СЕРА

СЕРА (Sulfur, S) — химический элемент VI группы периодической системы Д. И. Менделеева, относится к биогенным химическим элементам, т. е. постоянно входит в состав живых организмов и играет важную роль в обмене веществ. В медицине С. используется в качестве лекарственного средства, в сельском хозяйстве — для борьбы с вредителями и болезнями растений, в промышленности применяется в органическом синтезе, в производстве взрывчатых веществ, резины, искусственных волокон, спичек и др. Радиоактивные изотопы С. используют в медико-биол. исследованиях. Пыль элементарной С. может представлять собой профессиональную вредность для лиц, работающих в серных рудниках.

С. известна людям с глубокой древности. В практических целях ее стали применять начиная с 16—17 вв. до н. э. для приготовления красок, косметических средств, отбеливания тканей и в медицине.

В земной коре содержится 5•10^-2 % серы, в морской воде 0,08—0,09%. Сера и ее соединения входят в состав нек-рых микроорганизмов и практически всех растительных и животных организмов. У человека и животных особенно много С. содержится в кератине волос и шерсти, в тканях нервной системы, хрящах, костях, в желчи. В крови человека в норме концентрация так наз. органической С., т. е. серы, входящей в состав органических соединений, составляет ок. 1 мг/100 мл.

В природе С. находится как в свободном состоянии (самородная С.), так и в виде органических и неорганических соединений. Самородная С. встречается в серных рудах осадочного происхождения. В вулканических р-нах свободная С. обнаруживается в виде возгонов. В небольших количествах она содержится в воде горячих минеральных источников (см. таурина (см.), отдельных антибиотиков (см.). В активные центры молекул многих ферментов (см.) входят сульфгидрильные группы (см.), имеющие большое значение для многих ферментативных реакций, протекающих в организме. Они участвуют в создании и стабилизации нативной трехмерной структуры белков, а в нек-рых случаях — непосредственно в функционировании каталитических центров ферментов. Полагают, что содержание С. в белках колеблется от 0,8 до 2,4%.

В химически связанном виде С. входит в состав различных минералов, к-рые делят на две группы — сернистые и серные. Из сернистых минералов наибольшее значение имеют пирит FeS², цинковая обманка ZnS, галенит, или свинцовый блеск PbS, из серных — ангидрит CaSO₄, гипс (см.), глауберова соль, или мирабилит Na₂SO₄•10H₂O. Сера присутствует также в углях, сланцах, природном газе, нефти и др.

Порядковый номер серы 16, атомный вес (масса) 32,064. При обычной температуре С. представляет собой твердое вещество желтого цвета, при понижении температуры С. светлеет. Существуют кристаллические и аморфные модификации С. Наиболее изучены ромбическая сера (S), устойчивая до 95,6°, и моноклинная сера (Sp), устойчивая при 95,6— 119,3° и переходящая при 119,3° в жидкую серу (S_λ). Плотность твердой С. различных модификаций при 20° колеблется от 1,92 до 2,07 г/см³, плотность жидкой С. составляет 1,7988 г/см3 (при 125°) и 1,7784 г/см³ (при 150°). Температура плавления С. меняется в зависимости от предварительной термической обработкой и колеблется в пределах от 106,8° до 112°; с повышением температуры способность С. плавиться сильно возрастает, а затем резко падает; t_кип 444,6°. Сера очень плохой проводник электрического тока, во всех твердых и жидких состояниях С. диамагнитна. Вязкость С. является одним из резко выраженных аномальных ее свойств: с повышением температуры она сильно увеличивается, а затем резко снижается. Эти переходы вязкости С. объясняются строением ее молекул: при обычных условиях восьмиатомные кольцевые молекулы С. при нагревании разрываются и переходят в открытые цепи, нагревание выше 190° ведет к быстрому укорочению таких цепей.

С. имеет 4 стабильных изотопа с массовыми числами 32 (95,02%), 33 (0,75%), 34 (4,21%) и 36 (0,02%) и 6 радиоактивных изотопов с массовыми числами 29, 30, 31, 35, 37 и 38. Четыре радиоактивные изотопа С.— ультракороткоживущие, с периодами полураспада от долей секунды до 5 мин. В медико-биол. исследованиях применяют изотопы 35S (период полураспада 87,4 суток) и ³⁸S (период полураспада 180 мин.).

³⁵S обычно получают в ядерном реакторе облучением хлора тепловыми нейтронами по реакции 36С1 (n, p) 35S; в этих целях применяют также облучение 37Cl протонами или дейтронами в ускорителе заряженных частиц. Для получения 38S мишень с хлором облучают альфа-частицами, используя реакцию 37С1 (а, 3 p) 38S.

³⁵S распадается с бета-излучением небольшой энергии (Е_бета-167,47 кэв), без сопутствующего гамма-излучения. 38S распадается с испусканием многокомпонентного бета-спектра (см. Изотопы), основные составляющие к-рого имеют максимальные энергии Ер, равные 1 Мэв (84%) и 3 Мэв (12%). Распад сопровождается гамма-излучением с энергией E_гамма, равной 1,75 (2,5%), 1,94 (84%) и 2,75 Мэв (1,6%).

Промышленностью выпускаются десятки неорганических и органических соединений, меченных радиоактивными изотопами С., гл. обр. 35S. Для клин, исследований за рубежом применяют сульфат натрия, меченный 35S, без носителя, в изотоническом р-ре. Этот изотоп относится к изотопам средней группы радиотоксичности.

Минимально значимая активность на рабочем месте, не требующая регистрации или получения разрешения органов Государственного санитарного надзора, равна 10 мккюри (370 кБк).

В соединениях С. проявляет валентность от —2 до +6. Она химически активна и непосредственно соединяется почти со всеми элементами, кроме азота, йода, золота, платины и инертных газов. При комнатной температуре С. во влажной среде слабо окисляется с образованием сернистого ангидрида SO₂ или сульфатов (см.).

Элементарную С. получают из самородных руд, а также окислением сероводорода и восстановлением сернистого ангидрида.

Наиболее распространенным методом определения С. является перевод ее в форму растворимых сульфатов с последующим осаждением анионов SO₄^2- р-ром хлористого бария BaCl из слабокислого р-ра при нагревании в виде осадка BaSO₄. Сера может быть выделена из различных субстратов прокаливанием их в электропечи в токе кислорода, образующийся диоксид SO₂ улавливают и определяют титриметрически с йодом. Существует целый ряд тит-риметрических методов определения С. Органические соединения С. разлагают окислением или восстановлением и выделяют С. в виде оксидов (сульфатов) или сероводорода (сульфидов). Анализ заканчивают колориметрически (см. Титриметрический анализ).

В организм человека С. (преимущественно двухвалентная) поступает с пищей. В процессе обмена веществ она переходит в более окисленное состояние, конечными продуктами этого процесса являются сульфаты, к-рые в печени обезвреживают токсические продукты метаболизма — фенолы (см.), скатол (см.) и др. Из организма С. выводится с мочой и калом.

Органические соединения С. выполняют в организме важные биол. функции, однако для многих соединений С. эти функции еще не выяснены до конца. Так, глутатион (см.) являются лимитирующими факторами в регуляции биосинтеза в меланоцитах пигментов различного типа. Витамин B1 (тиамин) в форме тиаминпирофосфата выполняет функции кофермен-та при различных видах декарбок-силирования (см.). Серосодержащий витамин — биотин (см.)— содержится в организме в таких соединениях, как биотинеульфоксид и E-N-биотинил-L-лизин, и, как предполагают, участвует в метаболизме одноуглеродных фрагментов в тканях. Интенсивно исследуют функциональную роль в организме таурина — природной сульфоновой к-ты. Полагают, что, кроме участия в образовании парных желчных кислот (см.), он играет определенную роль в процессах осморегуляции и стабилизации биол. мембран, участвует в поддержании структурной интеграции сетчатки, особенно в фоторецепторных клетках, а также является нейромедиатором или нейромодулятором. В эксперименте показано, что дефицит таурина приводит к дистрофии сетчатки и к слепоте.

Генетически обусловленные дефекты различных энзимопатий (см.).

Профессиональная вредность

Элементарная сера не обладает выраженными токсическими свойствами, но многие ее соединения (сероуглерод, сероводород и др.) очень ядовиты. Токсическое действие пыли С. весьма слабо; острые отравления исключены. Однако при длительном вдыхании пыли элементарной С. возможно развитие тиопневмокониоза (см. экзему (см.). Во всех указанных случаях контакт с С. должен быть немедленно прекращен. Лечение симптоматическое.

Меры профилактики

При работе в серных рудниках или в помещениях в условиях загрязнения воздуха пылью элементарной С. необходимо пользоваться респираторами (см.), перчатками, спецодеждой (см. Одежда специальная). После окончания смены обязателен теплый гиг. душ. Работающим на производствах в контакте с элементарной С. рекомендуется диета, богатая белками. Все работы по добыче и переработке С., ее расфасовке ,и выгрузке должны быть механизированы. Получаемая С. подвергается обязательной очистке от мышьяковистых соединений.

Предельно допустимая концентрация элементарной С. в воздухе рабочей зоны 2 мг/м3.

Препараты серы

К применяемым в мед. практике препаратам С. обычно относят лекарственные средства, содержащие элементарную С., к-рая сама по себе в фармакол. отношении практически неактивна. Однако при взаимодействии элементарной С. с нек-рыми органическими веществами в организме образуются соединения, обладающие определенным фармакол. эффектом. Так, при нанесении элементарной С. на кожу образуются сульфиды и пентатионовая к-та H₂S₅O₆, к-рые оказывают противомикробное и противопаразитарное действие. Сульфиды, кроме того, обладают кератопластическими свойствами.

После приема внутрь большая часть элементарной С. выделяется из жел.-киш. тракта в неизмененном виде, часть ее (10—40% принятой дозы) превращается в кишечнике в сульфиды и сероводород, к-рые раздражают слизистую оболочку кишечника, усиливают его перистальтику и в результате вызывают слабительный эффект. Образующиеся в кишечнике сульфиды частично всасываются в кровь. Большая часть всосавшихся сульфидов превращается в сульфаты, к-рые выделяются из организма через почки. Оставшиеся в неизмененном виде сульфиды выводятся из организма с потом и выдыхаемым воздухом.

В качестве препаратов элементарной С. в мед. практике используют серу очищенную и серу осажденную.

Сера очищенная (Sulfur depuratum) представляет собой мелкий порошок лимонно-желтого цвета, растворимый в воде и мало растворимый в эфире.

Назначают внутрь, внутримышечно и наружно. Внутрь серу очищенную применяют гл. обр. в качестве слабительного средства, назначая ее взрослым от 0,5 до 3 г на прием. Как слабительное средство сера очищенная используется также в составе порошка солодкового корня сложного (Pulvis Glycyrrhizae compositus).

Иногда серу очищенную применяют внутрь в качестве противоглистного средства при энтеробиозе. С этой целью серу очищенную используют в чистом виде или в смеси (1:1) с порошком солодкового корня сложным (Pulvis Glycyrrhizae compositus). Назначают внутрь во время еды взрослым по 0,8—1 г на прием 3 раза в день курсами по 5 дней (с перерывами между курсами по 4 дня). Всего проводят 3—5 курсов лечения. В дни перерывов между курсами на ночь ставят клизмы с натрия гидрокарбонатом (из расчета по 1/2 чайн. ложки на стакан воды). Детям препарат назначают по той же схеме в разовой дозе из расчета по 0,05 г на год жизни.

Внутримышечно 1 — 2% стерильные р-ры серы очищенной в персиковом масле применяют для пирогенной терапии (напр., при сифилисе). Р-ры вводят начиная с дозы 0,5 — 2 мл и постепенно увеличивают ее. Перед введением р-ры серы осажденной подогревают. Для уменьшения болезненности в область инъекции предварительно можно ввести 1—2 мл 2% р-ра новокаина.

Наружно серу очищенную назначают в виде 5—10—20% мазей и присыпок для лечения псориаза, сикоза, себореи, чесотки и других заболеваний кожи. Для наружного применения выпускают также готовые лекарственные формы, содержащие серу очищенную, напр, мазь Вилькинсона (см. Вилъкинсона мазь), мазь серно-нафталанную, пасту сер-но-цинко-нафталанную и пасту салицилово-серно-цинковую.

Мазь серно-нафталанная (Unguentum Naphthalani sulfuratum) содер-* жит мази нафталанной 2 ч. и серы очищенной 1 ч. Форма выпуска: в банках по 30 г.

Паста серно-цинко-нафталанная (Pasta Zinci-naphthalani sulfurata) содержит мази нафталанной 4 ч., цинка окиси и крахмала по 2 ч., серы очищенной 1 ч. Форма выпуска: в банках по 25 г.

Паста салицилово-серно-цинковая содержит к-ты салициловой 0,6 г, серы очищенной 5 г, пасты цинковой 20 г.

Сера осажденная (Sulfur praecipitatum; ГФХ) представляет собой мельчайший аморфный бледно-желтый порошок без запаха. Практически нерастворим в воде, растворим при кипячении в смеси из 20 ч. раствора едкого натра и 25 частей 95% спирта, а также в 100 ч. жирных масел при нагревании на водяной бане.

Серу осажденную применяют только наружно в виде 5—10—20% мазей и присыпок. Показания к применению такие же, как при применении серы очищенной (при себорее, псориазе, сикозе и других заболеваниях кожи).

С той же целью используют официальную мазь серную простую (Unguentum sulfuratum simplex), содержащую серы осажденной 1 ч. и консистентной эмульсии вазелина в воде 2 ч.

Следует иметь в виду, что серу осажденную нельзя назначать внутрь вместо серы очищенной, т. к. в кишечнике из серы осажденной быстро образуются значительные количества сероводорода, при всасывании к-рого могут возникать головная боль, тошнота, возбуждение и другие признаки интоксикации сероводородом (см.).

Библиография: Асатиани В. С. Новые методы биохимической фотометрии, с. 468, М., 1965; Березов Т. Т. и Коровкин Б. Ф. Биологическая химия, М., 1982; Вредные вещества в промышленности, под ред. Н. В. Лазарева и И. Д. Гадаскиной, т. 3, с. 49, Л., 1977; Глинка Н. Л. Общая химия, с. 381, Л., 1973; Левин - В. И. Получение радиоактивных изотопов, М., 1972; Маш-ковский М. Д. Лекарственные средства, ч. 2, с. 329, 373, М., 1977; С е-м е н о в Н. В. Биохимические компоненты и константы жидких сред и тканей человека, с. 15, М., 1971; Т о р ч и н- с к ий Ю. М. Сера в белках, М., 1977, библиогр.; Уайт А. и др. Основы биохимии, пер. с англ., т. 2, с. 939, М., 1981; Янг Л. и Моу Д ж. Метаболизм соединений серы, пер. с англ., М., 1961; Metabolism of sulfur compounds, ed. by D. M. Greenberg, v. 7, N. Y., 1975; Natural sulfur compounds, ed. by D. Ca-vallini а. о., N. Y.— L., 1980; Table of isotopes, ed. by G. M. Lederer a. V. S. Shirley, N. Yv 1978.

М. Г. Узбеков; В. В. Бочкарев (рад.), В. К. Муратов (фарм.).