Hemijska svojstva kiseonika za žive organizme. Ciklus kiseonika. Biološki značaj kiseonika. Rezervni fond ciklusa kiseonika, izvori snabdevanja kiseonikom biosfere. Upotreba kiseonika u životu

Morske i slatke vode sadrže ogromnu količinu vezanog kiseonika - 85,82% (po masi). Više od 1.500 jedinjenja u zemljinoj kori sadrži kiseonik.

Skinuti:

Pregled:

Federalna državna budžetska obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja „Mordovski državni univerzitet im. N. P. Ogareva"

Medicinski institut

Katedra za analitičku hemiju

Esej

na temu:

"Biološka uloga kiseonika".

Završeno:

Student 1. godine

104 grupe specijalnosti

"Lijek"

Belyaeva Maria

Provjereno:

doktor hemije

Gurvič Ljudmila Govsejevna

Saransk 2015-2016

Uvod

Kiseonik je element 16. grupe (prema zastareloj klasifikaciji - glavna podgrupa grupe VI), drugi period periodnog sistema hemijskih elemenata D.I. Mendeljejeva, sa atomskim brojem 8. Označen je simbolom O (. lat. Oxygenium). Kiseonik je hemijski aktivan nemetal i najlakši je element iz grupe halkogena. Prosta supstanca kiseonik (CAS broj: 7782-44-7) u normalnim uslovima je gas bez boje, ukusa i mirisa, čija se molekula sastoji od dva atoma kiseonika (formula O2), zbog čega se naziva i dioksigen. Tečni kiseonik je svetloplave boje, dok su čvrsti kiseonik svetloplavi kristali.

Postoje i drugi alotropni oblici kiseonika, na primer, ozon (CAS broj: 10028-15-6) - u normalnim uslovima, plavi gas specifičnog mirisa, čiji se molekul sastoji od tri atoma kiseonika (formula O3).

Istorija otkrića kiseonika.

Službeno se vjeruje da je kisik otkrio engleski hemičar Joseph Priestley 1. avgusta 1774. razlaganjem živinog oksida u hermetički zatvorenoj posudi (Priestley je usmjerio sunčevu svjetlost na ovo jedinjenje koristeći moćno sočivo).

2HgO (t) → 2Hg + O 2

Međutim, Priestley u početku nije shvatio da je otkrio novu jednostavnu supstancu, vjerovao je da je izolirao jedan od sastavnih dijelova zraka (i nazvao je ovaj plin "deflogističkim zrakom"). Priestley je svoje otkriće prijavio izvanrednom francuskom hemičaru Antoineu Lavoisieru. A. Lavoisier je 1775. ustanovio da je kiseonik sastavni deo vazduha, kiselina i da se nalazi u mnogim supstancama.

Nekoliko godina ranije (1771.), kiseonik je nabavio švedski hemičar Karl Scheele. Kalcinirao je salitru sumpornom kiselinom, a zatim razgradio nastali dušikov oksid. Scheele je ovaj plin nazvao "vatrenim zrakom" i opisao svoje otkriće u knjizi objavljenoj 1777. (upravo zato što je knjiga objavljena kasnije nego što je Priestley najavio svoje otkriće, ovaj drugi se smatra otkrićem kisika). Šele je takođe prijavio svoje iskustvo Lavoisieru.

Važna faza koja je doprinijela otkriću kisika bio je rad francuskog kemičara Petera Bayena, koji je objavio radove o oksidaciji žive i naknadnoj razgradnji njenog oksida.

Konačno, A. Lavoisier je konačno shvatio prirodu nastalog plina, koristeći informacije Priestleya i Scheelea. Njegov rad je bio od ogromnog značaja jer je zahvaljujući njemu srušena teorija flogistona, koja je u to vrijeme bila dominantna i kočila razvoj hemije. Lavoisier je provodio eksperimente sa izgaranjem različitih tvari i opovrgao teoriju flogistona, objavljujući rezultate o težini izgorjelih elemenata. Težina pepela je premašila prvobitnu težinu elementa, što je Lavoisieru dalo pravo da tvrdi da se tokom sagorevanja dešava hemijska reakcija (oksidacija) supstance, pa se stoga masa izvorne supstance povećava, što pobija teoriju flogistona. .

Dakle, zasluge za otkriće kiseonika zapravo dijele Priestley, Scheele i Lavoisier.

Biti u prirodi

Kiseonik je najčešći element u zemljinoj kori, njegov udeo (u raznim jedinjenjima, uglavnomsilikati ) čini oko 47% čvrste masezemljine kore . Morske i slatke vode sadrže ogromnu količinu vezanog kiseonika - 85,82% (po masi). Više od 1.500 jedinjenja u zemljinoj kori sadrži kiseonik.

Kiseonik je glavni biogeni element koji je deo molekula svih najvažnijih supstanci koje obezbeđuju strukturu i funkciju ćelija – proteina, nukleinskih kiselina, ugljenih hidrata, lipida, kao i mnogih niskomolekularnih jedinjenja. Svaka biljka ili životinja sadrži mnogo više kiseonika nego bilo koji drugi element (u prosjeku oko 70%). Ljudsko mišićno tkivo sadrži 16% kiseonika, koštano tkivo - 28,5%; Ukupno, tijelo prosječne osobe (tjelesne težine 70 kg) sadrži 43 kg kiseonika. Kiseonik ulazi u organizam životinja i ljudi uglavnom preko organa za disanje (slobodni kiseonik) i sa vodom (vezani kiseonik). Potreba organizma za kiseonikom određena je nivoom (intenzitetom) metabolizma, koji zavisi od mase i površine tela, starosti, pola, prirode ishrane, spoljašnjih uslova itd. U ekologiji je odnos ukupnog disanja (tj. odnosno ukupni oksidativni procesi) zajednice određuje se kao važna energetska karakteristika organizama za njenu ukupnu biomasu.

U medicini se koriste male količine kiseonika: kiseonik (iz tzv. kiseonikovih jastuka) se daje pacijentima koji neko vreme teško dišu da dišu. Međutim, mora se imati na umu da je produženo udisanje zraka obogaćenog kisikom opasno za ljudsko zdravlje. Visoke koncentracije kisika uzrokuju stvaranje slobodnih radikala u tkivima, narušavajući strukturu i funkciju biopolimera. Jonizujuće zračenje ima sličan efekat na organizam. Dakle, smanjenje sadržaja kiseonika (hipoksija) u tkivima i ćelijama kada je telo zračeno jonizujućim zračenjem ima zaštitni efekat - takozvani efekat kiseonika. Ovaj efekat se koristi u terapiji zračenjem: povećanjem sadržaja kiseonika u tumoru i smanjenjem njegovog sadržaja u okolnim tkivima povećava se oštećenje zračenjem tumorskih ćelija i smanjuje oštećenje zdravih. Za neke bolesti koristi se zasićenje organizma kiseonikom pod visokim pritiskom - hiperbarična oksigenacija.

Plan:

Istorija otkrića

Poreklo imena

Biti u prirodi

Potvrda

Fizička svojstva

Hemijska svojstva

Aplikacija

Biološka uloga kiseonika

Toksični derivati ​​kiseonika

10. Izotopi

Kiseonik

Kiseonik- element 16. grupe (prema zastarjeloj klasifikaciji - glavna podgrupa grupe VI), drugi period periodnog sistema hemijskih elemenata D.I. Mendeljejeva, sa atomskim brojem 8. Označava se simbolom O (lat. Oxygenium). . Kiseonik je hemijski aktivan nemetal i najlakši je element iz grupe halkogena. Jednostavna supstanca kiseonik(CAS broj: 7782-44-7) u normalnim uslovima je gas bez boje, ukusa i mirisa, čija se molekula sastoji od dva atoma kiseonika (formula O 2), pa se zbog toga naziva i tečnim kiseonikom plave boje, a čvrsti kristali su svijetloplave boje.

Postoje i drugi alotropni oblici kiseonika, na primer, ozon (CAS broj: 10028-15-6) - u normalnim uslovima, plavi gas specifičnog mirisa, čiji se molekul sastoji od tri atoma kiseonika (formula O 3).

1. Istorija otkrića

Službeno se vjeruje da je kisik otkrio engleski hemičar Joseph Priestley 1. avgusta 1774. razlaganjem živinog oksida u hermetički zatvorenoj posudi (Priestley je usmjerio sunčevu svjetlost na ovo jedinjenje koristeći moćno sočivo).

Međutim, Priestley u početku nije shvatio da je otkrio novu jednostavnu supstancu, vjerovao je da je izolirao jedan od sastavnih dijelova zraka (i nazvao je ovaj plin "deflogističkim zrakom"). Priestley je svoje otkriće prijavio izvanrednom francuskom hemičaru Antoineu Lavoisieru. A. Lavoisier je 1775. ustanovio da je kiseonik sastavni deo vazduha, kiselina i da se nalazi u mnogim supstancama.

Nekoliko godina ranije (1771.), kiseonik je nabavio švedski hemičar Karl Scheele. Kalcinirao je salitru sumpornom kiselinom, a zatim razgradio nastali dušikov oksid. Scheele je ovaj plin nazvao "vatrenim zrakom" i opisao svoje otkriće u knjizi objavljenoj 1777. (upravo zato što je knjiga objavljena kasnije nego što je Priestley najavio svoje otkriće, ovaj drugi se smatra otkrićem kisika). Šele je takođe prijavio svoje iskustvo Lavoisieru.

Važan korak koji je pridonio otkriću kisika bio je rad francuskog hemičara Pierrea Bayena, koji je objavio radove o oksidaciji žive i kasnijoj razgradnji njenog oksida.

Konačno, A. Lavoisier je konačno shvatio prirodu nastalog plina, koristeći informacije Priestleya i Scheelea. Njegov rad je bio od ogromnog značaja jer je zahvaljujući njemu srušena teorija flogistona, koja je u to vrijeme bila dominantna i kočila razvoj hemije. Lavoisier je provodio eksperimente sa sagorijevanjem raznih tvari i opovrgao teoriju flogistona, objavljujući rezultate o težini spaljenih elemenata. Težina pepela je premašila prvobitnu težinu elementa, što je Lavoisieru dalo pravo da tvrdi da se tokom sagorevanja dešava hemijska reakcija (oksidacija) supstance, pa se stoga masa izvorne supstance povećava, što pobija teoriju flogistona. .

Dakle, zasluge za otkriće kiseonika zapravo dijele Priestley, Scheele i Lavoisier.

1. porijeklo imena

Riječ kisik (početkom 19. vijeka nazivana i „kiselinski rastvor“) u ruskom jeziku donekle duguje M.V. Lomonosovu, koji je uveo reč „kiselina“, zajedno sa drugim neologizmima; Dakle, riječ "kiseonik", zauzvrat, bila je trag izraza "kiseonik" (francuski oxygène), koji je predložio A. Lavoisier (od starogrčkog ὀξύς - "kiseo" i γεννάω - "rađanje"), što je prevedeno kao “generirajuća kiselina”, što je povezano s njegovim izvornim značenjem – “kiselina”, što je ranije značilo tvari zvane oksidi prema modernoj međunarodnoj nomenklaturi.

1. Biti u prirodi

Kiseonik je najčešći element na Zemlji, njegov udeo (u raznim jedinjenjima, uglavnom silikatima) čini oko 47,4% mase čvrste zemljine kore. Morske i slatke vode sadrže ogromnu količinu vezanog kiseonika - 88,8% (masenih), u atmosferi je sadržaj slobodnog kiseonika 20,95% po zapremini i 23,12% po masi. Više od 1.500 jedinjenja u zemljinoj kori sadrži kiseonik.

Kiseonik je dio mnogih organskih tvari i prisutan je u svim živim stanicama. Što se tiče broja atoma u živim ćelijama, on je oko 25%, a po masenom udjelu - oko 65%.

Otkriće kiseonika dogodilo se dva puta, u drugoj polovini 18. veka, u razmaku od nekoliko godina. Godine 1771. kisik je dobio Šveđanin Karl Scheele zagrijavanjem salitre i sumporne kiseline. Nastali plin nazvan je "vatreni zrak". Godine 1774. engleski hemičar Joseph Priestley izveo je proces razgradnje živinog oksida u potpuno zatvorenoj posudi i otkrio kisik, ali ga je zamijenio sa sastojkom u zraku. Tek nakon što je Priestley podijelio svoje otkriće sa Francuzom Antoineom Lavoisierom, postalo je jasno da je otkriven novi element (kalorizator). Priestley preuzima vodstvo u ovom otkriću jer je Scheele objavio svoj naučni rad koji opisuje otkriće tek 1777. godine.

Kiseonik je element grupe XVI perioda II periodnog sistema hemijskih elemenata D.I. Mendeljejev, ima atomski broj 8 i atomsku masu 15,9994. Uobičajeno je da se kiseonik označava simbolom O(iz latinskog Oxygenium- stvaranje kiseline). Na ruskom naziv kiseonik postao derivat od kiseline, termin koji je uveo M.V. Lomonosov.

Biti u prirodi

Kiseonik je najčešći element koji se nalazi u zemljinoj kori i Svjetskom okeanu. Kiseonička jedinjenja (uglavnom silikati) čine najmanje 47% mase zemljine kore kiseonik koji se proizvodi tokom fotosinteze u šumama i svim zelenim biljkama, od kojih većina dolazi iz fitoplanktona u morskim i slatkim vodama. Kiseonik je esencijalna komponenta bilo koje žive ćelije, a nalazi se i u većini supstanci organskog porekla.

Fizička i hemijska svojstva

Kiseonik je lagan nemetal, pripada grupi halkogena i ima visoku hemijsku aktivnost. Kiseonik je, kao jednostavna supstanca, gas bez boje, mirisa i ukusa, ima tečno stanje - svetloplavu prozirnu tečnost i čvrsto stanje - svetloplave kristale. Sastoji se od dva atoma kiseonika (označeno formulom O₂).

Kiseonik je uključen u redoks reakcije. Živa bića udišu kiseonik iz vazduha. Kiseonik se široko koristi u medicini. U slučaju kardiovaskularnih bolesti, radi poboljšanja metaboličkih procesa, u želudac se ubrizgava kisikova pjena („kiseonički koktel“). Subkutana primjena kisika koristi se za trofične čireve, elefantijazu i gangrenu. Umjetno obogaćivanje ozona koristi se za dezinfekciju i dezodoraciju zraka i prečišćavanje vode za piće.

Kiseonik je osnova životne aktivnosti svih živih organizama na Zemlji i glavni je biogeni element. Nalazi se u molekulima svih najvažnijih supstanci koje su odgovorne za građu i funkcije stanica (lipida, proteina, ugljikohidrata, nukleinskih kiselina). Svaki živi organizam sadrži mnogo više kisika od bilo kojeg elementa (do 70%). Na primjer, tijelo prosječnog odraslog čovjeka težine 70 kg sadrži 43 kg kisika.

Kiseonik ulazi u žive organizme (biljke, životinje i ljude) kroz respiratorni sistem i unosom vode. Sjećajući se da je u ljudskom tijelu najvažniji respiratorni organ koža, postaje jasno koliko kisika čovjek može primiti, posebno ljeti na obali rezervoara. Odrediti potrebu osobe za kiseonikom je prilično teško, jer zavisi od mnogih faktora - starosti, pola, telesne težine i površine, sistema ishrane, spoljašnje sredine itd.

Upotreba kiseonika u životu

Kiseonik se koristi skoro svuda - od metalurgije do proizvodnje raketnog goriva i eksploziva koji se koriste za radove na putevima u planinama; od medicine do prehrambene industrije.

U prehrambenoj industriji kiseonik je registrovan kao aditiv za hranu, kao pogonsko gorivo i gas za pakovanje.

U prethodnom materijalu stekli smo razumijevanje odakle to čovjeku. Da bismo razumeli procese antioksidativnog sistema, koji takođe ima veliku funkcionalnost u poboljšanju zdravlja organizma, treba razumeti značaj kiseonika za ljudsko zdravlje i život.

Ako posmatramo zrak prema njegovim komponentama, vidjet ćemo da među onim što udišemo sadrži sljedeće:

• 78% azota;
• 21% kiseonika;
• ostali gasovi 1% i sadrže 0,03% CO2.

Hemijski elementi s različitim sposobnostima privlače dodatne elektrone; ova sposobnost ovisi o položaju bilo kojeg elementa u periodnom sistemu. Ova privlačnost, nazvana elektronegativnost, izražava se svojim konvencionalnim jedinicama, a što su one veće, to je veća sposobnost privlačenja elektrona.

Kada dva različita atoma stupe u interakciju jedan s drugim, par elektrona će se prebaciti na najelektronegativniji atom. Kiseonik je jedan od najelektronegativnijih elemenata. Takođe je najtraženija komponenta na Zemlji.

Kiseonik se deli na dva oblika postojanja: kiseonik (O2) i ozon (Oz). To je bezbojni plin, bez mirisa i djeluje kao vitalna supstanca.
U interakciji sa svakim elementom periodnog sistema, stvara ogroman broj spojeva.

Kiseonik je neophodna komponenta da se čoveku obezbedi životna energija

Zemlja skladišti slobodan kiseonik u svojoj atmosferi. Vezani kiseonik se skladišti u zemljinoj kori, kao iu slatkoj i morskoj vodi. Kiseonik obezbeđuje respiratorni proces, zatim, nakon oksidacije organskih jedinjenja, formira ugljen-dioksid i vodu, pri čemu se oslobađa energija.

Drugim riječima, primamo energiju koja je potrebna svakog minuta u našem životu, a koja je rezultat razgradnje hrane koju jedemo. Do razgradnje hrane dolazi pod uticajem udahnutog kiseonika.

Sada kiseonik i fiziologija.

Najsloženiji skup promjena koje se dešavaju u tijelu na fizičkom, biološkom i fiziološkom nivou, u kojima tijelo prima i transformiše tvari i energiju, te ih neprestano razmjenjuje u okolini, je METABOLIZAM i energija. Ovaj proces je u osnovi konverzije energije iz primljene besplatne energije
sa složenim organskim jedinjenjima, električnim, mehaničkim i termičkim. Odnos između metabolizma masti, ugljenih hidrata i proteina, praćen biohemijskim procesima koji regulišu hormone, omogućava nam da našim ćelijama obezbedimo maksimalnu energiju.

Da li ste znali da je težina osobe 62% ispunjena kiseonikom?
Na primjer, ako je vaša težina 70 kg, tada je 43 kg kisika. Daću vam jednu zanimljivu činjenicu, za
dnevno, ti i ja pojedemo 2 kg kiseonika i udahnemo 900 grama vazduha. Za one koji ne znaju, informacija za vas - Oz (ozon), kao oblik kiseonika, je toksičan.

Kome nije potreban kiseonik za život?

Nema potrebe za kisikom kod anaerobnih bakterija i stanovnika dubokog mora (njihova energija se zasniva
tvari dobivene kao rezultat vulkanske aktivnosti) Sva ostala živa bića trebaju kisik. Život na planeti je nemoguć bez toga. Njegovo samo 5-7 minuta odsutnosti uzrokuje hipoksiju (izgladnjivanje kisikom) tkiva i uzrokuje smrt.

Hrana donosi elektrone i protone vodonika u tijelo. Protoni, na primjer, dolaze iz hrane u organskim kiselinama, a elektroni se opskrbljuju metalima s promjenjivom valentnošću i vitaminima, posebno C i E. Biološkom oksidacijom dobiva se neophodan supstrat koji se sastoji od glukoze, a u nju se pretvaraju lako probavljivi ugljikohidrati iz prehrane. , zauzvrat.

Jednostavno rečeno, elektroni se napajaju kiseonikom, a protoni vodonikom. Zajedno, protoni i elektroni stvaraju kovalentne veze (biosinteza molekula). Vitalni elementi tijela (proteini, nukleinske kiseline itd.) također su ispunjeni kisikom. Disanje bez njega je besmisleno, oksidacija masti, proteina, aminokiselina, ugljikohidrata i drugi biohemijski procesi također su nemogući bez kisika.

Tokom dana, kada smo budni, trošimo veliku količinu kiseonika. U naše tijelo prirodno ulazi i udiše se kroz pluća. Zatim, dragocjena biokomponenta koja ulazi u krv počinje apsorbirati hemoglobin, pretvarajući ga u oksihemoglobin, a zatim se distribuira po svim našim komponentama (tkiva i organi). Ali takođe
takođe dolazi u vezanom obliku kada pijemo vodu. Dobivši kisik, tkiva ga troše na metabolički proces, za oksidaciju različitih elemenata. Dalji put kisika usmjeren je na njegov metabolizam do CO2 (ugljični dioksid) i H2O (voda) i na kraju ga tijelo izlučuje - bubrezi i pluća.