Химични свойства на кислорода за живите организми. Цикъл на кислорода. Биологично значение на кислорода. Резервен фонд на кислородния цикъл, източници на доставка на кислород в биосферата. Използването на кислород в живота

Морските и сладките води съдържат огромно количество свързан кислород - 85,82% (по маса). Повече от 1500 съединения в земната кора съдържат кислород.

Изтегли:

Преглед:

Федерална държавна бюджетна образователна институция за висше професионално образование „Мордовски държавен университет им. Н. П. Огарева"

Медицински институт

Катедра по аналитична химия

Есе

по темата за:

"Биологична роля на кислорода."

Завършено:

Студент 1-ва година

104 групи специалности

"Лекарство"

Беляева Мария

Проверено:

Доктор по химия

Гурвич Людмила Говсеевна

Саранск 2015-2016

Въведение

Кислородът е елемент от 16-та група (според остарялата класификация - основната подгрупа на VI група), втория период на периодичната система на химичните елементи на Д.И. Менделеев, с атомен номер 8. Означава се със символа O ( лат. Oxygenium). Кислородът е химически активен неметал и е най-лекият елемент от групата на халкогените. Простото вещество кислород (CAS номер: 7782-44-7) при нормални условия е газ без цвят, вкус и мирис, чиято молекула се състои от два кислородни атома (формула O2), поради което се нарича още диоксиген. Течният кислород е светло син на цвят, докато твърдият кислород е светлосини кристали.

Има и други алотропни форми на кислород, например озон (CAS номер: 10028-15-6) - при нормални условия син газ със специфична миризма, чиято молекула се състои от три кислородни атома (формула O3).

История на откриването на кислорода.

Официално се смята, че кислородът е открит от английския химик Джоузеф Пристли на 1 август 1774 г. чрез разлагане на живачен оксид в херметически затворен съд (Пристли насочва слънчевата светлина към това съединение с помощта на мощна леща).

2HgO (t) → 2Hg + O 2

Първоначално обаче Пристли не осъзнава, че е открил ново просто вещество; той вярва, че е изолирал една от съставните части на въздуха (и нарича този газ „дефлогистиран въздух“). Пристли съобщава за откритието си на изключителния френски химик Антоан Лавоазие. През 1775 г. А. Лавоазие установява, че кислородът е съставна част на въздуха, киселините и се намира в много вещества.

Няколко години по-рано (през 1771 г.) кислородът е получен от шведския химик Карл Шееле. Той калцинира селитра със сярна киселина и след това разлага получения азотен оксид. Шееле нарича този газ „огнен въздух“ и описва откритието си в книга, публикувана през 1777 г. (именно защото книгата е публикувана по-късно, отколкото Пристли обявява откритието си, последният се смята за откривател на кислорода). Шееле също съобщава за своя опит на Лавоазие.

Важен етап, допринесъл за откриването на кислорода, е работата на френския химик Питър Байен, който публикува трудове за окисляването на живака и последващото разлагане на неговия оксид.

Накрая А. Лавоазие най-накрая разбра естеството на получения газ, използвайки информация от Пристли и Шеле. Работата му е от огромно значение, тъй като благодарение на нея е съборена теорията за флогистона, която е доминираща по това време и спъва развитието на химията. Лавоазие провежда експерименти върху изгарянето на различни вещества и опровергава теорията за флогистона, публикувайки резултати за теглото на изгорените елементи. Теглото на пепелта надвишава първоначалното тегло на елемента, което дава право на Лавоазие да твърди, че по време на горенето настъпва химическа реакция (окисляване) на веществото и следователно масата на първоначалното вещество се увеличава, което опровергава теорията за флогистона .

Така заслугата за откриването на кислорода всъщност се споделя между Пристли, Шееле и Лавоазие.

Да бъдеш сред природата

Кислородът е най-често срещаният елемент в земната кора, неговият дял (в различни съединения, главносиликати ) представлява около 47% от твърдата масаземната кора . Морските и сладките води съдържат огромно количество свързан кислород - 85,82% (по маса). Повече от 1500 съединения в земната кора съдържат кислород.

Кислородът е основният биогенен елемент, който влиза в състава на молекулите на всички най-важни вещества, осигуряващи структурата и функцията на клетките - протеини, нуклеинови киселини, въглехидрати, липиди, както и много нискомолекулни съединения. Всяко растение или животно съдържа много повече кислород от всеки друг елемент (средно около 70%). Човешката мускулна тъкан съдържа 16% кислород, костната тъкан - 28,5%; Общо тялото на средностатистически човек (телесно тегло 70 kg) съдържа 43 kg кислород. Кислородът постъпва в организма на животните и човека главно през дихателните органи (свободен кислород) и с вода (свързан кислород). Нуждата на организма от кислород се определя от нивото (интензивността) на метаболизма, което зависи от масата и повърхността на тялото, възрастта, пола, естеството на храненето, външните условия и др. В екологията съотношението на общото дишане (това е общите окислителни процеси) на дадено съобщество се определя като важна енергийна характеристика на организмите спрямо неговата обща биомаса.

Малки количества кислород се използват в медицината: кислород (от т.нар. кислородни възглавници) се дава на пациенти, които за известно време имат затруднено дишане. Трябва обаче да се има предвид, че продължителното вдишване на въздух, обогатен с кислород, е опасно за човешкото здраве. Високите концентрации на кислород предизвикват образуването на свободни радикали в тъканите, нарушавайки структурата и функцията на биополимерите. Подобен ефект върху тялото има йонизиращото лъчение. Следователно намаляването на съдържанието на кислород (хипоксия) в тъканите и клетките при облъчване на тялото с йонизиращо лъчение има защитен ефект - така нареченият кислороден ефект. Този ефект се използва при лъчева терапия: увеличаването на съдържанието на кислород в тумора и намаляването на съдържанието му в околните тъкани увеличава радиационното увреждане на туморните клетки и намалява увреждането на здравите. При някои заболявания се използва насищане на организма с кислород под високо налягане - хипербарна оксигенация.

План:

История на откритието

Произход на името

Да бъдеш сред природата

Касова бележка

Физични свойства

Химични свойства

Приложение

Биологична роля на кислорода

Токсични производни на кислорода

10. Изотопи

Кислород

Кислород- елемент от 16-та група (според остарялата класификация - основната подгрупа на група VI), вторият период от периодичната система на химичните елементи на Д. И. Менделеев, с атомен номер 8. Означава се със символа O (лат. Oxygenium) . Кислородът е химически активен неметал и е най-лекият елемент от групата на халкогените. Просто вещество кислород(CAS номер: 7782-44-7) при нормални условия е безцветен газ без вкус и мирис, чиято молекула се състои от два кислородни атома (формула O 2) и затова се нарича още течен кислород син цвят, а твърдите кристали са светлосини на цвят.

Има и други алотропни форми на кислород, например озон (CAS номер: 10028-15-6) - при нормални условия син газ със специфична миризма, чиято молекула се състои от три кислородни атома (формула O 3).

1. История на откритието

Официално се смята, че кислородът е открит от английския химик Джоузеф Пристли на 1 август 1774 г. чрез разлагане на живачен оксид в херметически затворен съд (Пристли насочва слънчевата светлина към това съединение с помощта на мощна леща).

Първоначално обаче Пристли не осъзнава, че е открил ново просто вещество; той вярва, че е изолирал една от съставните части на въздуха (и нарича този газ „дефлогистиран въздух“). Пристли съобщава за откритието си на изключителния френски химик Антоан Лавоазие. През 1775 г. А. Лавоазие установява, че кислородът е съставна част на въздуха, киселините и се намира в много вещества.

Няколко години по-рано (през 1771 г.) кислородът е получен от шведския химик Карл Шееле. Той калцинира селитра със сярна киселина и след това разлага получения азотен оксид. Шееле нарича този газ „огнен въздух“ и описва откритието си в книга, публикувана през 1777 г. (именно защото книгата е публикувана по-късно, отколкото Пристли обявява откритието си, последният се смята за откривател на кислорода). Шееле също съобщава за своя опит на Лавоазие.

Важна стъпка, допринесла за откриването на кислорода, е работата на френския химик Пиер Байен, който публикува трудове за окисляването на живака и последващото разлагане на неговия оксид.

Накрая А. Лавоазие най-накрая разбра естеството на получения газ, използвайки информация от Пристли и Шеле. Работата му е от огромно значение, тъй като благодарение на нея е съборена теорията за флогистона, която е доминираща по това време и спъва развитието на химията. Лавоазие провежда експерименти върху изгарянето на различни вещества и опровергава теорията за флогистона, публикувайки резултати за теглото на изгорелите елементи. Теглото на пепелта надвишава първоначалното тегло на елемента, което дава право на Лавоазие да твърди, че по време на горенето настъпва химическа реакция (окисляване) на веществото и следователно масата на първоначалното вещество се увеличава, което опровергава теорията за флогистона .

Така заслугата за откриването на кислорода всъщност се споделя между Пристли, Шееле и Лавоазие.

1. произход на името

Думата кислород (наричана още „киселинен разтвор“ в началото на 19 век) дължи появата си в руския език до известна степен на М. В. Ломоносов, който въвежда думата „киселина“ заедно с други неологизми; По този начин думата „кислород“ от своя страна е следа от термина „кислород“ (фр. oxygène), предложен от А. Лавоазие (от старогръцки ὀξύς - „кисел“ и γεννάω - „раждащ“), което е преведено като „генерираща киселина“, което се свързва с първоначалното му значение – „киселина“, което преди означаваше вещества, наречени оксиди според съвременната международна номенклатура.

1. Да бъдеш сред природата

Кислородът е най-често срещаният елемент на Земята, неговият дял (в различни съединения, главно силикати) представлява около 47,4% от масата на твърдата земна кора. Морските и сладки води съдържат огромно количество свързан кислород - 88,8% (по маса), в атмосферата съдържанието на свободен кислород е 20,95% по обем и 23,12% по маса. Повече от 1500 съединения в земната кора съдържат кислород.

Кислородът е част от много органични вещества и присъства във всички живи клетки. По отношение на броя на атомите в живите клетки той е около 25%, а по отношение на масовата част - около 65%.

Откриването на кислорода се случи два пъти, през втората половина на 18 век, с няколко години разлика. През 1771 г. кислородът е получен от шведа Карл Шееле чрез нагряване на селитра и сярна киселина. Полученият газ беше наречен "огнен въздух". През 1774 г. английският химик Джоузеф Пристли извършва процеса на разлагане на живачен оксид в напълно затворен съд и открива кислорода, но го приема за съставка във въздуха. Едва след като Пристли споделил откритието си с французина Антоан Лавоазие, станало ясно, че е открит нов елемент (калоризатор). Пристли поема водеща роля в това откритие, защото Шееле публикува своя научен труд, описващ откритието едва през 1777 г.

Кислородът е елемент от група XVI от период II на периодичната таблица на химичните елементи от D.I. Менделеев, има атомен номер 8 и атомна маса 15,9994. Обичайно е кислородът да се обозначава със символа ОТНОСНО(от латински Oxygenium- генериране на киселина).На руски името кислородстана производно на киселини, термин, въведен от M.V. Ломоносов.

Да бъдеш сред природата

Кислородът е най-често срещаният елемент в земната кора и Световния океан. Кислородните съединения (главно силикати) съставляват най-малко 47% от масата на земната кора; кислородът се произвежда по време на фотосинтезата от горите и всички зелени растения, повечето от които идват от фитопланктона в морските и сладките води. Кислородът е основен компонент на всяка жива клетка и се намира и в повечето вещества от органичен произход.

Физични и химични свойства

Кислородът е лек неметал, принадлежи към групата на халкогените и има висока химична активност. Кислородът като просто вещество е газ без цвят, мирис и вкус, има течно състояние - светлосиня прозрачна течност и твърдо състояние - светлосини кристали. Състои се от два кислородни атома (означени с формулата O₂).

Кислородът участва в редокс реакциите. Живите същества дишат кислород от въздуха. Кислородът се използва широко в медицината. При сърдечно-съдови заболявания, за подобряване на метаболитните процеси, в стомаха се инжектира кислородна пяна („кислороден коктейл“). Подкожното приложение на кислород се използва при трофични язви, елефантиаза и гангрена. Изкуственото обогатяване с озон се използва за дезинфекция и дезодориране на въздуха и пречистване на питейната вода.

Кислородът е в основата на жизнената дейност на всички живи организми на Земята и е основният биогенен елемент. Намира се в молекулите на всички най-важни вещества, които отговарят за структурата и функциите на клетките (липиди, протеини, въглехидрати, нуклеинови киселини). Всеки жив организъм съдържа много повече кислород от всеки елемент (до 70%). Например, тялото на средностатистически възрастен човек с тегло 70 кг съдържа 43 кг кислород.

Кислородът навлиза в живите организми (растения, животни и хора) чрез дихателната система и приема на вода. Спомняйки си, че в човешкото тяло най-важният дихателен орган е кожата, става ясно колко кислород може да получи човек, особено през лятото на брега на язовир. Определянето на нуждата на човек от кислород е доста трудно, тъй като зависи от много фактори - възраст, пол, телесно тегло и повърхност, хранителна система, външна среда и др.

Използването на кислород в живота

Кислородът се използва почти навсякъде – от металургията до производството на ракетно гориво и експлозиви, използвани за пътни работи в планините; от медицината до хранително-вкусовата промишленост.

В хранително-вкусовата промишленост кислородът е регистриран като хранителна добавка, като пропелант и опаковъчен газ.

В предишния материал придобихме разбиране откъде човек го получава. За да разберем процесите на антиоксидантната система, която също има голяма функционалност за подобряване на здравето на тялото, трябва да разберем значението на кислорода за човешкото здраве и живот.

Ако разгледаме въздуха според неговите компоненти, ще видим, че сред това, което вдишваме, той съдържа следното:

• 78% азот;
• 21% кислород;
• други газове 1% и съдържат 0,03% CO2.

Химическите елементи с различна способност да привличат допълнителни електрони зависи от позицията на всеки елемент в периодичната таблица. Това привличане, наречено електроотрицателност, се изразява с неговите конвенционални единици и колкото по-високи са те, толкова по-голяма е способността за привличане на електрони.

Когато два различни атома взаимодействат един с друг, двойка електрони ще се премести към най-електроотрицателния атом. Кислородът е един от най-електроотрицателните елементи. Това е и най-търсеният компонент на Земята.

Кислородът е разделен на две форми на съществуване: кислород (O2) и озон (Oz). Това е безцветен газ, без мирис и действа като жизненоважно вещество.
Взаимодействайки с всеки елемент от периодичната таблица, той създава огромен брой съединения.

Кислородът е необходим компонент за осигуряване на жизнена енергия на човек

Земята съхранява свободен кислород в своята атмосфера. Свързаният кислород се съхранява в земната кора, както и в прясна и морска вода. Кислородът осигурява дихателния процес, след което след окисляването на органичните съединения образува въглероден диоксид и вода, при което се освобождава енергия.

С други думи, ние получаваме необходимата енергия всяка минута в живота ни, която е резултат от разграждането на храната, която ядем. Разграждането на храната става под въздействието на вдишания кислород.

Сега кислород и физиология.

Най-сложният комплекс от промени, настъпващи в тялото на физическо, биологично и физиологично ниво, при които тялото приема и преобразува вещества и енергия и непрекъснато ги обменя в околната среда, е МЕТАБОЛИЗЪМЪТ и енергията. Този процес е в основата на преобразуването на енергия от получената свободна енергия
със сложни органични съединения, електрически, механични и термични. Връзката между метаболизма на мазнини, въглехидрати и протеини, придружена от биохимични процеси, регулиращи хормоните, ни позволява да осигурим на клетките си максимална енергия.

Знаете ли, че теглото на човек е 62% наситено с кислород?
Например, ако теглото ви е 70 кг, тогава 43 кг от него е кислород. Ще ви дам един интересен факт, за
Всеки ден изяждаме 2 кг кислород и вдишваме 900 грама въздух. За тези, които не знаят, информация за вас - Oz (озонът), като форма на кислород, е токсичен.

Кой не се нуждае от кислород, за да живее?

Няма нужда от кислород в анаеробните бактерии и дълбоководните обитатели (тяхната енергия се основава
вещества, получени в резултат на вулканична дейност) Всички останали живи същества имат нужда от кислород. Животът на планетата е невъзможен без него. Липсата му само за 5-7 минути причинява хипоксия (кислородно гладуване) на тъканите и причинява смърт.

Храната носи електрони и водородни протони в тялото. Протоните, например, идват от храната в органични киселини, а електроните се доставят от метали с променлива валентност и витамини, по-специално С и Е. Биологичното окисление получава необходимия субстрат, състоящ се от глюкоза, и лесно смилаемите диетични въглехидрати се превръщат в него , на свой ред.

Просто казано, електроните се доставят от кислород, а протоните се доставят от водород.Заедно протоните и електроните създават ковалентни връзки (биосинтеза на молекула). Жизненоважните елементи на тялото (протеини, нуклеинови киселини и др.) също са изпълнени с кислород. Дишането без него е безсмислено, окисляването на мазнини, протеини, аминокиселини, въглехидрати и други биохимични процеси също е невъзможно без кислород.

През деня, когато сме нащрек, консумираме голямо количество кислород. Той навлиза в тялото ни по естествен път и се вдишва през белите дробове. След това ценният биокомпонент, влизащ в кръвта, започва да абсорбира хемоглобина, превръщайки го в оксихемоглобин, след което се разпределя във всички наши компоненти (тъкани и органи). Но също
идва и в свързана форма, когато пием вода. След като са получили кислород, тъканите го изразходват за метаболитния процес, за окисляването на различни елементи. По-нататъшният път на кислорода е насочен към метаболизирането му до CO2 (въглероден диоксид) и H2O (вода) и в крайна сметка се отделя от тялото - бъбреците и белите дробове.