Реферат " Химия и наркотические вещества".

Химия и наркотические вещества

Наш опыт показывает, что для учащихся старших классов удачна форма беседы о курении, пьянстве и наркотиках, сопровождающаяся демонстрацией химических опытов. При этом вовсе не обязательно хорошее знание учащимися химии, не обязательно приводить химические формулы. Наглядность, убедительность эксперимента способствуют эмоциональному подтверждению информационного материала. Предложенный читателю материал может быть использован при проведении уроков или внеклассных мероприятий для учеников 9 – 11-х классов.

Человечество веками использовало великое множество веществ благодаря тем или иным их свойствам. Сахароза, поваренная соль, металлы, пластмассы, каучук – вы сами можете продолжить этот список. Но есть вещества, о вреде которых неустанно говорят десятки лет и все-таки используют во всех странах люди разных рас, вероисповеданий, культур. Почему это происходит? Что мы знаем, и что надо бы знать каждому об особенностях наркотиков, алкоголя, никотина?

Рассмотрим механизм действия наркотических веществ. Сразу после приема подобного вещества возникает особое состояние – эйфория – («кайф»): положительные эмоции усиливаются, а отрицательные ослабевают. В течение нескольких минут наблюдается возбуждение с наиболее приятными для наркомана ощущениями и переживаниями, расслабленность, могущество и вседозволенность, прилив энергии, уверенность и безмятежность. При частом повторении этого состояния у человека развивается болезненное стремление испытывать его вновь и вновь. Правда, первоначальный прием наркотического вещества вызывает защитную реакцию из-за его токсического действия. Это может быть тошнота или рвота, головокружение, головная боль и т.п. При повторных же приемах развивается навязчивое (обессивное) влечение к наркотическому веществу, развивается психологическая зависимость от него. Человек постоянно думает о наркотике и вызываемом им эффекте. Однако серьезных изменений в состоянии организма еще нет, и окружающие не догадываются о проблемах этого человека.

Постепенно дозы увеличиваются: нужно больше сигарет, чтобы накуриться, чтобы напиться спиртного, «травки», чтобы поймать «кайф». Зависимость от наркотического вещества возрастает. Наступает физическая зависимость – болезненное и трудно переносимое состояние, называемое абстиненцией. Она проявляется общим недомоганием, сниженной работоспособностью, дрожанием конечностей, ознобом, болями в различных частях тела и т.д. Это состояние получило название «похмелья» для алкоголиков и «ломки» - для наркоманов. Кроме алкоголя, никотина, препаратов, используемых при операциях с целью обезболивания, наркотический эффект могут оказывать и другие лекарственные вещества, органические растворители. некоторые средства бытовой химии. Использование их получило название токсикомании.

Слайд 1. Схема действия наркотического вещества.

1. Спирт как универсальный растворитель, или

К чему ведет выпивка?

Оборудование: кодоскоп, слайды, две пробирки, пробка.

Реактивы: вода, лакмус, растительное масло, этиловый спирт.

Большинство алкогольных напитков получается в результате брожения глюкозы. Ферменты дрожжей как бы рубят молекулу глюкозы на отдельные куски, соединяя их потом в новые молекулы – углекислого газа и этанола. Этанол, этиловый или винный спирт – С₂Н₅ОН – основной компонент любого алкогольного напитка от пива до коньяка или виски. Это необычное вещество. Его необычность связана со строением молекулы. Группа С₂Н₅ – неполярная часть молекулы, прекрасно растворима в органических веществах, а за счет полярной гидроксогруппы – ОН происходит растворение в воде или водных растворах.

Еще алхимики предложили формулу «подобное растворяется в подобном». Соль растворяется в воде – это неорганические вещества, а бензин и керосин – органические растворители – растворяют жир. Однако этанол прекрасно растворим и в органических веществах, и в воде или водных растворах.

В пробирку с растительным маслом я добавлю воды, предварительно подкрасив ее лакмусом. Эти жидкости не смешиваются, и поэтому хорошо видна граница их раздела. В эту же пробирку добавим этанол. Перемешаем жидкости. Увеличился объем и водного, и жирового слоя. Спирт растворился и в воде, и в органическом веществе.

Человеческий организм оказывается беззащитным для этанола. Принятый внутрь, алкоголь быстро всасывается в желудке и тонком кишечнике и поступает в кровь. Кровь – водный раствор, а мы уже знаем, что алкоголь хорошо растворим в воде. Максимальная концентрация спирта в крови устанавливается через полчаса, если он был выпит натощак, или через час – полтора при основательной закуске. Из крови этанол поступает в ткани, где распределяется неравномерно. Особенно много его концентрируется в жироподобной ткани головного мозга и печени.

В печени происходит ферментативное окисление этанола до уксусного альдегида и далее – до уксусной кислоты. Уксусный альдегид – гораздо более сильный яд, чем этанол. Отравление, в конечном счете, происходит именно им.

В головном мозге больше всего алкоголя накапливается в лимбической системе (отделах мозга, ответственных за эмоции), а также в мозжечке – центре координации движения. Наиболее характерно влияние алкоголя на центральную нервную систему. Изменяется соотношение процессов возбуждения и торможения. Человек может сделаться агрессивным, чрезмерно веселым или плаксивым, а может быть, все эти настроения сменят друг друга за считанные минуты. Не только люди могут находиться под воздействием алкоголя: известны случаи массового опьянения слонов, коров, свиней, поедавших прелые плоды различных растений. При этом слоны топчут посевы, громят жилища людей, становятся опасными для их жизни. После приема спиртного, добавленного в сахарный сироп, «разбоем» начинают заниматься пчелы: они отнимают у пчел своего же улья цветочную пыльцу.

Алкоголь действует и на другие органы: происходит возбуждение дыхания, изменения ритма сердечных сокращений. Усиливается отделение желудочного сока. Алкоголь нарушает деятельность центра терморегуляции, что проявляется в расширении сосудов кожи и ее покраснении, усиливается теплоотдача. Все это происходит при разовом приеме алкоголя и объясняет, что иногда люди выпивают «для хорошего настроения», «для сугрева», для аппетита». Но мы помним, в чем опасность наркотических веществ: довольно быстро наступает «привыкание», и организм требует все больших и больших доз. При систематическом пьянстве происходят необратимые функциональные нарушения. Страдает головной мозг: происходит изменение нервной ткани, что может привести к закупорке сосудов или кровоизлиянию – к инсульту. Страдает печень – активно функционирующие клетки гибнут, происходит перерождение печени – цирроз. А ведь в печени происходило обезвреживание того же алкоголя. Желудок подвергается раздражающему действию спирта на протяжении длительного времени. Гастритом, язвой, раком желудка чаще страдают пьющие, чем непьющие люди. И, наконец, сердечно-сосудистые заболевания. Меняется ритм сокращений сердца, возникают спазмы, нередко развивается гипертония – повышенное давление. Опасность всех этих изменений в том, что они происходят постепенно, на протяжении длительного времени, незаметно для окружающих. Когда же человек понимает, что теряет здоровье, наркотическая зависимость бывает такой сильной, что отказаться от спиртного невозможно.

Еще большую опасность, чем этанол, представляют вещества, которые входят в так называемые сивушные масла – спирты и органические кислоты с большим содержанием углерода, ими богат самогон. Особо следует остановиться на употреблении суррогатов этанола – метилового спирта и этиленгликоля. Эти жидкости также могут вызывать опьянение, но через 10 – 12 часов после их употребления появляются признаки тяжелого отравления: головная боль, тошнота, рвота, шаткая походка, затмение или даже полная потеря сознания. Смерть наступает или от мозговых расстройств (через 1-2 суток) или поражения почек (через 1-2 недели).

2. Перегонка табака, или

Что мы курим?

Оборудование: кодоскоп, слайды, пробирка, пробка с короткой газоотводной трубкой, спиртовка или горелка, табак.

Табак – это однолетнее растение из семейства пасленовых, высушенные листья которого после специальной обработки измельчают и используют для курения. В состав листьев табака входят никотин, белки, углеводы, органические кислоты, смолы и эфирные масла. Последние придают табаку характерный запах. Главная особенность табака, которая отличает его от других растений семейства пасленовых – содержание никотина.

Попробуем смоделировать некоторые процессы, которые происходят при сильном нагревании табака. В пробирку насыплем немного табака и закроем ее отверстие пробкой с маленькой газоотводной трубкой. Нагреем пробирку над пламенем горелки. Через несколько минут вы увидите, что в пробирке образуется темно-коричневая жидкость, а из газоотводной трубки выделяются белые пары газообразных веществ. Подожжем выделяющиеся газы. Они горят. Среди них – угарный газ, этилен, аммиак, которые обладают высокой физиологической активностью и агрессивно действуют на различные организмы. Итак, вы увидели табачный деготь и табачный дым.

По данным фармакологов, при выкуривании одной пачки сигарет с общей массой табака в 20 граммов образуется 0,18 грамма никотина, 0,0012 грамма синильной кислоты. Приблизительно столько же сероводорода, 0,22 грамма пиридиновых оснований, 0,64 грамма аммиака, 0,92 грамма оксида углерода (II) – угарного газа. Это все ядовитые вещества. Расскажем подробнее о некоторых из них.

Никотин – один из сильнейших ядов и основная составная часть табачного дыма. В чистом виде это бесцветная маслянистая жидкость с неприятным запахом, горькая на вкус, легко растворимая в воде, спирте, эфире и легко проникающая через слизистые оболочки полости рта, носа, бронхов, желудка. Английский врач Ричардсон описал случай острого отравления никотином. Привычный курильщик в возрасте 40 лет после утомительной работы выкурил в течение 12 часов 40 сигарет и 14 больших сигар. При этом он почти не ел. К вечеру у него развились беспокойство, возбуждение, а затем выраженная слабость. Ночью он не мог заснуть. Утром врач обнаружил у него широкие зрачки. Холодный липкий пот, понижение температуры тела до 35,5 градуса. Через некоторое время у больного развились судороги, и к вечеру он скончался от паралича сердца. Непривычно большая доза никотина оказалась смертельной даже для опытного курильщика.

Во Франции на приморском курорте два молодых человека скончались одновременно, став победителями «оригинального» состязания. Имена погибших, очевидно, сразу вошли в знаменитую Книгу рекордов Гиннеса. Победители выкурили без остановки 60 сигарет. «Серебряные призеры» отделались сильнейшим отравлением. Однако трагедия может возникнуть и при меньшей дозе никотина.

Сильным ядом является и угарный газ. Мы знаем, что кровь, проходя через легкие, насыщается кислородом, который затем разносится по всему организму. Кислород необходим для нормально деятельности всех органов и тканей человеческого организма. Находящиеся в крови красные кровяные тельца (эритроциты) содержат особые вещества (гемоглобин) – белок, который связывает кислород. Однако гемоглобин способен связываться и с другими газами. Например, с оксидом углерода (II) – угарным газом. С угарным газом гемоглобин соединяется в триста раз быстрее, чем с кислородом. Кровь теряет способность отдавать тканям кислород. Развивается кислородное голодание. Табачный дым содержит около 8% угарного газа. Степень кислородной недостаточности после выкуривания одной сигареты оказывается такой же, как при подъеме нетренированного человека на высоту 3000 метров над уровнем моря. Если курит подросток, то хроническое кислородное голодание приводит к тому, что он отстает в росте, становится хилым. Особенно чувствителен к кислородному голоданию головной мозг.

Но самая главная опасность для курильщика – табачный деготь. Установлено, что в состав табачного дегтя входят различные ароматические вещества и смолы. Способные вызвать злокачественные опухоли – канцерогены («канцер» на латыни означает рак). Наиболее активным канцерогеном является бензпирен. Если ухо кролика несколько раз смазать табачным дегтем, то на этом месте возникает злокачественная опухоль. Киевский ученый Ю.П. Борисюк вводил табачную смолу в трахею лабораторным крысам и получил у них типичный рак легкого. В одном английском журнале напечатана горестная шутка: «В прошлом году более 30 тысяч британцев перестали курить. Они умерли от рака легких».

Первый удар принимает на себя дыхательная система – трахеи, бронхи, легкие. Слизистая оболочка трахеи и бронхов покрыта клетками, которые имеют реснички (ресничный эпителий). В результате колебательных движений ресничек трахеи и бронхи освобождаются от мельчайших инородных частиц, которые попадают туда при дыхании.

Под воздействием табачного дыма реснички теряют способность к колебательным движениям, очищение трахей и бронхов становится возможным только при кашле, развивается хроническое воспаление – бронхит или трахеит. Легочная ткань некурящего человека – розового цвета, эластична, у курильщика легкие почти черные от отложения копоти. Входящие в состав табачного дыма канцерогенные вещества способствуют развитию рака легкого. Курящие заболевают раком легкого в тридцать раз чаще, чем некурящие.

Заболевания сердечно-сосудистой системы – еще одна проблема курильщика. Никотин повышает тонус сосудистой стенки, что приводит к сужению сосудов и замедлению скорости тока крови. В результате плохого питания мышцы сердца появляются мучительные боли. Крайняя степень расстройства кровоснабжения сердечной мышцы – омертвение участка мышцы сердца, которое называется инфарктом миокарда. Вероятность инфаркта миокарда у курящих в двенадцать раз больше, чем у некурящих.

Никотин оказывает пагубное действие и на сосуды нижних конечностей. При этом длительный спазм сосудов приводит к необратимым изменениям в сосудистой стенке. Она утолщается, просвет сосуда уменьшается, отсюда и название болезни – облитерирующий (облитерация – закрытие просвета) эндартериит. При прогрессировании заболевания просвет сосуда закрывается полностью, кровь не поступает к периферическим отделам ног, наступает гангрена. Многие инвалиды с ампутированными ногами расплачиваются за выкуренные в юности сигареты.

Исследования последних лет выявили вещества, не менее опасные, чем никотин, деготь, угарный газ. Еще более токсичны радиоактивные изотопы табака. Полоний-210, свинец-210, которые поглощает курильщик, не только способствуют онкологическим и сосудистым заболеваниям, они вызывают генетические нарушения. Кстати, человек, выкуривающий за день 20 сигарет, получает такую же дозу радиации, как если бы ему сделали 200 рентгеновских снимков. При курении в организме происходит распад витаминов, нарушение иммунной системы, и организм, который должен сам справляться с массой вирусов, бактерий, теряет эту способность.

Откуда берется такое большое количество соединений у маленькой сигареты? Все дело в том, что тлеющий табак имеет температуру около 300 градусов Цельсия, а во время затяжек температура увеличивается до 900-1000 градусов. Таким образом, в маленькой сигарете происходят разнообразные химические процессы, и она превращается в «маленькую» химическую фабрику.

Но и тепловое воздействие оказывает определенный вред на организм человека. Температура табачного дыма на выходе сигареты не очень высокая – 50-60 градусов. Но если сравнить ее с температурой человеческого организма – 36,6 градуса, разница велика. Если считать, что при выкуривании одной сигареты делается 10 затяжек, а в среднем выкуривается 20 сигарет в день, то получится двухсоткратное тепловое воздействие в сутки, что, безусловно, нарушает нормально функционирование клеток слизистой оболочки. К чему это ведет? Слизистая оболочка не полностью выполняет свои функции по предохранению организма человека от проникновения микробов и других воздействий.

В последние двадцать лет произошло резкое усиление женского курения. Надо помнить, что все вышесказанное еще более пагубно для женского и подросткового организма. Совершенно недопустимо курение беременной женщины. Исследователи установили, что в то время, когда будущая мать выкуривает даже одну сигарету, ее плод корчится в судорогах. Угарный газ, образующийся при курении, свободно проникает через плаценту матери в кровь плода, блокирует дыхание, отравляя организм живого существа. Зависимость между курением, выкидышами и преждевременными родами не подлежит сомнению. В частности, среди курящих женщин частота преждевременных родов доходит до 22%, а у некурящих не более 4,5%. У курящих во время беременности женщин дети рождаются с весом на 200 граммов меньше, чем у некурящих.

Опасно и курение кормящих матерей. В 1 литре молока в этом случае содержится до 0,5 миллиграмма никотина, а смертельная доза для новорожденных составляет 1 миллиграмм на 1 кг веса тела. Это, безусловно, отражается на состоянии ребенка, вызывая у него различные нарушения и патологии.

Не будем приводить цифры о количестве смертей, связанных с курением, о количестве не дожитых лет. Такая статистика есть, и она оправдывает фразу в обширном докладе британского королевского колледжа: «Курение в настоящее время остается столь же важной причиной смертей, как крупные эпидемии в прошлом».

3. Все наркотики убивают по-разному

Наркотические вещества различны по химическому строению, и тем не менее порождаемые ими психические эффекты довольно похожи.

Наркотики воздействуют на мозг – сложнейший орган, состоящий из миллиарда нервных клеток ( нейронов). Все эти клетки связаны между собой и непрерывно «переговариваются» друг с другом. Сигналы в виде электрического импульса поступают в синапсы – места соприкосновения нейронов. Как только электрический импульс достигает синапса, выбрасывается специальное химическое вещество – медиатор, с помощью которого передается сигнал на следующую клетку. После передачи сигнала специальные клеточные « насосы» отсасывают эти химические вещества опять в синапсы. Там они хранятся до передачи следующего сигнала. В мозге содержится несколько триллионов синапсов. Все они непрерывно и согласованно выдают сигналы, и в это время выбрасываются медиаторы.

Учеными обнаружено свыше пятидесяти разных медиаторов, такие, как адреналин, норадреналин, серотонин, но для понимания наркотического эффекта ключевое значение имеет медиатор дофамин, стимулирующий в головном мозге «центры радости». Наркотики увеличивают выброс дофамина, хотя они имеют разную химическую структуру и вызывают совершенно разные побочные явления.

Например, гашиш и марихуана уменьшают секрецию другого медиатора – гамма-аминомасляной кислоты, выполняющей в центральной нервной системе тормозную функцию. В результате процессы возбуждения начинают преобладать над процессами торможения. К тому же при наркотическом отравлении усиливается приток в кору головного мозга импульсов от чувствительных окончаний внутренних органов, которые раньше задерживались подкорковыми структурами и не воспринимались сознанием. Обрушивающийся на мозг поток беспорядочных сигналов дезорганизует психику. Отражения внутреннего мира организма пересекаются с проявлением мира внешнего – возникают галлюцинации. По свидетельству Марко Поло, в Иране гашиш применялся религиозными фанатиками ордена ассасинов (XI в.). Приняв гашиш, они добровольно выполняли задания по уничтожению политических и религиозных противников ордена, зачастую жертвуя собой в предвкушении жизни в «райском саду». Гашиш тогда получил название «ключ к раю». И в наши дни преступления совершаются людьми, «отключившими» чувства и совесть. Так, 60% преступников в США в момент преступления находились в состоянии наркотического опьянения. Каннабиноиды, жирорастворимые вещества, которых достаточно много в конопле, легко проникают в головной мозг и долго задерживаются в нем. Курение конопли может стать причиной преждевременных родов и выкидышей, расстройства нервной системы сказываются на половой сфере: менструации становятся нерегулярными, угнетается образование сперматозоидов, отдаляется срок начала роста бороды у юношей. Изменения нервной системы у лиц, прекративших конопляную наркоманию, полностью не устраняются: сохраняются необратимые изменения в синапсах. В результате энергичный и веселый человек превращается в склонного к депрессиям, медленно соображающего, вялого и угрюмого человека с нарушениями в координации движений и плохой памятью. А вот для объяснения причины действия другого наркотика – ЛСД – необходимо сравнить его формулу с формулой серотонина – естественного медиатора головного мозга. Обращают внимание одинаковые участки этих молекул.

Слайд 2. Химическое строение молекулы наркотика ЛСД и естественного медиатора головного мозга – серотонина.

ЛСД – наркотик XX века. В 1943 году швейцарский биохимик А. Гофман сделал случайное открытие: изучая алкалоиды спорыньи (низшего гриба, паразитирующего на ржи), он обнаружил, что эти алкалоиды вызывают необычные видения и потерю чувства реальности. Из алкалоидов был выделен ЛСД – диэтиламид лизергиновой кислоты.

Первые признаки действия ЛСД проявляются в обострении восприятия окружающего. Цвет предметов кажется необычно насыщенным, стоит закрыть глаза, и в воображении возникают яркие образы. Затем нарушается правильная оценка времени и пространства, размеры предметов искажаются до неузнаваемости. Спустя некоторое время эмоциональный подъем сменяется периодом угнетения психики, апатией. Появляются мысли о самоубийстве. Влияние препарата проявляется индивидуально и продолжается от нескольких минут до нескольких месяцев и даже лет. Всего лишь однократный прием дозы ЛСД может сделать человека инвалидом. Заранее угадать невозможно, фактически – это искусственно созданный психоз. Именно поэтому вещества этой группы у специалистов – фармакологов называются психодислептиками (т.е. «разрушающими психику»).

Похожи по своему химическому строению и молекулы мескалина – алкалоида, который содержится в мексиканском кактусе пейотль и молекула медиатора дофамина.

Слайд 3. Химическое строение молекулы наркотика мескалина и естественного медиатора головного мозга дофамина.

Можно предположить, что именно из-за сходства молекул медиаторов головного мозга с молекулами наркотических веществ последние вмешиваются в нервные процессы, усиливая процессы возбуждения, уменьшая процессы торможения или вызывая галлюцинации.

В любом случае организм привыкает к приему наркотиков, включает их в свои биохимические процессы, наркотики начинают выполнять функции, которые раньше обеспечивались веществами, синтезируемыми самим организмом. Если процесс «перенастройки» организма «под наркотики» зашел достаточно далеко, то при отсутствии последних и начинается абстиненция, или «ломка».

4. Растворение жира в бензине, или

Что происходит при токсикомании?

Оборудование: пробирка.

Реактивы: бензин, растительный или животный жир.

Растворители, препараты бытовой химии (например, клей «Момент»), краска также способны вызвать опьянение. Многие знают, что подобные вещества специально «нюхают» (это называется токсикоманией), но не все понимают, что бывает после этого.

Смоделировать некоторые процессы поможет простой опыт. В одно пробирке у меня бензин, в другой – жир (можно взять растительное масло, но лучше – животный жир). Вольем бензин в пробирку с жиром. Вы видите, что произошло растворение – бензин растворяет жир. Действительно, органические вещества, как правило, хорошо растворяются друг в друге. Такой же процесс происходит при вдыхании человеком паров бензина, только растворяются при этом жировые клетки головного мозга.

Самое страшное, что может случиться при вдыхании летучих веществ, - так называемая «смерть в мешке». Из-за высокой концентрации физиологически активных веществ может произойти мгновенная («рефлекторная», из-за перевозбуждения нервных центров) остановка сердца и дыхания. Иногда из-за опьянения человек не может снять с головы мешок или сбросить тряпку с лица. Тяжесть опьянения возрастает, что также приводит к смерти. Патологоанатомы наблюдают в таких случаях необычный «жидкий» мозг.

Осложнения при токсикомании таковы:

1. Гибель клеток головного мозга. Человек заболевает энцефалопатией (необратимым поражением головного мозга). Результат – отставание в психическом развитии (возможно – слабоумие), а также изменения характера: раздражительность, вспыльчивость, агрессивность.

2. Гибель клеток печени и токсическое поражение печени (дистрофия), нарушение свертываемости крови, снижение иммунитета, отеки. Все это заканчивается циррозом.

3. Гибель клеток легких и воспаление легких (пневмония) особенно характерны для злоупотребления бензином. Часто исходом пневмонии является пренвмосклероз (замещение легочной ткани рубцами).

Летучие вещества повреждают все органы и ткани организма, просто перечисленные страдают более всего.

Итак, мы убедились, что свойства веществ, вызывающих наркотический эффект, таковы, что позволяют им активно действовать на организм, иногда необратимо разрушая ткани и органы. Природа позаботилась о нас, создавая совершенную систему. Нарушать работу этой системы, гоняясь за необычными ощущениями или мнимым удовольствием, преступно.