خواص شیمیایی اکسیژن برای موجودات زنده چرخه اکسیژن اهمیت بیولوژیکی اکسیژن صندوق ذخیره چرخه اکسیژن، منابع تامین اکسیژن به بیوسفر. استفاده از اکسیژن در زندگی

دریا و آب شیرین حاوی مقدار زیادی اکسیژن محدود - 85.82٪ (بر حسب جرم) هستند. بیش از 1500 ترکیب در پوسته زمین حاوی اکسیژن است.

دانلود:

پیش نمایش:

موسسه آموزشی بودجه دولتی فدرال آموزش عالی حرفه ای "دانشگاه ایالتی موردویان به نام. N. P. Ogareva"

موسسه پزشکی

گروه شیمی تجزیه

انشا

با موضوع:

"نقش بیولوژیکی اکسیژن."

تکمیل شد:

دانشجوی سال 1

104 گروه تخصصی

"دارو"

بلیاوا ماریا

بررسی شد:

دکتری شیمی

گورویچ لیودمیلا گوسیونا

سارانسک 2015-2016

معرفی

اکسیژن یک عنصر از گروه شانزدهم است (طبق طبقه بندی قدیمی - زیر گروه اصلی گروه VI)، دوره دوم جدول تناوبی عناصر شیمیایی D.I، با عدد اتمی 8. با نماد O مشخص شده است. لات. اکسیژن یک غیر فلز فعال شیمیایی است و سبک ترین عنصر از گروه کالکوژن ها است. ماده ساده اکسیژن (شماره CAS: 7782-44-7) در شرایط عادی گازی بی رنگ، بی مزه و بی بو است که مولکول آن از دو اتم اکسیژن (فرمول O2) تشکیل شده است که به همین دلیل به آن دی اکسیژن نیز می گویند. رنگ اکسیژن مایع به رنگ آبی روشن است، در حالی که اکسیژن جامد بلورهای آبی روشن است.

اشکال آلوتروپیک دیگری از اکسیژن وجود دارد، به عنوان مثال، ازن (شماره CAS: 10028-15-6) - در شرایط عادی، یک گاز آبی با بوی خاص، که مولکول آن از سه اتم اکسیژن (فرمول O3) تشکیل شده است.

تاریخچه کشف اکسیژن.

رسماً اعتقاد بر این است که اکسیژن توسط شیمیدان انگلیسی جوزف پریستلی در 1 اوت 1774 با تجزیه اکسید جیوه در یک ظرف مهر و موم شده کشف شد (پریستلی نور خورشید را با استفاده از یک عدسی قدرتمند به سمت این ترکیب هدایت کرد).

2HgO (t) → 2Hg + O 2

با این حال، پریستلی در ابتدا متوجه نشد که یک ماده ساده جدید را کشف کرده است. پریستلی کشف خود را به شیمیدان برجسته فرانسوی Antoine Lavoisier گزارش کرد. در سال 1775، A. Lavoisier ثابت کرد که اکسیژن جزء هوا، اسیدها است و در بسیاری از مواد یافت می شود.

چند سال قبل (در سال 1771)، اکسیژن توسط شیمیدان سوئدی کارل شیله به دست آمد. او نمک نمک را با اسید سولفوریک کلسینه کرد و سپس اکسید نیتریک حاصل را تجزیه کرد. شیل این گاز را "هوای آتش" نامید و کشف خود را در کتابی که در سال 1777 منتشر شد توصیف کرد (دقیقاً به دلیل اینکه کتاب دیرتر از اعلام کشف خود پریستلی منتشر شد، دومی کاشف اکسیژن در نظر گرفته می شود). Scheele همچنین تجربه خود را به Lavoisier گزارش کرد.

مرحله مهمی که به کشف اکسیژن کمک کرد، کار شیمیدان فرانسوی پیتر باین بود که آثاری در مورد اکسیداسیون جیوه و تجزیه متعاقب آن اکسید آن منتشر کرد.

سرانجام، A. Lavoisier سرانجام با استفاده از اطلاعات Priestley و Scheele به ماهیت گاز حاصل پی برد. کار او از اهمیت فوق العاده ای برخوردار بود زیرا به لطف آن، نظریه فلوژیستون که در آن زمان غالب بود و مانع توسعه شیمی بود، سرنگون شد. لاووازیه آزمایشاتی را روی احتراق مواد مختلف انجام داد و نظریه فلوژیستون را رد کرد و نتایجی را در مورد وزن عناصر سوخته منتشر کرد. وزن خاکستر بیشتر از وزن اصلی عنصر بود که به لاووازیه این حق را داد که ادعا کند در حین احتراق یک واکنش شیمیایی (اکسیداسیون) ماده رخ می دهد و بنابراین جرم ماده اصلی افزایش می یابد که نظریه فلوژیستون را رد می کند. .

بنابراین، اعتبار کشف اکسیژن در واقع بین Priestley، Scheele و Lavoisier مشترک است.

بودن در طبیعت

اکسیژن رایج ترین عنصر در پوسته زمین، سهم آن (به طور عمده در ترکیبات مختلف) استسیلیکات ها ) حدود 47 درصد از جرم جامد را تشکیل می دهدپوسته زمین . دریا و آب شیرین حاوی مقدار زیادی اکسیژن محدود - 85.82٪ (بر حسب جرم) هستند. بیش از 1500 ترکیب در پوسته زمین حاوی اکسیژن است.

اکسیژن عنصر بیوژنیک اصلی است که بخشی از مولکول های همه مهم ترین موادی است که ساختار و عملکرد سلول ها را فراهم می کند - پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک، کربوهیدرات ها، لیپیدها و همچنین بسیاری از ترکیبات کم مولکولی. هر گیاه یا حیوانی حاوی اکسیژن بسیار بیشتری نسبت به هر عنصر دیگری است (به طور متوسط ​​حدود 70٪). بافت عضلانی انسان حاوی 16٪ اکسیژن، بافت استخوان - 28.5٪ است. در مجموع، بدن یک فرد متوسط ​​(وزن بدن 70 کیلوگرم) حاوی 43 کیلوگرم اکسیژن است. اکسیژن عمدتاً از طریق اندام های تنفسی (اکسیژن آزاد) و با آب (اکسیژن محدود) وارد بدن حیوانات و انسان می شود. نیاز بدن به اکسیژن توسط سطح (شدت) متابولیسم تعیین می شود که به جرم و سطح بدن، سن، جنسیت، ماهیت تغذیه، شرایط خارجی و غیره بستگی دارد. در اکولوژی، نسبت کل تنفس (که است، کل فرآیندهای اکسیداتیو) یک جامعه به عنوان یک موجودات انرژی مهم برای زیست توده کل آن تعیین می شود.

مقدار کمی از اکسیژن در پزشکی استفاده می شود: اکسیژن (از بالش های به اصطلاح اکسیژن) به بیمارانی داده می شود که برای مدتی مشکل تنفس دارند. با این حال، باید در نظر داشت که استنشاق طولانی مدت هوای غنی شده با اکسیژن برای سلامت انسان خطرناک است. غلظت بالای اکسیژن باعث تشکیل رادیکال های آزاد در بافت ها می شود و ساختار و عملکرد بیوپلیمرها را مختل می کند. تشعشعات یونیزان تأثیر مشابهی بر بدن دارد. بنابراین، کاهش محتوای اکسیژن (هیپوکسی) در بافت ها و سلول ها هنگامی که بدن با پرتوهای یونیزان تحت تابش قرار می گیرد یک اثر محافظتی دارد - به اصطلاح اثر اکسیژن. از این اثر در پرتودرمانی استفاده می شود: افزایش محتوای اکسیژن در تومور و کاهش محتوای آن در بافت های اطراف باعث افزایش آسیب پرتو به سلول های تومور و کاهش آسیب به سلول های سالم می شود. برای برخی از بیماری ها از اشباع بدن با اکسیژن تحت فشار بالا استفاده می شود - اکسیژن رسانی هیپرباریک.

طرح:

تاریخچه کشف

منشاء نام

بودن در طبیعت

اعلام وصول

مشخصات فیزیکی

خواص شیمیایی

کاربرد

نقش بیولوژیکی اکسیژن

مشتقات سمی اکسیژن

10. ایزوتوپ ها

اکسیژن

اکسیژن- عنصر گروه شانزدهم (طبق طبقه بندی قدیمی - زیرگروه اصلی گروه VI)، دوره دوم سیستم تناوبی عناصر شیمیایی D.I، با عدد اتمی 8. با نماد O (lat. Oxygenium) مشخص شده است. . اکسیژن یک غیر فلز فعال شیمیایی است و سبک ترین عنصر از گروه کالکوژن ها است. ماده ساده اکسیژن(شماره CAS: 7782-44-7) در شرایط عادی گازی بی رنگ، بی مزه و بی بو است که مولکول آن از دو اتم اکسیژن تشکیل شده است (فرمول O 2) و به همین دلیل به آن اکسیژن مایع نیز می گویند رنگ آبی و کریستال های جامد به رنگ آبی روشن هستند.

سایر اشکال آلوتروپیک اکسیژن وجود دارد، به عنوان مثال، ازن (شماره CAS: 10028-15-6) - در شرایط عادی، یک گاز آبی با بوی خاص، که مولکول آن از سه اتم اکسیژن تشکیل شده است (فرمول O 3).

1. تاریخچه کشف

رسماً اعتقاد بر این است که اکسیژن توسط شیمیدان انگلیسی جوزف پریستلی در 1 اوت 1774 با تجزیه اکسید جیوه در یک ظرف مهر و موم شده کشف شد (پریستلی نور خورشید را با استفاده از یک عدسی قدرتمند به سمت این ترکیب هدایت کرد).

با این حال، پریستلی در ابتدا متوجه نشد که یک ماده ساده جدید را کشف کرده است. پریستلی کشف خود را به شیمیدان برجسته فرانسوی Antoine Lavoisier گزارش کرد. در سال 1775، A. Lavoisier ثابت کرد که اکسیژن جزء هوا، اسیدها است و در بسیاری از مواد یافت می شود.

چند سال قبل (در سال 1771)، اکسیژن توسط شیمیدان سوئدی کارل شیله به دست آمد. او نمک نمک را با اسید سولفوریک کلسینه کرد و سپس اکسید نیتریک حاصل را تجزیه کرد. شیل این گاز را "هوای آتش" نامید و کشف خود را در کتابی که در سال 1777 منتشر شد توصیف کرد (دقیقاً به دلیل اینکه کتاب دیرتر از اعلام کشف خود پریستلی منتشر شد، دومی کاشف اکسیژن در نظر گرفته می شود). Scheele همچنین تجربه خود را به Lavoisier گزارش کرد.

گام مهمی که به کشف اکسیژن کمک کرد، کار شیمیدان فرانسوی پیر باین بود که آثاری را در مورد اکسیداسیون جیوه و تجزیه متعاقب آن اکسید آن منتشر کرد.

سرانجام، A. Lavoisier سرانجام با استفاده از اطلاعات Priestley و Scheele به ماهیت گاز حاصل پی برد. کار او از اهمیت فوق العاده ای برخوردار بود زیرا به لطف آن، نظریه فلوژیستون که در آن زمان غالب بود و مانع توسعه شیمی بود، سرنگون شد. Lavoisier آزمایشاتی را روی احتراق مواد مختلف انجام داد و نظریه فلوژیستون را رد کرد و نتایجی را در مورد وزن عناصر سوخته منتشر کرد. وزن خاکستر بیشتر از وزن اصلی عنصر بود که به لاووازیه این حق را داد که ادعا کند در حین احتراق یک واکنش شیمیایی (اکسیداسیون) ماده رخ می دهد و بنابراین جرم ماده اصلی افزایش می یابد که نظریه فلوژیستون را رد می کند. .

بنابراین، اعتبار کشف اکسیژن در واقع بین Priestley، Scheele و Lavoisier مشترک است.

1. منشاء نام

کلمه اکسیژن (که در اوایل قرن نوزدهم "محلول اسید" نیز نامیده می شود) ظاهر خود را در زبان روسی تا حدودی مدیون M.V Lomonosov است که کلمه "اسید" را همراه با دیگر نئولوژیزم ها معرفی کرد. بنابراین، کلمه "اکسیژن" به نوبه خود ردیابی اصطلاح "اکسیژن" (به فرانسوی oxygène) بود که توسط A. Lavoisier (از یونانی باستان ὀξύς - "ترش" و γεννάω - "زایمان") پیشنهاد شد. به عنوان "تولید اسید" ترجمه شده است، که با معنای اصلی آن - "اسید" مرتبط است، که قبلاً به معنای موادی به نام اکسید طبق نامگذاری بین المللی مدرن بود.

1. بودن در طبیعت

اکسیژن رایج‌ترین عنصر روی زمین است. آبهای دریا و شیرین حاوی مقدار زیادی اکسیژن محدود - 88.8٪ (بر حسب جرم) هستند، محتوای اکسیژن آزاد در جو 20.95٪ حجمی و 23.12٪ از نظر جرم است. بیش از 1500 ترکیب در پوسته زمین حاوی اکسیژن است.

اکسیژن بخشی از بسیاری از مواد آلی است و در تمام سلول های زنده وجود دارد. از نظر تعداد اتم ها در سلول های زنده، حدود 25٪ و از نظر کسر جرمی - حدود 65٪ است.

کشف اکسیژن دو بار در نیمه دوم قرن هجدهم با فاصله چند سال اتفاق افتاد. در سال 1771 اکسیژن توسط کارل شیله سوئدی با حرارت دادن نمک نمک و اسید سولفوریک به دست آمد. گاز حاصله «هوای آتش» نام داشت. در سال 1774، جوزف پریستلی شیمیدان انگلیسی، فرآیند تجزیه اکسید جیوه را در یک ظرف کاملاً بسته انجام داد و اکسیژن را کشف کرد، اما آن را با یک عنصر در هوا اشتباه گرفت. تنها پس از اینکه پریستلی کشف خود را با آنتوان لاووازیه فرانسوی در میان گذاشت، مشخص شد که عنصر جدیدی (کالریزه کننده) کشف شده است. پریستلی رهبری این کشف را بر عهده می گیرد زیرا شیل کار علمی خود را در توصیف این کشف تنها در سال 1777 منتشر کرد.

اکسیژن عنصری از گروه شانزدهم دوره دوم جدول تناوبی عناصر شیمیایی توسط D.I است. مندلیف دارای عدد اتمی 8 و جرم اتمی 15.9994 است. مرسوم است که اکسیژن را با نماد نشان می دهند در باره(از لاتین اکسیژنیوم- تولید اسید).در روسی نام اکسیژنمشتق شد از اسیدها، اصطلاحی که توسط M.V. لومونوسوف

بودن در طبیعت

اکسیژن رایج ترین عنصر موجود در پوسته زمین و اقیانوس جهانی است. ترکیبات اکسیژن (عمدتاً سیلیکات ها) حداقل 47 درصد از جرم پوسته زمین را تشکیل می دهند که در طی فتوسنتز توسط جنگل ها و همه گیاهان سبز تولید می شود که بیشتر آنها از فیتوپلانکتون در آب های دریایی و شیرین به دست می آیند. اکسیژن جزء ضروری هر سلول زنده است و همچنین در اکثر مواد با منشاء آلی یافت می شود.

خواص فیزیکی و شیمیایی

اکسیژن یک نافلز سبک است و از گروه کالکوژن ها است و فعالیت شیمیایی بالایی دارد. اکسیژن به عنوان یک ماده ساده، گازی بی رنگ، بی بو و بی مزه است که حالت مایع دارد - مایع شفاف آبی روشن و حالت جامد - بلورهای آبی روشن. از دو اتم اکسیژن (که با فرمول O2 مشخص می شود) تشکیل شده است.

اکسیژن در واکنش های ردوکس نقش دارد. موجودات زنده اکسیژن را از هوا تنفس می کنند. اکسیژن به طور گسترده در پزشکی استفاده می شود. در صورت بیماری های قلبی عروقی، برای بهبود فرآیندهای متابولیک، فوم اکسیژن ("کوکتل اکسیژن") به معده تزریق می شود. تزریق زیر جلدی اکسیژن برای زخم های تروفیک، فیل و قانقاریا استفاده می شود. غنی‌سازی ازن مصنوعی برای ضدعفونی و خوش‌بو کردن هوا و تصفیه آب آشامیدنی استفاده می‌شود.

اکسیژن اساس فعالیت زندگی همه موجودات زنده روی زمین است و عنصر اصلی بیوژنیک است. در مولکول های همه مهم ترین موادی که مسئول ساختار و عملکرد سلول ها هستند (لیپیدها، پروتئین ها، کربوهیدرات ها، اسیدهای نوکلئیک) یافت می شود. هر موجود زنده حاوی اکسیژن بسیار بیشتری از هر عنصر (تا 70٪) است. به عنوان مثال، بدن یک انسان بالغ متوسط ​​با وزن 70 کیلوگرم حاوی 43 کیلوگرم اکسیژن است.

اکسیژن از طریق سیستم تنفسی و دریافت آب وارد موجودات زنده (گیاهان، حیوانات و انسان ها) می شود. با یادآوری اینکه در بدن انسان مهم‌ترین عضو تنفسی پوست است، مشخص می‌شود که انسان چقدر اکسیژن می‌تواند دریافت کند، مخصوصاً در تابستان در ساحل یک مخزن. تعیین نیاز یک فرد به اکسیژن بسیار دشوار است، زیرا به عوامل زیادی بستگی دارد - سن، جنسیت، وزن بدن و سطح، سیستم تغذیه، محیط خارجی و غیره.

استفاده از اکسیژن در زندگی

اکسیژن تقریباً در همه جا استفاده می شود - از متالورژی گرفته تا تولید سوخت موشک و مواد منفجره مورد استفاده برای کارهای جاده ای در کوهستان. از پزشکی گرفته تا صنایع غذایی

در صنایع غذایی، اکسیژن به عنوان یک افزودنی غذایی، به عنوان پیشران و گاز بسته بندی ثبت می شود.

در مطالب قبلی متوجه شدیم که شخص آن را از کجا می آورد. برای درک فرآیندهای سیستم آنتی اکسیدانی که عملکرد بسیار خوبی در بهبود سلامت بدن نیز دارد، باید به اهمیت اکسیژن برای سلامتی و زندگی انسان پی برد.

اگر هوا را بر اساس اجزای آن در نظر بگیریم، می بینیم که در میان آنچه استنشاق می کنیم، موارد زیر وجود دارد:

• 78 درصد نیتروژن؛
• 21٪ اکسیژن؛
• سایر گازها 1% و حاوی 0.03% CO2 هستند.

عناصر شیمیایی با توانایی های مختلف الکترون های اضافی را جذب می کنند. این توانایی به موقعیت هر عنصر در جدول تناوبی بستگی دارد. این جاذبه که الکترونگاتیوی نامیده می شود با واحدهای متعارف آن بیان می شود و هر چه بیشتر باشند توانایی جذب الکترون بیشتر می شود.

هنگامی که دو اتم مختلف با یکدیگر برهم کنش می کنند، یک جفت الکترون به الکترونگاتیوترین اتم منتقل می شود. اکسیژن یکی از الکترونگاتیوترین عناصر است. این عنصر همچنین بیشترین درخواست را در روی زمین دارد.

اکسیژن به دو شکل وجود تقسیم می شود: اکسیژن (O2) و ازن (Oz). این گاز بی رنگ، بی بو و به عنوان یک ماده حیاتی عمل می کند.
در تعامل با هر عنصر جدول تناوبی، تعداد زیادی ترکیب ایجاد می کند.

اکسیژن جزء ضروری برای تامین انرژی زندگی انسان است

زمین اکسیژن آزاد را در جو خود ذخیره می کند. اکسیژن محدود در پوسته زمین و همچنین در آب شیرین و دریا ذخیره می شود. اکسیژن فرآیند تنفس را فراهم می کند، سپس پس از اکسیداسیون ترکیبات آلی، دی اکسید کربن و آب تشکیل می دهد که در طی آن انرژی آزاد می شود.

به عبارت دیگر، ما انرژی لازم را در هر دقیقه در زندگی خود دریافت می کنیم که نتیجه تجزیه غذایی است که می خوریم. تجزیه غذا تحت تأثیر اکسیژن استنشاقی رخ می دهد.

حالا اکسیژن و فیزیولوژی.

پیچیده ترین مجموعه تغییراتی که در بدن در سطوح فیزیکی، بیولوژیکی و فیزیولوژیکی رخ می دهد، که در آن بدن مواد و انرژی را دریافت و تبدیل می کند و دائماً آنها را در محیط مبادله می کند، متابولیسم و ​​انرژی است. این فرآیند زیربنای تبدیل انرژی از انرژی آزاد دریافتی است
با ترکیبات آلی پیچیده، الکتریکی، مکانیکی و حرارتی. رابطه بین متابولیسم چربی ها، کربوهیدرات ها و پروتئین ها، همراه با فرآیندهای بیوشیمیایی که هورمون ها را تنظیم می کنند، به ما این امکان را می دهد که حداکثر انرژی را برای سلول های خود فراهم کنیم.

آیا می دانستید که وزن یک فرد 62 درصد پر از اکسیژن است؟
به عنوان مثال، اگر وزن شما 70 کیلوگرم است، 43 کیلوگرم از آن اکسیژن است. من یک واقعیت جالب به شما می دهم، برای
هر روز 2 کیلوگرم اکسیژن می خوریم و 900 گرم هوا استنشاق می کنیم. برای کسانی که نمی دانند، اطلاعاتی برای شما - اوز (ازون)، به عنوان یک شکل اکسیژن، سمی است.

چه کسی برای زندگی به اکسیژن نیاز ندارد؟

در باکتری های بی هوازی و ساکنان اعماق دریا نیازی به اکسیژن نیست (انرژی آنها بر اساس
موادی که در نتیجه فعالیت های آتشفشانی به دست می آیند) همه موجودات زنده دیگر به اکسیژن نیاز دارند. زندگی روی کره زمین بدون آن غیرممکن است. تنها 5-7 دقیقه غیبت آن باعث هیپوکسی (گرسنگی اکسیژن) بافت ها و مرگ می شود.

غذا الکترون ها و پروتون های هیدروژن را به بدن می آورد. برای مثال، پروتون‌ها از مواد غذایی در اسیدهای آلی می‌آیند و الکترون‌ها توسط فلزات با ظرفیت متغیر و ویتامین‌ها، به‌ویژه C و E تامین می‌شوند. اکسیداسیون بیولوژیکی، بستر لازم متشکل از گلوکز را دریافت می‌کند و کربوهیدرات‌های غذایی به راحتی قابل هضم به آن تبدیل می‌شوند. ، به نوبه خود.

به عبارت ساده، الکترون ها توسط اکسیژن و پروتون ها توسط هیدروژن تامین می شوند.پروتون ها و الکترون ها با هم پیوندهای کووالانسی ایجاد می کنند (بیوسنتز یک مولکول). عناصر حیاتی بدن (پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک و ...) نیز با اکسیژن پر می شوند. تنفس بدون آن بی معنی است.

در طول روز، زمانی که هوشیار هستیم، مقدار زیادی اکسیژن مصرف می کنیم. به طور طبیعی وارد بدن ما می شود و از طریق ریه ها استنشاق می شود. در مرحله بعد، جزء زیستی ارزشمندی که وارد خون می شود شروع به جذب هموگلوبین می کند و آن را به اکسی هموگلوبین تبدیل می کند و سپس در تمام اجزای ما (بافت ها و اندام ها) توزیع می شود. اما همچنین
همچنین زمانی که آب می نوشیم به شکل پیوندی می آید. پس از دریافت اکسیژن، بافت ها آن را صرف فرآیند متابولیک، برای اکسیداسیون عناصر مختلف می کنند. مسیر بعدی اکسیژن متابولیسم آن به CO2 (دی اکسید کربن) و H2O (آب) است و در نهایت توسط بدن - کلیه ها و ریه ها دفع می شود.