Sifat kimia oksigen bagi organisme hidup. Siklus oksigen. Signifikansi biologis oksigen. Dana cadangan siklus oksigen, sumber suplai oksigen ke biosfer. Penggunaan oksigen dalam kehidupan

Air laut dan air tawar mengandung sejumlah besar oksigen terikat - 85,82% (berdasarkan massa). Lebih dari 1.500 senyawa di kerak bumi mengandung oksigen.

Unduh:

Pratinjau:

Institusi Pendidikan Anggaran Negara Federal untuk Pendidikan Profesional Tinggi "Universitas Negeri Mordovian dinamai. N.P.Ogareva"

Institut Kedokteran

Departemen Kimia Analitik

Karangan

pada topik:

"Peran biologis oksigen".

Lengkap:

siswa tahun pertama

104 kelompok khusus

"Obat"

Maria Belyaeva

Diperiksa:

PhD di bidang Kimia

Gurvich Lyudmila Govseevna

Saransk 2015-2016

Perkenalan

Oksigen adalah unsur golongan ke-16 (menurut klasifikasi usang - subkelompok utama golongan VI), periode kedua tabel periodik unsur kimia D.I. Mendeleev, dengan nomor atom 8. Dilambangkan dengan simbol O ( lat. Oksigenium). Oksigen merupakan unsur nonlogam yang aktif secara kimia dan merupakan unsur paling ringan dari golongan kalkogen. Zat sederhana oksigen (nomor CAS: 7782-44-7) dalam kondisi normal adalah gas yang tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau, molekulnya terdiri dari dua atom oksigen (rumus O2), oleh karena itu disebut juga dioksigen. Oksigen cair berwarna biru muda, sedangkan oksigen padat berwarna kristal biru muda.

Ada bentuk oksigen alotropik lainnya, misalnya ozon (nomor CAS: 10028-15-6) - dalam kondisi normal, gas biru dengan bau tertentu, molekulnya terdiri dari tiga atom oksigen (rumus O3).

Sejarah penemuan oksigen.

Secara resmi diyakini bahwa oksigen ditemukan oleh ahli kimia Inggris Joseph Priestley pada tanggal 1 Agustus 1774 dengan menguraikan oksida merkuri dalam wadah yang tertutup rapat (Priestley mengarahkan sinar matahari ke senyawa ini menggunakan lensa yang kuat).

2HgO (t) → 2Hg + O 2

Namun, Priestley awalnya tidak menyadari bahwa ia telah menemukan zat baru yang sederhana; ia percaya bahwa ia telah mengisolasi salah satu bagian penyusun udara (dan menyebut gas ini sebagai “udara dephlogisticated”). Priestley melaporkan penemuannya kepada ahli kimia Perancis terkemuka Antoine Lavoisier. Pada tahun 1775, A. Lavoisier menetapkan bahwa oksigen merupakan komponen udara, asam dan ditemukan di banyak zat.

Beberapa tahun sebelumnya (tahun 1771), oksigen diperoleh oleh ahli kimia Swedia Karl Scheele. Dia mengkalsinasi sendawa dengan asam sulfat dan kemudian menguraikan oksida nitrat yang dihasilkan. Scheele menyebut gas ini sebagai “udara api” dan menjelaskan penemuannya dalam sebuah buku yang diterbitkan pada tahun 1777 (tepatnya karena buku tersebut diterbitkan lebih lambat dari Priestley yang mengumumkan penemuannya, maka Priestley dianggap sebagai penemu oksigen). Scheele pun melaporkan pengalamannya kepada Lavoisier.

Tahap penting yang berkontribusi pada penemuan oksigen adalah karya ahli kimia Perancis Peter Bayen, yang menerbitkan karya tentang oksidasi merkuri dan penguraian oksida selanjutnya.

Akhirnya, A. Lavoisier akhirnya menemukan sifat gas yang dihasilkan, dengan menggunakan informasi dari Priestley dan Scheele. Karyanya sangat penting karena berkat teori flogiston yang dominan saat itu dan menghambat perkembangan ilmu kimia, digulingkan. Lavoisier melakukan eksperimen pada pembakaran berbagai zat dan menyangkal teori flogiston, menerbitkan hasil berat unsur yang terbakar. Berat abu melebihi berat asli unsur, yang memberi Lavoisier hak untuk menyatakan bahwa selama pembakaran terjadi reaksi kimia (oksidasi) suatu zat, dan oleh karena itu massa zat asli bertambah, yang menyangkal teori flogiston. .

Dengan demikian, penghargaan atas penemuan oksigen sebenarnya dimiliki oleh Priestley, Scheele, dan Lavoisier.

Berada di alam

Oksigen adalah unsur paling umum di kerak bumi, bagiannya (terutama dalam berbagai senyawasilikat ) menyumbang sekitar 47% dari massa padatkerak bumi . Air laut dan air tawar mengandung sejumlah besar oksigen terikat - 85,82% (berdasarkan massa). Lebih dari 1.500 senyawa di kerak bumi mengandung oksigen.

Oksigen adalah unsur biogenik utama yang menyusun molekul semua zat terpenting yang menyediakan struktur dan fungsi sel - protein, asam nukleat, karbohidrat, lipid, serta banyak senyawa bermolekul rendah. Setiap tumbuhan atau hewan mengandung lebih banyak oksigen dibandingkan unsur lainnya (rata-rata sekitar 70%). Jaringan otot manusia mengandung 16% oksigen, jaringan tulang - 28,5%; Secara total, rata-rata tubuh orang (berat badan 70 kg) mengandung 43 kg oksigen. Oksigen masuk ke dalam tubuh hewan dan manusia terutama melalui organ pernapasan (oksigen bebas) dan melalui air (oksigen terikat). Kebutuhan tubuh akan oksigen ditentukan oleh tingkat (intensitas) metabolisme, yang bergantung pada massa dan permukaan tubuh, usia, jenis kelamin, sifat nutrisi, kondisi eksternal, dll. Dalam ekologi, rasio respirasi total (yaitu yaitu, total proses oksidatif) suatu komunitas ditentukan sebagai karakteristik energi organisme yang penting terhadap total biomassanya.

Oksigen dalam jumlah kecil digunakan dalam pengobatan: oksigen (dari apa yang disebut bantal oksigen) diberikan kepada pasien yang mengalami kesulitan bernapas untuk sementara waktu. Namun, harus diingat bahwa menghirup udara yang kaya oksigen dalam waktu lama berbahaya bagi kesehatan manusia. Konsentrasi oksigen yang tinggi menyebabkan terbentuknya radikal bebas di jaringan sehingga mengganggu struktur dan fungsi biopolimer. Radiasi pengion memiliki efek serupa pada tubuh. Oleh karena itu, penurunan kandungan oksigen (hipoksia) dalam jaringan dan sel ketika tubuh disinari dengan radiasi pengion memiliki efek perlindungan yang disebut efek oksigen. Efek ini digunakan dalam terapi radiasi: peningkatan kandungan oksigen dalam tumor dan penurunan kandungan oksigen di jaringan sekitarnya meningkatkan kerusakan radiasi pada sel tumor dan mengurangi kerusakan pada sel sehat. Untuk beberapa penyakit, saturasi tubuh dengan oksigen di bawah tekanan tinggi digunakan - oksigenasi hiperbarik.

Rencana:

Sejarah penemuan

Asal nama

Berada di alam

Kuitansi

Properti fisik

Sifat kimia

Aplikasi

Peran biologis oksigen

Turunan oksigen beracun

10. Isotop

Oksigen

Oksigen- unsur golongan ke-16 (menurut klasifikasi usang - subkelompok utama golongan VI), periode kedua sistem periodik unsur kimia D.I. Mendeleev, dengan nomor atom 8. Dilambangkan dengan simbol O (lat. Oxygenium) . Oksigen merupakan unsur nonlogam yang aktif secara kimia dan merupakan unsur paling ringan dari golongan kalkogen. Substansi sederhana oksigen(Nomor CAS: 7782-44-7) dalam kondisi normal adalah gas yang tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau, yang molekulnya terdiri dari dua atom oksigen (rumus O 2), oleh karena itu disebut juga oksigen cair warna biru, dan kristal padat berwarna biru muda.

Ada bentuk oksigen alotropik lainnya, misalnya ozon (nomor CAS: 10028-15-6) - dalam kondisi normal, gas biru dengan bau tertentu, molekulnya terdiri dari tiga atom oksigen (rumus O 3).

1. Sejarah penemuan

Secara resmi diyakini bahwa oksigen ditemukan oleh ahli kimia Inggris Joseph Priestley pada tanggal 1 Agustus 1774 dengan menguraikan oksida merkuri dalam wadah yang tertutup rapat (Priestley mengarahkan sinar matahari ke senyawa ini menggunakan lensa yang kuat).

Namun, Priestley pada awalnya tidak menyadari bahwa ia telah menemukan zat baru yang sederhana; ia percaya bahwa ia telah mengisolasi salah satu bagian penyusun udara (dan menyebut gas ini sebagai “udara dephlogisticated”). Priestley melaporkan penemuannya kepada ahli kimia Perancis terkemuka Antoine Lavoisier. Pada tahun 1775, A. Lavoisier menetapkan bahwa oksigen merupakan komponen udara, asam dan ditemukan di banyak zat.

Beberapa tahun sebelumnya (tahun 1771), oksigen diperoleh oleh ahli kimia Swedia Karl Scheele. Dia mengkalsinasi sendawa dengan asam sulfat dan kemudian menguraikan oksida nitrat yang dihasilkan. Scheele menyebut gas ini sebagai “udara api” dan menggambarkan penemuannya dalam sebuah buku yang diterbitkan pada tahun 1777 (tepatnya karena buku tersebut diterbitkan lebih lambat dari Priestley yang mengumumkan penemuannya, maka Priestley dianggap sebagai penemu oksigen). Scheele pun melaporkan pengalamannya kepada Lavoisier.

Sebuah langkah penting yang berkontribusi pada penemuan oksigen adalah karya ahli kimia Perancis Pierre Bayen, yang menerbitkan karya tentang oksidasi merkuri dan penguraian oksida selanjutnya.

Akhirnya, A. Lavoisier akhirnya menemukan sifat gas yang dihasilkan, dengan menggunakan informasi dari Priestley dan Scheele. Karyanya sangat penting karena berkat teori flogiston yang dominan saat itu dan menghambat perkembangan ilmu kimia, digulingkan. Lavoisier melakukan eksperimen pada pembakaran berbagai zat dan menyangkal teori flogiston, menerbitkan hasil berat unsur yang terbakar. Berat abu melebihi berat asli unsur, yang memberi Lavoisier hak untuk menyatakan bahwa selama pembakaran terjadi reaksi kimia (oksidasi) suatu zat, dan oleh karena itu massa zat asli bertambah, yang menyangkal teori flogiston. .

Dengan demikian, penghargaan atas penemuan oksigen sebenarnya dimiliki oleh Priestley, Scheele, dan Lavoisier.

1. asal usul nama

Kata oksigen (juga disebut "larutan asam" pada awal abad ke-19) muncul dalam bahasa Rusia sampai batas tertentu berkat M.V. Lomonosov, yang memperkenalkan kata "asam", bersama dengan neologisme lainnya; Jadi, kata “oksigen”, pada gilirannya, merupakan penelusuran dari istilah “oksigen” (French oxygène), yang dikemukakan oleh A. Lavoisier (dari bahasa Yunani kuno ὀξύς - “asam” dan γεννάω - “melahirkan”), yaitu diterjemahkan sebagai "penghasil asam", yang dikaitkan dengan arti aslinya - "asam", yang sebelumnya berarti zat yang disebut oksida menurut tata nama internasional modern.

1. Berada di alam

Oksigen adalah unsur paling melimpah di Bumi; bagiannya (dalam berbagai senyawa, terutama silikat) menyumbang sekitar 47,4% dari massa kerak bumi padat. Laut dan air tawar mengandung sejumlah besar oksigen terikat - 88,8% (berdasarkan massa), di atmosfer kandungan oksigen bebas adalah 20,95% volume dan 23,12% massa. Lebih dari 1.500 senyawa di kerak bumi mengandung oksigen.

Oksigen adalah bagian dari banyak zat organik dan terdapat di semua sel hidup. Dalam hal jumlah atom dalam sel hidup, sekitar 25%, dan dalam fraksi massa - sekitar 65%.

Penemuan oksigen terjadi dua kali, pada paruh kedua abad ke-18, dengan selang waktu beberapa tahun. Pada tahun 1771, oksigen diperoleh oleh Karl Scheele dari Swedia dengan memanaskan sendawa dan asam sulfat. Gas yang dihasilkan disebut "udara api". Pada tahun 1774, ahli kimia Inggris Joseph Priestley melakukan proses penguraian oksida merkuri dalam wadah yang tertutup rapat dan menemukan oksigen, tetapi salah mengiranya sebagai bahan di udara. Hanya setelah Priestley membagikan penemuannya kepada orang Prancis Antoine Lavoisier barulah menjadi jelas bahwa unsur baru (kalorizator) telah ditemukan. Priestley memimpin penemuan ini karena Scheele menerbitkan karya ilmiahnya yang menjelaskan penemuan tersebut hanya pada tahun 1777.

Oksigen adalah unsur golongan XVI periode II tabel periodik unsur kimia karya D.I. Mendeleev, memiliki nomor atom 8 dan massa atom 15,9994. Oksigen biasanya dilambangkan dengan simbol TENTANG(dari bahasa Latin Oksigenium- menghasilkan asam). Dalam bahasa Rusia namanya oksigen menjadi turunan dari asam, istilah yang diperkenalkan oleh M.V. Lomonosov.

Berada di alam

Oksigen adalah unsur yang paling umum ditemukan di kerak bumi dan Samudra Dunia. Senyawa oksigen (terutama silikat) membentuk setidaknya 47% massa kerak bumi; oksigen dihasilkan selama fotosintesis oleh hutan dan semua tumbuhan hijau, yang sebagian besar berasal dari fitoplankton di perairan laut dan air tawar. Oksigen merupakan komponen penting dari setiap sel hidup dan juga ditemukan di sebagian besar zat yang berasal dari organik.

Sifat fisik dan kimia

Oksigen merupakan unsur nonlogam ringan, termasuk dalam kelompok kalkogen, dan memiliki aktivitas kimia yang tinggi. Oksigen, sebagai zat sederhana, adalah gas yang tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa; ia memiliki wujud cair - cairan transparan berwarna biru muda dan wujud padat - kristal biru muda. Terdiri dari dua atom oksigen (dilambangkan dengan rumus O₂).

Oksigen terlibat dalam reaksi redoks. Makhluk hidup menghirup oksigen dari udara. Oksigen banyak digunakan dalam pengobatan. Dalam kasus penyakit kardiovaskular, untuk meningkatkan proses metabolisme, busa oksigen (“koktail oksigen”) disuntikkan ke dalam perut. Pemberian oksigen subkutan digunakan untuk tukak trofik, penyakit kaki gajah, dan gangren. Pengayaan ozon buatan digunakan untuk mendisinfeksi dan menghilangkan bau udara serta memurnikan air minum.

Oksigen merupakan dasar aktivitas kehidupan seluruh organisme hidup di bumi dan merupakan unsur biogenik utama. Ini ditemukan dalam molekul semua zat terpenting yang bertanggung jawab atas struktur dan fungsi sel (lipid, protein, karbohidrat, asam nukleat). Setiap organisme hidup mengandung lebih banyak oksigen daripada unsur apa pun (hingga 70%). Misalnya, tubuh manusia dewasa rata-rata dengan berat 70 kg mengandung 43 kg oksigen.

Oksigen masuk ke organisme hidup (tumbuhan, hewan dan manusia) melalui sistem pernapasan dan asupan air. Mengingat organ pernafasan terpenting dalam tubuh manusia adalah kulit, menjadi jelas berapa banyak oksigen yang dapat diterima seseorang, terutama pada musim panas di tepi waduk. Menentukan kebutuhan oksigen seseorang cukup sulit, karena bergantung pada banyak faktor - usia, jenis kelamin, berat badan dan luas permukaan, sistem nutrisi, lingkungan luar, dll.

Penggunaan oksigen dalam kehidupan

Oksigen digunakan hampir di mana-mana - mulai dari metalurgi hingga produksi bahan bakar roket dan bahan peledak yang digunakan untuk pekerjaan jalan di pegunungan; dari obat-obatan hingga industri makanan.

Dalam industri makanan, oksigen terdaftar sebagai bahan tambahan makanan, sebagai propelan dan gas pengemas.

Pada materi sebelumnya kita telah memperoleh pemahaman dari mana seseorang memperolehnya. Untuk memahami proses sistem antioksidan, yang juga memiliki fungsi besar dalam meningkatkan kesehatan tubuh, kita harus memahami pentingnya oksigen bagi kesehatan dan kehidupan manusia.

Jika kita memperhatikan udara menurut komponen-komponennya, kita akan melihat bahwa di antara apa yang kita hirup, udara itu mengandung hal-hal berikut:

• 78% nitrogen;
• 21% oksigen;
• gas lainnya 1% dan mengandung 0,03% CO2.

Unsur kimia dengan kemampuan berbeda menarik elektron tambahan; kemampuan ini bergantung pada posisi unsur mana pun dalam tabel periodik. Daya tarik ini, yang disebut keelektronegatifan, dinyatakan dalam satuan konvensional, dan semakin tinggi nilainya, semakin besar kemampuannya untuk menarik elektron.

Ketika dua atom berbeda berinteraksi satu sama lain, pasangan elektron akan berpindah ke atom yang paling elektronegatif. Oksigen adalah salah satu unsur yang paling elektronegatif. Ini juga merupakan komponen yang paling dicari di Bumi.

Oksigen terbagi menjadi dua bentuk keberadaannya: oksigen (O2) dan ozon (Oz). Ini adalah gas yang tidak berwarna, tidak berbau, dan bertindak sebagai zat penting.
Berinteraksi dengan setiap unsur dalam tabel periodik, ia menciptakan sejumlah besar senyawa.

Oksigen adalah komponen penting untuk menyediakan energi kehidupan bagi seseorang

Bumi menyimpan oksigen bebas di atmosfernya. Oksigen yang terikat disimpan di kerak bumi, serta di air tawar dan air laut. Oksigen menyediakan proses pernapasan, kemudian setelah oksidasi senyawa organik membentuk karbon dioksida dan air, di mana energi dilepaskan.

Dengan kata lain, kita menerima energi yang dibutuhkan setiap menit dalam hidup kita, yang merupakan hasil pemecahan makanan yang kita makan. Pemecahan makanan terjadi di bawah pengaruh oksigen yang dihirup.

Sekarang oksigen dan fisiologi.

Serangkaian perubahan paling kompleks yang terjadi dalam tubuh pada tingkat fisik, biologis, dan fisiologis, di mana tubuh menerima dan mengubah zat dan energi, serta terus-menerus menukarkannya di lingkungan, adalah METABOLISME dan energi. Proses ini mendasari konversi energi dari energi bebas yang diterima
dengan senyawa organik kompleks, listrik, mekanik dan termal. Hubungan antara metabolisme lemak, karbohidrat dan protein, disertai dengan proses biokimia yang mengatur hormon, memungkinkan kita menyediakan energi maksimal bagi sel kita.

Tahukah Anda bahwa berat badan seseorang 62% berisi oksigen?
Misalnya berat badan Anda 70 kg, maka 43 kg di antaranya adalah oksigen. Saya akan memberi Anda fakta menarik, untuk
per hari, Anda dan saya makan 2 kg oksigen dan menghirup 900 gram udara. Bagi yang belum tahu, informasi untuk Anda - Oz (ozon), sebagai bentuk oksigen, bersifat racun.

Siapa yang tidak membutuhkan oksigen untuk hidup?

Bakteri anaerobik dan penghuni laut dalam tidak membutuhkan oksigen (mereka didasarkan pada energi
zat yang diperoleh dari aktivitas gunung berapi) Semua makhluk hidup lainnya membutuhkan oksigen. Kehidupan di planet ini tidak mungkin terjadi tanpanya. Ketidakhadirannya yang hanya 5-7 menit menyebabkan hipoksia (kelaparan oksigen) jaringan dan menyebabkan kematian.

Makanan membawa elektron dan proton hidrogen ke tubuh. Proton, misalnya, berasal dari makanan dalam asam organik, dan elektron disuplai oleh logam dengan valensi variabel dan vitamin, khususnya C dan E. Oksidasi biologis menerima substrat yang diperlukan, terdiri dari glukosa, dan karbohidrat makanan yang mudah dicerna diubah menjadi itu. , pada gilirannya.

Sederhananya, elektron disuplai oleh oksigen, dan proton disuplai oleh hidrogen. Bersama-sama, proton dan elektron menciptakan ikatan kovalen (biosintesis molekul). Unsur vital tubuh (protein, asam nukleat, dll) juga terisi oksigen. Bernafas tanpa oksigen tidak ada artinya; oksidasi lemak, protein, asam amino, karbohidrat, dan proses biokimia lainnya juga tidak mungkin terjadi tanpa oksigen.

Pada siang hari, saat kita waspada, kita mengonsumsi oksigen dalam jumlah besar. Ini memasuki tubuh kita secara alami dan dihirup melalui paru-paru. Selanjutnya, biokomponen berharga yang masuk ke dalam darah mulai menyerap hemoglobin, mengubahnya menjadi oksihemoglobin, dan kemudian didistribusikan ke seluruh komponen kita (jaringan dan organ). Tetapi juga
itu juga datang dalam bentuk terikat ketika kita minum air. Setelah menerima oksigen, jaringan menggunakannya untuk proses metabolisme, untuk oksidasi berbagai elemen. Jalur oksigen selanjutnya ditujukan untuk metabolisme menjadi CO2 (karbon dioksida) dan H2O (air) dan akhirnya dikeluarkan oleh tubuh – ginjal dan paru-paru.