с киселини.Нито един от оксидите - NO или NO 2 - не реагира с киселини.
5. Реакции с алкали. И двата азотни оксида реагират с алкали.
Оксид NO образува с алкали сол на азотиста киселина, азотен оксид (I) и азот:
10NO + 6NaOH \u003d 6NaNO 2 + N 2 O + N 2 + 3H 2 O.
Оксид NO 2 образува с алкални соли на две киселини - азотна и азотна:
2NO 2 + 2NaOH \u003d NaNO 3 + NaNO 2 + H 2 O.
Нека се върнем към нашата мистерия на степента на окисление. С прехода на кислородните съединения на азота от състояние на "газ", където можете да се движите свободно, в състояние на "воден разтвор", където има повече смачкване, където колективизмът процъфтява, където съществуват и активно действат полярни водни молекули, никой няма да позволи на молекула, атом или йон да бъдат сами, има "смяна на ориентацията". Просто нечетните степени на окисление стават стабилни, както трябва да бъде за елемент от нечетна група. (Стабилен обаче относително. Азотиста киселина, например, може да съществува само в разтвор, в противен случай се разлага. Но киселини, формално съответстващи на азотни оксиди (II) и (IV), изобщо не съществуват. Всичко се познава в сравнение.)
Интересното е, че не само ясно киселинният оксид NO 2 реагира с алкали, но и NO - некиселинен по свойства и степен на окисление, докато се получават съединения с други степени на окисление - странно! Тайна? Съвсем!
Структурата на молекулата на азотен (V) хидроксид - азотна киселина
От азотните хидроксиди ще разгледаме един, но най-многотонажен - азотна киселина.
Молекулата на азотната киселина е полярна (предимно поради различната електроотрицателност на кислорода и водорода, тъй като азотът е сякаш скрит вътре в молекулата) и асиметрична. И трите ъгъла в него между връзките на азота и кислорода са различни. Формалното състояние на окисление на азота е най-високо, т.е. +5. Но в същото време само четири връзки имат азотен атом с други атоми - валентността на азота е четири. Още една тайна.
Ясно е как може да бъде така атомна валентностчислено повече от степента му на окисление. За целта е достатъчно да се образува връзка между еднакви атоми в молекулата. Например във водородния пероксид кислородът има валентност две, а степента на окисление е само -1. Кислородът успя да придърпа общата електронна двойка връзки с водорода по-близо до себе си, а двойката връзки на два кислородни атома все още е строго по средата. Но как да направите атомна валентностбеше по-малко степен на окисление?
Нека помислим: каква е общата структура на молекулата на азотната киселина? Структурата на една молекула е по-лесна за разбиране, ако разгледаме процеса на нейното получаване. Азотната киселина се получава чрез реакцията на азотен оксид (IV) с вода (в присъствието на кислород): две молекули NO 2 едновременно "атакуват" водната молекула с техните несдвоени електрони, в резултат на което връзката между водород и кислород е не е счупен както обикновено (двойка електрони в кислорода и "гол протон"), и "честно казано" - една молекула NO 2 получава водород със своя електрон, а другата - ОН радикала (фиг. 6). Образуват се две киселини: и двете киселини са силни, и двете бързо отдават своя протон на най-близките водни молекули и в крайна сметка остават под формата на и йони. Йонът е нестабилен, две молекули HNO 2 се разпадат на вода, NO 2 и NO. NO оксидът реагира с кислорода, превръщайки се в NO 2 и така нататък, докато се получи само азотна киселина.
Формално се оказва, че азотният атом е свързан с един кислороден атом чрез двойна връзка, а с друг - с обикновена единична връзка (този кислороден атом също е свързан с водороден атом). Азотът в HNO 3 е свързан с третия кислороден атом чрез донорно-акцепторна връзка, като азотният атом действа като донор. Хибридизацията на азотния атом в този случай трябва да бъде sp 2поради наличието на двойна връзка, която определя структурата - плосък триъгълник. В действителност се оказва, че наистина фрагмент от азотен атом и три кислородни атома е плосък триъгълник, само в молекула на азотна киселина този триъгълник е неправилен - всичките три ъгъла ONO са различни, следователно, различни страни на триъгълника. Когато молекулата се дисоциира, триъгълникът става правилен, равностранен. Това означава, че кислородните атоми в него стават еквивалентни! Всички връзки стават еднакви (двойната връзка е по-къса от единичната връзка). как?
Нека разсъждаваме. sp 2-Хибридизацията на азотния атом принуждава кислородните атоми към същия тип хибридизация. Получава се плоска структура, през която са разположени р-орбиталите, които не участват в хибридизацията, които присъстват и в четирите атома.
Сега нека разгледаме общия брой валентни електрони: йонът съдържа пет азотни електрона, по шест за три кислородни атома и още един, който дава заряд на йона като цяло, общо двадесет и четири. От тях шест електрона са необходими за образуване на три единични връзки, дванадесет електрона са разположени по периметъра на молекулата в хибридни орбитали (две електронни двойки за всеки кислороден атом), шест електрона остават за четири от същите Р-орбитали, които не участват в хибридизацията. Единственото възможно разумно обяснение в този случай е социализирането на всички атоми на техните електрони в един електронен облак (фиг. 7). Това се улеснява от малки атомни радиуси и малки междуатомни разстояния. А симетрията обикновено е енергийно благоприятна и следователно повишава стабилността на конструкцията като цяло. Това не е единственият случай на социализация на електрони от няколко атома; подобна "колективна електронна икономика" се среща в органичната химия, например в ароматните съединения.
Нека се върнем обаче към предсказанията за свойствата на азотната киселина, основани на идеи за структурата на молекулата. Очевидното предимство да бъде под формата на йон обяснява не само високата степен на киселинна дисоциация във воден разтвор, но и възможността за безводна киселинна дисоциация. И това е дисоциацията, която определя физическите свойства на това вещество.
Физични свойства на азотната киселина
Йонизирано съединение, дори и само частично, трудно се превръща в газ. По този начин точката на кипене трябва да е достатъчно висока, но с такова малко молекулно тегло (и поради високата подвижност), точката на топене не трябва да е висока. следователно агрегатно състояниепри 20 °C - течност.
По отношение на разтворимостта във вода, подобно на много други полярни течности, азотната киселина лесно се смесва с вода във всяко съотношение.
Чистата азотна киселина е без цвят и мирис. Въпреки това, поради разлагането на кислород и азотен оксид (IV), който се разтваря в него, можем да кажем, че обикновената концентрирана азотна киселина има жълто-кафяв цвят и остра миризма, характерна за NO 2.
Нека да видим как структурата на молекулата на азотната киселина влияе върху нейните химични свойства.
Химични свойства на азотната киселина
Основното нещо, което трябва да отбележим е, че наличието на най-висока степен на окисление на азотния атом ограничава свойствата на азотната киселина, тя не реагира с окислители. Но с редуциращи агенти, предимно с метали, той реагира по нетрадиционен и разнообразен начин.
1. Реакции с метали. Азотната киселина реагира с металите като силен окислител дори в разредени разтвори (за разлика от сярната киселина, която проявява своите окислителни свойства само в концентрирана форма). Обикновено се образува метален нитрат, но вместо водород се отделят газообразни азотни съединения: NO 2, NO, N 2 O, N 2 или амоняк, който в кисела среда веднага преминава в амониевия йон. По принцип, когато един метал реагира с азотна киселина, се образува целият този "букет" от газове, но в зависимост от метала и концентрацията на киселина, един или друг компонент ще преобладава.
Така че в лабораторни условия азотният оксид (II) обикновено се получава чрез взаимодействие на медни стърготини с азотна киселина с плътност 1,2 g / cm 3, т.е. когато медта се третира с разредена киселина, този оксид очевидно преобладава в газообразния реакционни продукти:
Но когато азотна киселина със същата плътност (и, следователно, концентрация) реагира с желязо, съдържанието на азотен оксид (II) в сместа е само 40% - по-малко от половината, а останалите 60% са равномерно разпределени между амониев нитрат , азот, азотен оксид (I ) и азотен оксид (IV) (фиг. 8).
Трябва да се отбележи такъв интересен и жизненоважен важен фактче нито желязото, нито алуминият реагират със 100% азотна киселина (следователно може да се съхранява и транспортира в резервоари и други контейнери, направени от тези метали). Факт е, че тези метали са покрити със силни филми от оксиди, които са неразтворими в чиста киселина. За проявата на киселина необходими свойстваза да може киселината забележимо да се дисоциира, а това от своя страна изисква вода.
2. Реакции с неметали.Азотната киселина не реагира с кислород и озон.
3. Не настъпва реакция с вода.Водата само допринася за дисоциацията на киселината.
4. Реакции с киселини.Азотната киселина не реагира с други киселини под формата на обменни или комбинирани реакции. Въпреки това, той е доста способен да реагира като силен окислител. В смес от концентрирани азотна и солна киселина протичат обратими реакции, чиято същност може да се обобщи с уравнението:
Полученият атомен хлор е много активен и лесно отнема електрони от металните атоми, а хлоридният йон, присъстващ „отстрани“, образува стабилни комплексни йони с получените метални йони. Всичко това позволява дори златото да бъде прехвърлено в разтвор. Поради това, че златото е „царят на металите“, сместа от концентрирана азотна и солна киселина се нарича царска вода.
Концентрираната сярна киселина, като силен дехидратиращ агент, насърчава разлагането на азотната киселина в азотен оксид (IV) и кислород.
5. Реакции с основи и основни оксиди. Азотната киселина е една от силните неорганични киселини и естествено реагира с основи. Той също така реагира с неразтворими хидроксиди и основни оксиди. Тези реакции се улесняват и от факта, че всички соли на азотната киселина имат добра разтворимост във вода, следователно реакционните продукти няма да пречат на нейния ход.
Физични свойства на съединенията NO, NO 2 и HNO 3 в числа
Азотен оксид (II) НЕ. Моларна маса 30 g/mol. Точката на топене е -164 °C, точката на кипене е -154 °C. Плътността на газообразния NO при нормални условия (0 °C, 1 atm) е 1,3402 g/l. Разтворимостта при атмосферно налягане и 20°C е 4,7 ml NO газ на 100 g вода.
Азотен оксид (IV) НЕ 2 . Моларна маса 46 g/mol. Точка на топене -11 °C, точка на кипене 21 °C. Плътност на газообразния NO 2 при n. г. 1,491 g/l. Разтворимостта - при условие, че този оксид първо реагира с вода във въздуха и след това се разтваря в получената азотна киселина - може да се счита за неограничена (до образуването на 60% HNO 3).
Тъй като азотният оксид (IV) активно се димеризира (при 140 °C той е изцяло под формата на мономер NO 2, но при 40 °C остават около 30% от мономера, а при 20 °C почти целият преминава в димера на N 2 O 4), тогава физичните свойства се отнасят по-скоро за димера, отколкото за мономера. Това може да обясни доста високата точка на кипене (N 2 O 4 е доста тежка молекула). Степента на димеризация може да се съди по цвета: мономерът е интензивно оцветен, докато димерът е безцветен.
Азотна киселина HNO3. Моларна маса 63 g/mol. Точка на топене -41,6 °C, точка на кипене 83 °C. Плътността на течната 100% киселина е 1,513 g/cm 3 . Разтворимостта е неограничена, с други думи, киселината и водата се смесват във всяко съотношение. Трябва да се отбележи, че разтворите на азотна киселина кипят при температури над точките на кипене на чистата вода и киселината. При максимална температура (122 °C) кипи 68,4% разтвор, докато процентният състав на разтвора и парите е еднакъв.
Смеси от вещества, при които съставът на парата по време на кипене съответства на състава на течността, се наричат азеотропно или неразделно кипене. (Думата "азеотроп" идва от гръцки - кипене, - промяна, - отрицателен префикс.) За по-ниски киселинни концентрации е характерно увеличаване на количеството вода в парата в сравнение с разтвора, което води до концентрация на решението. С повече високи концентрациинапротив, съставът на парата е обогатен с киселина.
Химични свойства на азотните съединения (добавяне)
Както всички други вещества, съдържащи атом с междинно състояние на окисление, азотните (II) и (IV) оксиди, за разлика от азотната киселина, могат да действат както като окислители, така и като редуциращи агенти, в зависимост от реакционния партньор. Много от тези реакции обаче са „неуместни“ и съответно слабо проучени.
От "действителните" реакции си струва да се спомене реакцията на азотен оксид (IV) със серен оксид (IV) в присъствието на вода:
Тази реакция е уместна, тъй като добавянето на кислород към серен (IV) оксид протича само при високи температури и в присъствието на катализатор, докато добавянето на кислород към азотен (II) оксид става при нормални условия. По този начин азотният оксид (IV) просто помага на серния оксид да прикрепи кислород. Тази реакция протича при нормални условия (не е необходимо допълнително налягане в сместа и нагряване).
Азотен оксид (II) също реагира със серен оксид (IV), но при напълно различни условия: или при налягане от 500 атмосфери (!), Тогава се получават серен оксид (VI) и азот, или в воден разтвор, тогава се получават сярна киселина и азотен оксид (I).
Азотен оксид (I). Има лека приятна миризма и сладникав вкус. Не реагира с кислород, вода, разтвори на киселини и основи. Той се разлага на елементи при температури над 500 ° C, с други думи, той е доста стабилен.
Интересна е структурата на молекулата: линейна молекула O=N=N, в която централния азотен атом е четиривалентен. Той образува две двойни връзки: едната с кислород според типичната схема за създаване на ковалентна връзка (два азотни електрона, два кислородни електрона), другата с азотен атом (който сдвоява два от трите си несдвоени електрона и образува празна орбитална дълж. към това), една от връзките - ковалентна, втората - донорно-акцепторна (фиг. 9).
Ориз. 9. |
Азотен оксид(III).Състои се от NO и NO 2, сдвоени с техните несдвоени електрони. Той започва да се разлага на съответните газове още по време на топенето (–101 °C).
Азотен оксид(V).Състои се от две NO 2 групи, свързани чрез кислород. Едно малко по-стабилно съединение от азотния оксид(III) започва да се разлага при стайна температура. Някои от връзките в него, разбира се, са донорно-акцепторни. И никакви "петвалентни азоти".
Към химичните свойства на азотната киселина трябва да се добави, че тя реагира добре с неметали, които може да окислява. И така, концентрираната азотна киселина реагира със сяра, с фосфор и с въглища, образувайки съответно сярна, фосфорна и въглеродна киселина.
Интересни и важни са реакциите на азотна киселина с органични вещества. Например, когато три водородни атома в толуен се заменят с NO 2 групи, се образува тринитротолуен (или просто тол) - експлозив.
Екологични свойства на азотните оксиди и азотната киселина
Азотен оксид (I)относително инертен и следователно "неутрален за околната среда". Въпреки това, той има наркотичен ефект върху човек, вариращ от просто забавление (за което той е наречен "смеещ се газ") и завършва с дълбок сънкойто е намерил приложение в медицината. Интересно е, че той е безвреден и за медицинска анестезия се използва смес от азотен оксид (I) с кислород в същото съотношение като съотношението на азот и кислород във въздуха. Наркотичният ефект се отстранява веднага след спиране на вдишването на този газ.
Другите два стабилни азотни оксида лесно се трансформират един в друг, след това в киселини и след това в аниони и. Следователно тези вещества са естествени минерални торове, но ако са в естествени количества. В „неестествени“ количества тези газове рядко навлизат сами в атмосферата. По правило се образува цял "букет" от токсични съединения, които действат комплексно.
Например, само един завод за азотни торове отделя във въздуха, в допълнение към азотните оксиди, азотна киселина, амоняк и прах от торове, серни оксиди, флуорни съединения и някои органични съединения. Учените откриват устойчивостта на различни билки, храсти и дървета към такива "букети". Вече е известно, че за съжаление смърчът и борът са нестабилни и умират бързо, но белият скакалец, канадската топола, върбата и някои други растения могат да съществуват в такива условия, освен това те допринасят за отстраняването на тези вещества от въздуха.
Тежки отравяния с азотни оксиди могат да се получат главно при аварии в съответните производства. Отговорът на тялото ще бъде различен поради разликите в свойствата на тези газове. "Каустик" NO 2 действа предимно върху лигавиците на назофаринкса, очите, причинява белодробен оток; NO, като слабо разтворимо във вода и неразяждащо вещество, преминава през белите дробове и навлиза в кръвния поток, причинявайки смущения в централната и периферната нервна система. И двата оксида реагират с кръвния хемоглобин, макар и по различни начини, но със същия резултат - хемоглобинът престава да пренася кислород.
Екологичните свойства на азотната киселина се състоят от две "половини". Като силна киселина, тя има разрушителен ефект не само върху живите тъкани (човешка кожа, листа от растения), но и върху почвата, което е доста важно - киселинни (поради наличието на азотни и серни оксиди) дъждове, уви, не са необичайни. Когато киселината влезе в контакт с кожата, химическо изгаряне, която е по-болезнена и лекува много по-дълго от термичната. Това бяха основните екологични свойства водороден катион.
Да преминем към изучаване анион. Под действието на силна киселина киселинните свойства излизат на преден план, така че е по-добре да разгледаме свойствата на аниона, използвайки примера на соли.
Взаимодействие на нитратен йон с фауна и флора.Факт е, че нитратният йон е неразделна част от цикъла на азота в природата, той винаги присъства в него. При нормални условия и в разредени разтвори той е стабилен, слабо проявява окислителни свойства, не утаява метални катиони, като по този начин улеснява транспортирането на тези йони с разтвор в почвата, растенията и др.
Нитратният йон става отровен само в големи количества, нарушавайки баланса на други вещества. Например, с излишък на нитрати в растенията, количеството на аскорбиновата киселина намалява. (Струва си да припомним, че живият организъм е толкова фино организиран, че всяко вещество в големи количества нарушава баланса и следователно става отровно.)
Растенията и бактериите използват нитрати за изграждане на протеини и други основни органични съединения. За целта е необходимо нитратният йон да се превърне в амониев йон. Тази реакция се катализира от ензими, съдържащи метални йони (мед, желязо, манган и др.). Поради много по-голямата токсичност на амоняка и амониевия йон в растенията, обратната реакция на превръщането на амониевия йон в нитрат също е добре развита.
Животните не знаят как да изградят всички необходими органични съединения от неорганични - няма съответните ензими. Въпреки това, микроорганизмите, живеещи в стомаха и червата, притежават тези ензими и могат да превърнат нитратния йон в нитритен йон. Това е нитритният йон, който действа като отровител, превръщайки желязото в хемоглобина от Fe 2+ в Fe 3+.
Съединение, съдържащо Fe 3+ и наречено метхемоглобин, свързва кислорода на въздуха твърде силно, поради което не може да го предаде на тъканите. В резултат на това тялото страда от недостиг на кислород, докато има смущения в работата на мозъка, сърцето и други органи.
Обикновено нитритният йон се образува не в стомаха, а в червата и няма време да премине в кръвта и да предизвика всички тези разрушения. Следователно отравянето с нитрати е доста рядко. Вярно е, че има и друга опасност: в нашето тяло има много вещества, в които водородните атоми на амоняка са заменени с органични радикали. Такива съединения се наричат амини. Когато амините реагират с нитритни йони, се образуват нитрозамини - канцерогенни вещества:
Те действат върху черния дроб, допринасят за образуването на тумори в белите дробове и бъбреците. Интересното е, че аскорбиновата киселина, която отдавна ни е позната, е активен инхибитор на образуването на нитрозамини.
О. Р. ВАЛЕДИНСКАЯ
(МГУ, Москва)
При нормална температура N 2 O е безцветен газ с лек приятен мирис и сладникав вкус; има наркотичен ефект, като първо предизвиква конвулсивен смях, след това загуба на съзнание.
Как да получите
1. Разлагане на амониев нитрат с леко нагряване:
NH4NO3 \u003d N2O + 2H2O
2. Действие на HNO 3 върху активните метали
10HNO 3 (конц.) + 4Ca \u003d N 2 O + 4Ca (NO 3) 2 + 5H 2 O
Химични свойства
N 2 O не проявява нито киселинни, нито основни свойства, т.е. не взаимодейства с основи, с киселини, с вода (не-солеобразуващ оксид).
При T> 500 "C той се разлага на прости вещества. N 2 O е много силен окислител. Например, той е способен да окислява серен диоксид до сярна киселина във воден разтвор:
N 2 O + SO 2 + H 2 O \u003d N 2 + H 2 SO 4
NO - азотен оксид (II), азотен оксид.
При обикновени температури NO е безцветен газ без мирис, слабо разтворим във вода и много токсичен (променя структурата на хемоглобина във високи концентрации).
Как да получите
1. Директен синтез от прости вещества може да се извърши само при много висока T:
N 2 + O 2 \u003d 2NO - Q
2. Получаване в промишлеността (1-ви етап на производство на HNO 3).
4NH3 + 5O2 \u003d 4NO + 6H2O
3. Лабораторен метод - действие разб. HNO 3 за тежки метали:
8HNO 3 + 3Cu \u003d 2NO + 3Cu (NO 3) 2 + 4H 2 O
Химични свойства
NO е оксид, който не образува сол (като N 2 O). Има редокс двойственост.
I. NO - окислител
2NO + SO 2 + H 2 O \u003d N 2 O + H 2 SO 4
2NO + 2H 2 \u003d N 2 + 2H 2 O (с експлозия)
II. NO - редуциращ агент
2NO + O 2 \u003d 2NO 2
10NO + 6KMnO 4 + 9H 2 SO 4 \u003d 10HNO 3 + 3K 2 SO 4 + 6MnSO 4 + 4H 2 O
NO 2 - азотен оксид (IV), азотен диоксид
При обикновени температури NO 2 е червеникаво-кафяв отровен газ с остра миризма. Представлява смес от NO 2 и неговия димер N 2 O 4 в съотношение -1:4. Азотният диоксид е силно разтворим във вода.
Как да получите
I. Промишлено - NO окисление: 2NO + O 2 = 2NO 2
II. Лаборатория:
действие на конц. HNO 3 за тежки метали: 4HNO 3 + Cu \u003d 2NO 2 + Cu (NO 3) 2 + 2H 2 O
разлагане на нитрати: 2Pb (NO 3) 2 \u003d 4NO 2 + O 2 + 2РbО
Химични свойства
NO 2 - киселинен оксид, смесен анхидрид на 2 киселини
NO 2 взаимодейства с вода, основни оксиди и основи. Но реакциите не протичат по същия начин, както при конвенционалните оксиди - те винаги са редокс. Това се обяснява с факта, че няма киселина с S.O. (N) \u003d +4, следователно, NO 2, когато се разтвори във вода, диспропорционира, за да образува 2 киселини - азотна и азотна:
2NO 2 + H 2 O \u003d HNO 3 + HNO 2
Ако разтварянето настъпи в присъствието на O 2, тогава се образува една киселина - азотна киселина:
4NO 2 + 2H 2 O + O 2 \u003d 4HNO 3
NO 2 взаимодейства с алкали по подобен начин:
в отсъствието на O 2: 2NO 2 + 2NaOH \u003d NaNO 3 + NaNO 2 + H 2 O
в присъствието на O 2: 4NO 2 + 4NaOH + O 2 = 4NaNO 3 + 2H 2 O
NO 2 е много силен окислител
Окислителната способност на NO 2 е по-добра от тази на азотната киселина. В атмосферата му горят C, S, P, метали и някои органични вещества. В този случай NO 2 се редуцира до свободен азот:
10NO 2 + 8P = 5N 2 + 4P 2 O 5
2NO 2 + 8HI \u003d N 2 + 4I 2 + 4H 2 O (появява се виолетов пламък)
В присъствието на Pt или Ni, азотният диоксид се редуцира от водород до амоняк:
2NO 2 + 7H 2 \u003d 2NH 3 + 4H 2 O
Като окислител NO 2 се използва в ракетните горива. Когато взаимодейства с хидразин и неговите производни, се освобождава голямо количество енергия:
2NO 2 + 2N 2 H 4 \u003d 3N 2 + 4H 2 O + Q
N 2 O 3 и N 2 O 5 - нестабилни вещества
И двата оксида имат подчертан киселинен характер, те са съответно анхидриди на азотна и азотна киселина.
N 2 O 3 като индивидуално вещество съществува само в твърдо състояние под T pl. (-10°C).
Разлага се с повишаване на температурата: N 2 O 3 → NO + NO 2
N 2 O 5 при стайна температура и особено на светлина се разлага толкова енергично, че понякога експлодира спонтанно.
Поради факта, че азотът проявява различни валентности в съединенията си, за този елемент са характерни няколко оксида: двуазотен оксид, моно-, три-, ди- и пентоксиди на азота. Нека разгледаме всеки от тях по-подробно.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
азотен оксид(весещ газ, азотен оксид) е безцветен газ, термично стабилен.
Слабо разтворим във вода. При силно охлаждане кларатът N 2 O × 5.75H 2 O кристализира от разтвора.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
азотен оксидМоже да съществува както като безцветен газ, така и като синя течност.
В твърдо състояние той е напълно димеризиран (N 2 O 2), в течно състояние - частично (≈ 25% N 2 O 2), в газ - в много малка степен. Изключително термично стабилен. Слабо разтворим във вода.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
азотен триоксиде термично нестабилна синя течност.
При стайна температура се разлага с 90% на NO и NO 2 и става кафяв (NO 2), няма точка на кипене (NO се изпарява първо). В твърдо състояние това е бяло или синкаво вещество с йонна структура - нитрозил нитрит (NO +) (NO 2 -). В газа има молекулна структура ON-NO 2 .
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
азотен диоксид(лисича опашка) е кафяв газ.
При температури над 135 o C - това е мономер, при стайна температура - червено-кафява смес от NO 2 и неговия димер (азотен тетроксид) N 2 O 4 . Димерът е безцветен в течно състояние и бял в твърдо състояние. Разтваря се добре в студена вода (наситен разтвор - ярко зелен), като напълно реагира с нея.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Азотен пентоксид (азотен анхидрид)е бяло твърдо вещество, безцветен газ и течност.
При нагряване сублимира и се топи, при стайна температура се разлага за 10 часа. В твърдо състояние има йонна структура (NO 2 +) (NO 3 -) - нитроил нитрат.
Маса 1. Физични свойстваазотни оксиди.
Получаване на азотен оксид
При лабораторни условия азотният оксид се получава чрез леко нагряване на сух амониев нитрат (1) или чрез нагряване на смес от сулфаминова и азотна (73%) киселини (2):
NH4NO3 \u003d N2O + 2H2O (1);
NH 2 SO 2 OH + HNO 3 \u003d N 2 O + H 2 SO 4 + H 2 O (2).
Азотният оксид се получава при взаимодействието на прости вещества азот и кислород при високи температури (≈1300 o C):
N 2 + O 2 \u003d 2NO.
В допълнение, азотният оксид (II) е един от продуктите на реакцията на разтваряне на мед в разредена азотна киселина:
3Cu + 8HNO 3 \u003d 3Cu (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.
При охлаждане на смес от газове, състояща се от азотни оксиди (II) и (IV) до -36 o C, се образува азотен триоксид:
NO + NO 2 \u003d N 2 O 3.
Това съединение може да се получи чрез действието на 50% азотна киселина върху арсенов (III) оксид (3) или нишесте (4):
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).
Термичното разлагане на оловен (II) нитрат води до образуването на азотен диоксид:
2Pb (NO 3) 2 \u003d 2PbO + 4NO 2 + O 2.
Същото съединение се образува, когато медта се разтвори в концентрирана азотна киселина:
Cu + 4HNO 3 \u003d Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O.
Азотният пентоксид се получава чрез преминаване на сух хлор върху сух сребърен нитрат (5), както и чрез реакция на взаимодействие между азотен оксид (IV) и озон (6):
2Cl 2 + 4AgNO 3 = 2N 2 O 5 + 4AgCl + O 2 (5);
2NO 2 + O 3 = N 2 O 5 + O 2 (6).
Химични свойства на азотния оксид
Диаазотният оксид е слабо реактивен, не реагира с разредени киселини, основи, амонячен хидрат, кислород. При нагряване реагира с концентрирана сярна киселина, водород, метали, амоняк. Подпомага изгарянето на въглерод и фосфор. В OVR той може да проявява свойствата както на слаб окислител, така и на слаб редуциращ агент.
Азотният оксид не реагира с вода, разредени киселини, основи, амонячен хидрат. Незабавно добавя кислород. При нагряване реагира с халогени и други неметали, силни окислители и редуктори. Влиза в реакции на комплексообразуване.
Азотният триоксид проявява киселинни свойства, реагира с вода, основи, амонячен хидрат. Реагира енергично с кислород и озон, окислява металите.
Азотният диоксид реагира с вода и основи. В ОВР излага имоти силен окислител. Предизвиква корозия на металите.
Азотният пентаоксид проявява киселинни свойства, реагира с вода, основи, амонячен хидрат. Той е много силен окислител.
Приложение на азотен оксид
Диаазотният оксид се използва в хранително-вкусовата промишленост (гориво при производството на бита сметана), медицината (за инхалационна анестезия), а също и като основен компонент на ракетно гориво.
Азотният триоксид и диоксид се използват в неорганичния синтез за производство на азотна и сярна киселини. Азотният оксид (IV) също е намерил приложение като един от компонентите на ракетно гориво и смесени експлозиви.
Примери за решаване на проблеми
ПРИМЕР 1
Упражнение | Азотният оксид съдържа 63,2% кислород. Каква е формулата на оксида. |
Решение | Масовата част на елемента X в молекулата на състава HX се изчислява по следната формула: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Нека изчислим масовата част на азота в оксида: ω (N) \u003d 100% - ω (O) \u003d 100% - 63,2% \u003d 36,8%. Нека обозначим броя на моловете на елементите, които изграждат съединението, като "x" (азот) и "y" (кислород). Тогава моларното съотношение ще изглежда така (стойностите на относителните атомни маси, взети от периодичната таблица на Д. И. Менделеев, ще бъдат закръглени до цели числа): x:y = ω(N)/Ar(N) : ω(O)/Ar(O); x:y= 36,8/14: 63,2/16; x:y= 2,6:3,95 = 1:2. Така че формулата за съединението на азот и кислород ще бъде NO 2. Това е азотен оксид (IV). |
Отговор | НЕ 2 |
ПРИМЕР 2
Упражнение | Кои газове са по-тежки и кои по-леки от въздуха и колко пъти: въглероден диоксид, азотен диоксид, въглероден оксид, хлор, амоняк? |
Решение | Съотношението на масата на даден газ към масата на друг газ, взет в същия обем, при същата температура и същото налягане, се нарича относителна плътност на първия газ спрямо втория. Тази стойност показва колко пъти първият газ е по-тежък или по-лек от втория газ. Относителното молекулно тегло на въздуха се приема равно на 29 (като се вземе предвид съдържанието на азот, кислород и други газове във въздуха). Трябва да се отбележи, че понятието "относително молекулно тегло на въздуха" се използва условно, тъй като въздухът е смес от газове. D въздух (CO 2) \u003d M r (CO 2) / M r (въздух); D въздух (CO 2) \u003d 44 / 29 \u003d 1,52. M r (CO 2) \u003d A r (C) + 2 × A r (O) = 12 + 2 × 16 = 12 + 32 = 44. D въздух (NO 2) \u003d M r (NO 2) / M r (въздух); D въздух (NO 2) = 46/29 = 1,59. M r (NO 2) \u003d A r (N) + 2 × A r (O) = 14 + 2 × 16 = 14 + 32 = 46. D въздух (CO) = M r (CO) / M r (въздух); D въздух (CO) \u003d 28 / 29 \u003d 0,97. M r (CO) = A r (C) + A r (O) = 12 + 16 = 28. D въздух (Cl 2) \u003d M r (Cl 2) / M r (въздух); D въздух (Cl 2) = 71/29 = 2,45. M r (Cl 2) = 2 × A r (Cl) = 2 × 35,5 = 71. D въздух (NH 3) \u003d M r (NH 3) / M r (въздух); D въздух (NH 3) \u003d 17/29 \u003d 0,57. M r (NH 3) \u003d A r (N) + 3 × A r (H) = 14 + 3 × 1 = 17. |
Отговор | Въглеродният диоксид, азотният диоксид и хлорът са по-тежки от въздуха съответно с 1,52; 1,59 и 2,45 пъти, а въглеродният окис и амонякът са с 0,97 и 0,57 пъти по-леки. |
Дина Камилевна Гайнулина- кандидат биологични науки, изследовател, Катедра по физиология на човека и животните, Биологически факултет, Москва държавен университеттях. М. В. Ломоносов, специалист в областта на физиологията на кръвообращението. Област на научните интереси - особености на регулирането съдова системав ранната постнатална онтогенеза. |
Светлана Ивановна Софронова– аспирант от същата катедра, занимава се с проблемите на хормоналната регулация на синтеза на ендотелен азотен оксид. |
Олга Сергеевна Тарасова– доктор на биологичните науки, професор в същата катедра и водещ изследовател в лабораторията по физиология на мускулната дейност на Държавния научен център на Руската федерация „Институт по биомедицински проблеми на Руската академия на науките“, специалист в областта на кръвообращението и вегетативната нервна система. Областта на научните интереси е взаимодействието на системни и локални механизми на регулиране на сърдечно-съдовата система. |
Тон кръвоносни съдовеи нивото на кръвното налягане в организма се регулират от координираната работа на много системи и механизми, сред които съдовият ендотел играе важна роля. Секрецията на азотен оксид (NO) е една от ключовите функции на ендотелните клетки и лекарите често свързват тяхната дисфункция при различни заболявания с намаляване на производството на NO. Какви са настоящите представи за функционирането на тази система? Ще се опитаме да отговорим на този въпрос в нашата статия.
Заден план
Слоят от клетки, който покрива цялата кръв и лимфни съдове, както и сърдечните кухини, е описан за първи път през 1847 г. от T. Schwann като "ясно различима мембрана", която 18 години по-късно V. Gies нарича ендотел. В относително големи съдове (артерии и вени) този слой служи като бариера между кръвта и гладкомускулните клетки, а стените на най-малките съдове, капилярите, са изцяло изградени от ендотелни клетки. Общият им брой е много голям: в тялото на възрастен човек общата маса надвишава 1 кг!
През 50-60-те години на ХХ век. учените, въоръжени с електронен микроскоп, описват подробно структурата на ендотела, но ролята му в регулирането на функциите на сърдечно-съдовата система остава неясна. До 1980 г. ендотелът се смяташе само за селективно пропусклива бариера между кръвта и съдовата стена, въпреки че още по това време беше известно, че той е способен да освобождава вещества, които предотвратяват съсирването на кръвта.
Началото на съвременните представи за функциите на ендотела е положено през 1980 г., когато R. Farchgott и J. Zawadsky обръщат внимание на неговата роля в регулацията на съдовия тонус. В елегантни експерименти изследователите доказаха, че вещество като ацетилхолин предизвиква отпускане на аортни препарати, изолирани от тялото на заек, само в присъствието на ендотел. Това наблюдение се оказва толкова важно, че Фарчгот впоследствие става един от носителите на Нобелова награда (1998). В наше време ендотелно-зависим съдов отговор към ацетилхолин и други вещества е описан в голям брой. научни трудовеизвършва се върху голямо разнообразие от артериални съдове - не само големи, но и малки, които регулират кръвоснабдяването на органите (фиг. 1).
През 1986 г. става ясно, че релаксацията на гладката мускулатура на съдовете се причинява именно от азотен оксид (NO), който се освобождава от ендотела под действието на ацетилхолина. Как за толкова кратко време (само шест години) беше възможно да се изолира NO от дълга поредица от други претенденти за ролята на посредник между ендотелиума и съдовата гладка мускулатура? Факт е, че дори преди 10г известна творба Farchgott и Zawadzki изследват вазодилатиращия ефект на NO. Наистина, по това време, в продължение на 100 години, нитроглицеринът (той служи като източник на NO молекули) е бил лекуван за ангина пекторис, която възниква поради спазми на сърдечните съдове. Идентичността на ендотелния релаксиращ фактор и NO също беше установена по отношение на такива показатели като изключителна нестабилност (особено в присъствието на активни формикислород), инактивиране при взаимодействие с хемоглобина и свързаните с него протеини, както и способността да предизвиква подобни биохимични промени в съдовите гладкомускулни клетки.
При хората и животните азотният оксид е един от ключовите ендогенни регулатори на сърдечно-съдовата и други системи. През 1992 г. е обявена за Молекула на годината, а годишният брой публикации за нейните функции в тялото днес е няколко хиляди. Ендотелът е гигантски ендокринен орган, при който клетките не са събрани заедно, както в жлезите с вътрешна секреция, а са разпръснати в съдовете, които пронизват всички органи и тъкани на нашето тяло. При нормални физиологични условия ендотелиумът се активира главно механично: от напрежението на срязване, създадено от кръвния поток, или от разширяването на съда под неговото налягане. В допълнение, ендотелните клетки могат да бъдат активирани от регулаторни молекули, като пуринови съединения (ATP и ADP), пептиди (брадикинин, пептид, свързан с калцитонин, субстанция Р и др.).
В допълнение към азотния оксид, ендотелните клетки синтезират други вещества, които влияят на съдовия тонус, кръвоснабдяването на тъканите и кръвното налягане. Например, простациклин (простагландин I 2 ) и ендотелен хиперполяризиращ фактор могат да бъдат полезни за отпускане на кръвоносните съдове. Делът на тяхното участие зависи от пола и вида на животното, вида на съдовото русло и размера на съда. Например ефектът на NO е по-силен в относително големи съдове, а ефектът на хиперполяризиращия фактор е по-силен в по-малки.
В ендотела се образуват не само вазодилататори, но и вазоконстриктори: някои простагландини, тромбоксан, пептиди ендотелин-1 и ангиотензин II, супероксиден анион. В здраво тяло секреторната активност на ендотела е насочена към производството на вазодилатиращи фактори. Но при различни заболявания (системни или белодробна хипертония, миокардна исхемия, диабети т.н.) или в здраво тяло с възрастта, секреторният фенотип на ендотела може да се промени към вазоконстриктивни влияния.
Въпреки разнообразието от регулаторни механизми, зависещи от ендотела, неговият нормална функциянай-често се свързва със способността за отделяне на NO. Когато ендотелиумът промени свойствата си при заболявания, лекарите наричат това състояние ендотелна дисфункция, което означава намаляване на производството на NO. Във връзка със значението на NO ще разгледаме съвременните представи за него регулаторна роля, първо в нормата, а след това и при някои форми на съдова патология.
Синтез и регулиране на NO в ендотела
В природата синтезът на азотен оксид може да протече по различни пътища. И така, в тропосферата се образува от O 2 и N 2 под действието на мълниеносни разряди, в растенията - поради фотохимичната реакция между NO 2 и каротеноидите, а при животните - по време на взаимодействието на нитрити и нитрати с протеини, съдържащи метални атоми (например с хемоглобин). Всички тези реакции протичат без участието на биологични катализатори - протеинови ензими, така че е относително трудно да се контролира скоростта. Въпреки това, в организма на животните основното количество NO като регулатор на физиологичните процеси се образува под действието на специални ензими NO-синтази (NOS), а аминокиселината L-аргинин служи като източник на азотния атом [ , ].
Има няколко разновидности (изоформи) на NO синтази, кодирани от различни гени. През 1990 г. невронната форма на ензима (nNOS) е изолирана от мозъка на плъх. Малко по-късно в клетките на имунната система (макрофагите) беше открит индуцируем NOS (iNOS), а в ендотелиума - ендотелен NOS (eNOS). Друга изоформа на NOS е локализирана в митохондриите, регулира процесите на клетъчно дишане. Тъй като голям брой кофактори участват в синтеза на NO, всички ензимни изоформи имат специфични места на свързване за тях. Всяка NOS молекула се състои от две еднакви половини. Тяхното свързване в димер изисква кофактора тетрахидробиоптерин. При дефицита си eNOS преминава към производството на реактивни кислородни видове (супероксиден анион и H 2 O 2), което може да доведе до увреждане на ендотела и други клетки на съдовата стена.
Две изоформи на ензима, eNOS и nNOS, се наричат конститутивни, тъй като те винаги присъстват в клетките и синтезират NO в относително малки (в сравнение с iNOS) количества и активността на тези изоформи се регулира от физиологични стимули. За разлика от това, iNOS се синтезира постоянно само в някои клетки, например в макрофаги, а в ендотелни, нервни и много други се появява само в отговор на външни, главно възпалителни, стимули (например елементи на бактериални клетъчни стени - бактериални липополизахариди). Active iNOS произвежда NO 1000 пъти по-бързо от eNOS и nNOS. Макрофагите ги използват големи количестваНЕ за убиване на патогени, преди да бъдат унищожени.
Така основната NO синтаза в съдова стена- eNOS, като той се съдържа основно в ендотела. Транскрипцията на гена eNOS в гладкомускулните клетки се предотвратява чрез специални механизми, като метилиране на "началното" място. Синтазата се свързва с външната мембрана на ендотелната клетка в специални инвагинации, кавеоли, където са концентрирани голям брой регулаторни молекули (различни йонни канали и рецептори). Това "фиксиране" на ензима осигурява функционалната му връзка с рецептори и канали, което улеснява регулирането на активността на eNOS. Кавеолинът локализира протеина кавеолин, който инхибира активността на ензима при липса на стимули.
Функционалната роля на ендотелната NO синтаза зависи от броя на молекулите в клетката (ниво на експресия на eNOS ген) и от нейната активност. Трябва да се отбележи, че синтезът на нови протеинови молекули е относително дълъг, така че се използва за осигуряване на дългосрочни промени в производството на NO, например, когато съдовата система се адаптира към физическа активност или високопланинска хипоксия. За бърз контрол на синтеза на NO се използват други механизми, предимно промяна във вътреклетъчната концентрация на Ca 2+, универсален регулатор на клетъчните функции. Веднага трябва да се отбележи, че такава физиологична регулация е характерна само за eNOS и nNOS, докато за iNOS (Ca2+-независим ензим) тя се осъществява главно на ниво генна експресия.
Увеличаването на концентрацията на Ca 2+ до определено прагово ниво е задължително условие за разцепването на ендотелната NO синтаза от кавеолин и преминаването му в активно състояние. В допълнение към Ca 2+ голямо значениеза регулиране на активността на eNOS, той има фосфорилиране, т.е. ковалентно прикрепване на остатък от фосфорна киселина, извършвано от вътреклетъчни ензими - протеин кинази. Фосфорилирането променя способността на eNOS да се активира от калций (фиг. 2). Протеинкиназите прикрепят остатъци от фосфорна киселина към строго определени аминокиселинни остатъци на молекулата на eNOS, сред които най-важни са серин на позиция 1177 (Ser1177) и треонин на позиция 495 (Thr495). Сайтът Ser1177 се счита за основния сайт за активиране на eNOS. Известно е, че степента на неговото фосфорилиране нараства бързо под въздействието на важни регулаторни фактори: стрес на срязване, брадикинин, съдов ендотелен растежен фактор и естрадиол. Основният ензим, който извършва този процес, е Akt (друго име е протеин киназа B), но са известни и други кинази, които могат да активират eNOS (за тях ще говорим по-късно).
Фосфорилирането на мястото Thr495 намалява активността на ензима. Това отрицателно въздействие може да бъде изострено от някои патологични състояния- оксидативен стрес, захарен диабет и др. Напротив, при някои нормални физиологични въздействия фосфатът се отстранява (т.е. Thr495 се дефосфорилира), поради което афинитетът на eNOS към Ca 2+ се увеличава и съответно се повишава неговата активност. По този начин, интензивността на активността на eNOS в ендотелните клетки може да бъде динамично регулирана от нивата на Ca 2+ и фосфорилиране/дефосфорилиране под действието на различни протеин кинази. Това в крайна сметка осигурява фина регулация на синтеза на азотен оксид и съответно на неговия физиологични ефективърху сърдечно-съдовата система.
Механизми за релаксация на гладкомускулните клетки
Как NO, секретиран от ендотелните клетки, причинява вазодилатация? Свиването на всички видове мускулни клетки се осигурява от взаимодействието на два протеина - актин и миозин, а двигателната активност на последния в гладкомускулните клетки се проявява само след неговото фосфорилиране. Това предполага наличието на голям брой регулаторни механизми, които влияят върху контрактилната активност на гладкомускулните клетки, включително азотния оксид.
Молекулите на NO са липофилни, следователно те свободно проникват от ендотелните клетки в гладкомускулните клетки. При тях основният акцептор на NO е ензимът гуанилатциклаза, намиращ се в цитозола и поради това наречен разтворим (т.е. несвързан с клетъчните мембрани). Гуанилат циклазата, активирана от азотен оксид, синтезира цикличен гуанозин монофосфат (cGMP), който служи като мощен активатор на друг ензим, протеин киназа G. Неговите мишени в гладкомускулните клетки са множество протеини, участващи в регулацията на цитоплазмената концентрация на Ca 2+.
Протеин киназа G активира някои видове калиеви канали, което причинява хиперполяризация (изместване на мембранния потенциал към по-отрицателни стойности) на гладкомускулните клетки, затваря потенциално контролираните калциеви канали на външната мембрана и по този начин намалява навлизането на Ca 2+ в клетката. В допълнение, този ензим в активно състояние потиска освобождаването на Ca 2+ от вътреклетъчните депа и също така насърчава отстраняването му от цитоплазмата. Това също намалява концентрацията на Ca 2+ и отпуска гладката мускулатура.
В допълнение към повлияването на Ca 2+ хомеостазата, протеин киназата G регулира Ca 2+ чувствителността на контрактилния апарат на гладкомускулните клетки, т.е. намалява способността му да се активира, когато Ca 2+ се увеличи. Известно е, че активирането на протеин киназа G (с участието на медиатори) намалява нивото на фосфорилиране на гладкомускулния миозин, в резултат на което той взаимодейства по-лошо с актин, което насърчава релаксацията. Комбинацията от описаните събития води до вазодилатация, увеличаване на притока на кръв в органите и понижаване на кръвното налягане.
Физиологична регулация на производството на NO
Способността да се произвежда NO служи като маркер за нормалност функционално състояниеендотел: елиминирането на ефектите на NO в здраво тяло (например чрез фармакологична блокада на eNOS) води до вазоконстрикция и повишаване на системното кръвно налягане. В резултат на действието на почти всички нормални физиологични стимули съдържанието на NO-синтаза в ендотела (и/или нейната активност) се повишава. Ключовият фактор, регулиращ производството на NO, е кръвният поток. Когато се движи през съда, на повърхността на ендотела възниква напрежение на срязване. Този стимул се предава на вътреклетъчната ендотелна NO синтаза чрез активиране на механочувствителни канали и влизане на Ca 2+. Друг вариант на предаване е чрез мембранни ензими, ако се увеличи активността на Akt протеин киназата и eNOS се фосфорилира (в Ser1177 мястото). Кръвният поток осигурява постоянна секреция на малки количества NO от ендотела (фиг. 3).
Гликокаликсът играе важна роля в чувствителността на ендотела към напрежението на срязване. Това е клетъчно покриващ слой от полимерни молекули с въглехидратна природа, чиято дебелина може да бъде няколко микрометра и дори да надвишава дебелината на самия ендотел. Тъй като "храстите" на гликопротеините растат в лумена на съда, те са първите, които изпитват действието на кръвния поток. Когато се деформират, гликокаликсните влакна предават сигнал към мембранните протеини и по-нататък към eNOS. Въпреки че този механизъм все още не е достатъчно проучен, важността му се доказва от факта, че нарушаването на реакцията на съдовете към напрежението на срязване при различни заболявания (атеросклероза, захарен диабет и др.) е свързано с "оплешивяване" на ендотела, т.е. с намаляване на дебелината и промяна в структурата на гликокаликса.
Увеличаването на скоростта на кръвния поток води до активиране на ендотелната NO синтаза и до вазодилатация, а такива продължителни или повтарящи се експозиции повишават съдържанието на този ензим в ендотела. Благоприятният ефект се основава на това упражнение: известно е, че с помощта на обучение е възможно значително да се подобри функционирането на ендотела без употребата на лекарства! Все пак трябва да се отбележи, че не всички упражнения имат толкова благоприятен ефект. Първо, натоварването трябва да бъде придружено от увеличаване на скоростта на кръвния поток в работещите мускули, както се случва при бързо ходене, бягане или колоездене, а силовите упражнения с гири нямат такъв ефект. Второ, не можете да тренирате чрез сила: при прекомерни натоварвания рязко се увеличава секрецията на основния хормон на стреса, кортизола, което намалява активността на eNOS.
Допълнителното активиране на ендотелната NO-синтаза по време на тренировка се осигурява от протеин киназа, активирана от аденозин монофосфат (AMP), който се намира в почти всички клетки на нашето тяло, включително ендотелните клетки. Този ензим се нарича "сензор на енергийния статус на клетките", тъй като се активира, когато съотношението AMP / ATP в цитоплазмата на клетката се повиши, т.е. консумацията на енергия започва да надвишава нейното производство. В ендотела на артериите, разположени вътре, интензивно се свиват скелетни мускули, това може да се случи в резултат на хипоксия - мускулните клетки консумират много O 2 и не е достатъчно за съдовия ендотел. В допълнение, наскоро беше показано, че активирането на тази протеин киназа в ендотелните клетки е възможно с увеличаване на напрежението на срязване, т.е. с увеличаване на притока на кръв към работещите мускули. Активираната протеин киназа фосфорилира eNOS на мястото Ser1177, производството на NO се увеличава и кръвоносните съдове се разширяват.
Кардиолозите добре знаят, че редовните физически тренировки могат да подобрят ендотелната функция не само на скелетните мускули и сърцето, които се кръвоснабдяват интензивно по време на работа, но и на органи, които не участват пряко в тренировките - в мозъка, кожата и т.н. д. Това предполага, че в допълнение към ефекта на кръвния поток върху ендотела, има и други механизми за регулиране на ендотелната NO синтаза. Сред тях водеща роля принадлежи на хормоните, които се произвеждат от жлезите с вътрешна секреция, транспортират се чрез кръвта и разпознават целевите клетки в различни органи чрез наличието на специални рецепторни протеини.
От хормоните, които могат да повлияят на ендотелната функция по време на тренировка, отбелязваме растежния хормон (соматотропен хормон), който се секретира от хипофизната жлеза. Както сам по себе си, така и чрез своите посредници, инсулиноподобни растежни фактори, растежният хормон повишава производството и активността на ендотелната NO синтаза.
Повечето известен примерхормоналната регулация на ендотелните функции е влиянието на женските полови хормони, естрогените. Първоначално тази идея се формира благодарение на епидемиологичните наблюдения, когато се оказа, че по някаква причина жените в детеродна възраст в сравнение с мъжете страдат по-малко от съдови нарушениясвързани с ендотелна дисфункция. Освен това при жените способността му да произвежда НИКАКВИ промени по време на менструален цикъл, а през първата половина, когато концентрацията на естрогени в кръвта е висока, вазодилатацията, зависима от ендотела, е по-изразена. Тези наблюдения са предизвикали множество експерименти с животни. По този начин отстраняването на яйчниците при женски плъхове намалява съдържанието и активността на ендотелната NO синтаза в артериите на различни органи (мозък, сърце, скелетни мускули, бъбреци, черва и т.н.), а прилагането на естрогени на такива женски допринася за нормализирането на нарушена функция. Ефектът на естрогените върху активността на eNOS е свързан с активирането на протеин киназата Akt, а увеличаването на синтеза на eNOS е свързано с ефекта им върху генома на ендотелните клетки.
Интересното е, че нарушение на реакциите на артериите на мозъка е установено и при експерименти с отстраняване на половите жлези при мъжете, въпреки че тестисите отделят не естрогени, а андрогени, мъжки полови хормони. Този парадокс стана ясен, когато ароматазата, ензим, който превръща андрогените в естрогени, беше открит в ендотела на артериите на мозъка. По този начин защитният ефект на естрогена върху съдовия ендотел може да се появи и при мъже. Въпреки това, в този случайтрябва да говорим за локална регулация, която се осигурява от естрогени, образувани директно в съдовата стена.
В заключение, нека разгледаме регулирането на ендотелната NO синтаза от хормони щитовидната жлеза. Известно е, че интензивността на синтеза на NO в съдовия ендотел се променя, когато неговата работа е нарушена: увеличава се при хипертиреоидизъм и намалява при хипотиреоидизъм. Този ефект се дължи главно на промени в съдържанието на NO синтаза в ендотелните клетки. Въпреки това, в напоследъкпоявиха се данни за съществуването на друг механизъм на действие на тези хормони върху васкуларните ендотелни клетки. По този начин, Ca 2+ -зависимата активност на eNOS и степента на неговото фосфорилиране в мястото Ser1177 в артериите на плъхове с експериментален хипертиреоидизъм се оказват значително по-високи, отколкото при плъхове с хипотиреоидизъм.
Известно е, че тиреоидните хормони играят ключова роля в тъканната диференциация в развиващия се организъм. Но тяхното влияние не се ограничава до ускоряване или забавяне на протичащи процеси, а често има програмен характер. Това означава, че при липса на хормони на щитовидната жлеза в определена критична възраст клетките няма да могат да се превърнат в напълно функциониращи, дори ако хормоните се прилагат на по-късни етапи от живота (при хората хормоналната терапия е ефективна само през първите месеци след раждането). Механизмите на програмното влияние на хормоните на щитовидната жлеза са изследвани подробно само за нервната система, а за други системи - много по-зле. Въпреки това е добре известно, че хипотиреоидизмът на майката по време на бременност е, наред с други неща, рисков фактор за развитието на детето сърдечно-съдови заболявания. Интересното е, че в артериите на плъхове през първите седмици след раждането, повишени ниварецептори за хормони на щитовидната жлеза, както и ензима дейодиназа, който превръща тироксина (тетрайодтиронин) в по-активния трийодтиронин. Въз основа на тези наблюдения е изкушаващо да се предположи, че хормоните на щитовидната жлеза също могат да имат програмиращ ефект върху съдовия ендотел. Колко е вярно това, ще покажат бъдещи изследвания.
Механизми на нарушена секреция на NO от ендотела
За съжаление, възможностите на ендотела на нашите съдове да осигурява производство на NO не са неограничени. Активността на регулаторните системи на организма е висока в млада и зряла възраст, но намалява с напредването на възрастта под въздействието на редица фактори. Първо, само малцина по-възрастни хора могат да изпробват поговорката на древногръцкия философ Аристотел: „Животът изисква движение“. Второ, с възрастта активността на много хормонални системи избледнява: секрецията на растежен хормон и полови хормони намалява, „заспива“ щитовидната жлеза. Трето, има промени в метаболизма на всички клетки. По-специално, енергийните станции на клетката, митохондриите, започват в в големи количествапроизвеждат реактивни кислородни видове, които инактивират NO, а също така инхибират активността и намаляват съдържанието на ендотелната NO синтаза. Очевидно свързаните с възрастта промени в ендотела не могат да бъдат предотвратени, но те могат да бъдат забавени чрез увеличаване на мобилността, ограничаване на приема на висококалорични храни (това също повишава активността на AMP-активирана протеин киназа), използване на хормонална заместителна терапия ( например при жени след менопауза), или антиоксиданти, чието развитие е било и остава приоритетна област на геронтологията.
Защо синтезът на NO в съдовия ендотел е нарушен при различни патологии? Тук са възможни два вида промени: бързи (намаляване на активността на NO синтазата в ендотела) и дългосрочни - намаляване на съдържанието му в клетките. Няма да разглеждаме различни заболяванияотделно, но ние изброяваме общите механизми за тяхното неблагоприятно въздействие върху работата на eNOS. Намаляването на активността на този ензим при заболявания обикновено се свързва с увеличаване на неговото фосфорилиране на мястото Thr495, поради повишаване на активността на протеин киназа С. Неговият мощен активатор е диацилглицеролът. Обикновено той е вторичен посредник в предаването на сигнала от много мембранни рецептори, но прекомерното му натрупване в ендотелните клетки води до патология.
Ярък пример за такива промени може да бъде заболяване като захарен диабет, при което нарушението на синтеза или действието на инсулин върху клетките води до повишена концентрация на глюкоза в кръвта. Тъй като транспортирането на глюкоза в ендотела не се регулира от инсулин (за разлика от клетките на скелетните мускули, сърцето, мастната тъкан и някои други), захарта се натрупва там и се превръща в субстрат за синтеза на диацилглицерол, който активира протеин киназа С.
Маркер на много сърдечно-съдови патологиие вече споменатият оксидативен стрес. Подобрено образованиереактивните кислородни видове са характерни и за захарен диабет, и за атеросклероза, и за много форми артериална хипертония. При тези условия често се наблюдава висока активност на системата ренин-ангиотензин, а ангиотензин II е мощен провокатор на оксидативен стрес, който, от една страна, намалява активността на eNOS (например окислените липопротеини с ниска плътност могат активира протеин киназа С), а от друга страна, намалява генната експресия eNOS, което също намалява производството на NO. Използването на антиоксиданти или вещества, които пречат на образуването или действието на ангиотензин II (инхибитори на ангиотензин-конвертиращия ензим или блокери на ангиотензин II) почти винаги увеличава образуването на NO. Трябва да се каже, че намаляването на производството на азотен оксид при заболявания може да бъде свързано не само с директен ефект върху eNOS. По този начин ефектът на глюкокортикоидите върху ендотела намалява съдържанието не само на самия ензим, но и на неговия кофактор тетрахидробиоптерин.
Нарушаването на работата на ендотелната NO-синтаза може да бъде свързано с липсата на основния й субстрат - L-аргинин. По правило тази аминокиселина влиза в тялото с храната в достатъчни количества и освен това може директно да се синтезира в тялото на възрастен. Въпреки това, аргининът, в допълнение към NO синтазите, служи като субстрат за много други ензими, по-специално аргиназа, която се намира в различни видовеклетки, включително тези в съдовия ендотел. диабет, оксидативен стрес и възпалителни процесипод действието на цитокини, секретирани от клетките на имунната система (фактор на туморна некроза и др.), Съдържанието на аргиназа в ендотела се увеличава.
И накрая, инхибитори на ендотелната NO синтаза, като диметиларгинин, могат да се появят при хора и други животни. Този "фалшив субстрат" на ендотелната NO синтаза се конкурира с истинския субстрат, L-аргинин, за активното място на ензима. Обикновено диметиларгининът се образува в тялото само в малки количества (при възрастен, ~60 mg / ден), но при различни патологии на кръвообращението (артериална хипертония, атеросклероза, коронарна недостатъчност и др.), Производството му се увеличава значително, и съответно активността на ендотелната NO-синтаза намалява.
И така, азотният оксид е важен регулаторен фактор, чрез който ендотелиумът има релаксиращ ефект върху съседните гладкомускулни клетки, причинявайки вазодилатация и изглаждайки нежеланите повишения на кръвното налягане на системно ниво. Докато ендотелът запазва способността да отделя NO в количество, достатъчно за решаване на тези проблеми, няма нужда да се тревожите за състоянието на съдовата система.
Работата е подкрепена от Руската фондация фундаментални изследвания. Проект НК 14-04-31377 мол.
Литература
.
Furchgott R. F., Zawadzki J. V. Задължителната роля на ендотелните клетки в релаксацията на артериалната гладка мускулатура от ацетилхолин // Природата. 1980. Т. 288. С. 373–376.
.
Мелкумянц А. М., Балашов С. А. Механочувствителност на артериалния ендотел. Твер, 2005 г.
Calcitonin Gene Related Peptide) се образува от същия ген като калцитонин чрез алтернативно снаждане на иРНК в мозъка и периферната нервна система.
Номерата на остатъците са дадени според местоположението в човешката eNOS молекула.