Proprietățile chimice ale oxigenului pentru organismele vii. Ciclul oxigenului. Semnificația biologică a oxigenului. Fondul de rezervă al ciclului oxigenului, surse de alimentare cu oxigen a biosferei. Utilizarea oxigenului în viață

Marea și apele dulci conțin o cantitate imensă de oxigen legat - 85,82% (în masă). Peste 1.500 de compuși din scoarța terestră conțin oxigen.

Descarca:

Previzualizare:

Instituția de învățământ bugetar de stat federal de învățământ profesional superior „Universitatea de stat din Mordovia numită după. N. P. Ogareva"

Institutul Medical

Catedra de Chimie Analitică

Eseu

pe tema:

„Rolul biologic al oxigenului”.

Efectuat:

student anul 1

104 grupuri de specialitate

"Medicament"

Belyaeva Maria

Verificat:

doctor în chimie

Gurvici Liudmila Govseevna

Saransk 2015-2016

Introducere

Oxigenul este un element din grupa a 16-a (conform clasificării învechite - subgrupul principal al grupului VI), a doua perioadă a tabelului periodic al elementelor chimice al lui D.I Mendeleev, cu număr atomic 8. Este desemnat prin simbolul O (. lat. Oxigeniu). Oxigenul este un nemetal activ din punct de vedere chimic și este cel mai ușor element din grupul calcogenilor. Substanța simplă oxigen (număr CAS: 7782-44-7) în condiții normale este un gaz incolor, insipid și inodor, a cărui moleculă este formată din doi atomi de oxigen (formula O2), motiv pentru care se mai numește și dioxigen. Oxigenul lichid este de culoare albastru deschis, în timp ce oxigenul solid este cristale de culoare albastru deschis.

Există și alte forme alotropice de oxigen, de exemplu, ozonul (număr CAS: 10028-15-6) - în condiții normale, un gaz albastru cu un miros specific, a cărui moleculă este formată din trei atomi de oxigen (formula O3).

Istoria descoperirii oxigenului.

Se crede oficial că oxigenul a fost descoperit de chimistul englez Joseph Priestley la 1 august 1774 prin descompunerea oxidului de mercuric într-un vas închis ermetic (Priestley a direcționat lumina soarelui către acest compus folosind o lentilă puternică).

2HgO (t) → 2Hg + O 2

Cu toate acestea, Priestley nu și-a dat seama inițial că a descoperit o nouă substanță simplă, el a crezut că a izolat una dintre părțile constitutive ale aerului (și a numit acest gaz „aer deflogistic”). Priestley a raportat descoperirea sa remarcabilului chimist francez Antoine Lavoisier. În 1775, A. Lavoisier a stabilit că oxigenul este o componentă a aerului, acizilor și se găsește în multe substanțe.

Cu câțiva ani mai devreme (în 1771), oxigenul a fost obținut de chimistul suedez Karl Scheele. A calcinat salitrul cu acid sulfuric și apoi a descompus oxidul de azot rezultat. Scheele a numit acest gaz „aer de foc” și a descris descoperirea sa într-o carte publicată în 1777 (tocmai pentru că cartea a fost publicată mai târziu decât Priestley și-a anunțat descoperirea, acesta din urmă fiind considerat descoperitorul oxigenului). Scheele a raportat și lui Lavoisier experiența sa.

O etapă importantă care a contribuit la descoperirea oxigenului a fost lucrarea chimistului francez Peter Bayen, care a publicat lucrări despre oxidarea mercurului și descompunerea ulterioară a oxidului acestuia.

În cele din urmă, A. Lavoisier și-a dat seama în cele din urmă natura gazului rezultat, folosind informații de la Priestley și Scheele. Lucrarea sa a avut o importanță enormă, deoarece datorită ei, teoria flogistului, care era dominantă la acea vreme și împiedica dezvoltarea chimiei, a fost răsturnată. Lavoisier a efectuat experimente privind arderea diferitelor substanțe și a infirmat teoria flogistonului, publicând rezultate privind greutatea elementelor arse. Greutatea cenușii a depășit greutatea inițială a elementului, ceea ce i-a dat lui Lavoisier dreptul de a susține că în timpul arderii are loc o reacție chimică (oxidare) a substanței și, prin urmare, masa substanței inițiale crește, ceea ce respinge teoria flogistonului. .

Astfel, meritul pentru descoperirea oxigenului este de fapt împărțit între Priestley, Scheele și Lavoisier.

Fiind în natură

Oxigenul este cel mai comun element din scoarța terestră, ponderea acestuia (în diverși compuși, în principalsilicati ) reprezintă aproximativ 47% din masa solidăScoarta terestra . Marea și apele dulce conțin o cantitate imensă de oxigen legat - 85,82% (în masă). Peste 1.500 de compuși din scoarța terestră conțin oxigen.

Oxigenul este principalul element biogen care face parte din moleculele tuturor celor mai importante substanțe care asigură structura și funcția celulelor - proteine, acizi nucleici, carbohidrați, lipide, precum și mulți compuși cu molecul scăzut. Fiecare plantă sau animal conține mult mai mult oxigen decât orice alt element (în medie aproximativ 70%). Țesutul muscular uman conține 16% oxigen, țesutul osos - 28,5%; În total, corpul unei persoane medii (greutate corporală 70 kg) conține 43 kg de oxigen. Oxigenul pătrunde în corpul animalelor și al oamenilor în principal prin organele respiratorii (oxigen liber) și cu apă (oxigen legat). Nevoia de oxigen a organismului este determinată de nivelul (intensitatea) metabolismului, care depinde de masa și suprafața corpului, vârstă, sex, natura alimentației, condițiile externe etc. În ecologie, raportul dintre respirația totală (care este, procesele oxidative totale) ale unei comunități este determinată ca o caracteristică energetică importantă a organismelor pentru biomasa sa totală.

În medicină se folosesc cantități mici de oxigen: oxigenul (din așa-numitele perne cu oxigen) este administrat pacienților care au dificultăți de respirație pentru o perioadă de timp. Cu toate acestea, trebuie avut în vedere faptul că inhalarea prelungită a aerului îmbogățit cu oxigen este periculoasă pentru sănătatea umană. Concentrațiile mari de oxigen provoacă formarea de radicali liberi în țesuturi, perturbând structura și funcția biopolimerilor. Radiațiile ionizante au un efect similar asupra organismului. Prin urmare, o scădere a conținutului de oxigen (hipoxie) în țesuturi și celule atunci când organismul este iradiat cu radiații ionizante are un efect protector - așa-numitul efect de oxigen. Acest efect este utilizat în radioterapie: creșterea conținutului de oxigen din tumoră și scăderea conținutului acestuia în țesuturile înconjurătoare crește deteriorarea radiațiilor asupra celulelor tumorale și reduce deteriorarea celor sănătoase. Pentru unele boli se folosește saturația corpului cu oxigen la presiune ridicată - oxigenare hiperbară.

Plan:

Istoria descoperirii

Originea numelui

Fiind în natură

Chitanță

Proprietăți fizice

Proprietăți chimice

Aplicație

Rolul biologic al oxigenului

Derivați toxici ai oxigenului

10. Izotopi

Oxigen

Oxigen- element din grupa a 16-a (conform clasificării învechite - subgrupul principal al grupului VI), a doua perioadă a sistemului periodic de elemente chimice a lui D.I Mendeleev, cu număr atomic 8. Notat cu simbolul O (lat. Oxigeniu) . Oxigenul este un nemetal activ din punct de vedere chimic și este cel mai ușor element din grupul calcogenilor. Substanță simplă oxigen(Număr CAS: 7782-44-7) în condiții normale este un gaz incolor, insipid și inodor, a cărui moleculă este formată din doi atomi de oxigen (formula O 2) și, prin urmare, este numit și dioxigenul lichid culoare albastră, iar cristalele solide sunt de culoare albastru deschis.

Există și alte forme alotropice de oxigen, de exemplu, ozonul (număr CAS: 10028-15-6) - în condiții normale, un gaz albastru cu un miros specific, a cărui moleculă este formată din trei atomi de oxigen (formula O 3).

1. Istoria descoperirii

Se crede oficial că oxigenul a fost descoperit de chimistul englez Joseph Priestley la 1 august 1774 prin descompunerea oxidului de mercuric într-un vas închis ermetic (Priestley a direcționat lumina soarelui către acest compus folosind o lentilă puternică).

Cu toate acestea, Priestley nu și-a dat seama inițial că a descoperit o nouă substanță simplă, el a crezut că a izolat una dintre părțile constitutive ale aerului (și a numit acest gaz „aer deflogistic”). Priestley a raportat descoperirea sa remarcabilului chimist francez Antoine Lavoisier. În 1775, A. Lavoisier a stabilit că oxigenul este o componentă a aerului, acizilor și se găsește în multe substanțe.

Cu câțiva ani mai devreme (în 1771), oxigenul a fost obținut de chimistul suedez Karl Scheele. A calcinat salitrul cu acid sulfuric și apoi a descompus oxidul de azot rezultat. Scheele a numit acest gaz „aer de foc” și a descris descoperirea sa într-o carte publicată în 1777 (tocmai pentru că cartea a fost publicată mai târziu decât Priestley și-a anunțat descoperirea, acesta din urmă fiind considerat descoperitorul oxigenului). Scheele a raportat și lui Lavoisier experiența sa.

Un pas important care a contribuit la descoperirea oxigenului a fost lucrarea chimistului francez Pierre Bayen, care a publicat lucrări despre oxidarea mercurului și descompunerea ulterioară a oxidului acestuia.

În cele din urmă, A. Lavoisier și-a dat seama în cele din urmă natura gazului rezultat, folosind informații de la Priestley și Scheele. Lucrarea sa a avut o importanță enormă, deoarece datorită ei, teoria flogistului, care era dominantă la acea vreme și împiedica dezvoltarea chimiei, a fost răsturnată. Lavoisier a efectuat experimente privind arderea diferitelor substanțe și a infirmat teoria flogistonului, publicând rezultate privind greutatea elementelor arse. Greutatea cenușii a depășit greutatea inițială a elementului, ceea ce i-a dat lui Lavoisier dreptul de a susține că în timpul arderii are loc o reacție chimică (oxidare) a substanței și, prin urmare, masa substanței inițiale crește, ceea ce respinge teoria flogistonului. .

Astfel, meritul pentru descoperirea oxigenului este de fapt împărțit între Priestley, Scheele și Lavoisier.

1. originea numelui

Cuvântul oxigen (numit și „soluție acidă” la începutul secolului al XIX-lea) își datorează apariția în limba rusă într-o oarecare măsură lui M.V Lomonosov, care a introdus cuvântul „acid”, împreună cu alte neologisme; Astfel, cuvântul „oxigen”, la rândul său, a fost un traseu al termenului „oxigen” (franceză oxygène), propus de A. Lavoisier (din greaca veche ὀξύς - „acru” și γεννάω - „nasterea”), care este tradus ca „acid generator”, care este asociat cu semnificația sa originală - „acid”, care anterior însemna substanțe numite oxizi conform nomenclaturii internaționale moderne.

1. Fiind în natură

Oxigenul este cel mai comun element de pe Pământ; Marea și apele dulci conțin o cantitate imensă de oxigen legat - 88,8% (în masă), în atmosferă conținutul de oxigen liber este de 20,95% în volum și 23,12% în masă. Peste 1.500 de compuși din scoarța terestră conțin oxigen.

Oxigenul face parte din multe substanțe organice și este prezent în toate celulele vii. În ceea ce privește numărul de atomi din celulele vii, acesta este de aproximativ 25%, iar în ceea ce privește fracția de masă - aproximativ 65%.

Descoperirea oxigenului a avut loc de două ori, în a doua jumătate a secolului al XVIII-lea, la câțiva ani distanță. În 1771, oxigenul a fost obținut de suedezul Karl Scheele prin încălzirea salitrului și acidului sulfuric. Gazul rezultat a fost numit „aer de foc”. În 1774, chimistul englez Joseph Priestley a efectuat procesul de descompunere a oxidului de mercur într-un vas complet închis și a descoperit oxigenul, dar l-a confundat cu un ingredient din aer. Abia după ce Priestley a împărtășit descoperirea sa cu francezul Antoine Lavoisier, a devenit clar că un nou element (calorizator) fusese descoperit. Priestley preia conducerea acestei descoperiri, deoarece Scheele și-a publicat lucrarea științifică în care descrie descoperirea abia în 1777.

Oxigenul este un element din grupa XVI a perioadei II a tabelului periodic al elementelor chimice de către D.I. Mendeleev, are număr atomic 8 și masă atomică 15,9994. Se obișnuiește să se desemneze oxigenul prin simbol DESPRE(din latină Oxigeniu- generatoare de acid).În rusă numele oxigen a devenit un derivat al acizi, termen care a fost introdus de M.V. Lomonosov.

Fiind în natură

Oxigenul este cel mai frecvent element găsit în scoarța terestră și în Oceanul Mondial. Compușii oxigenului (în principal silicați) reprezintă cel puțin 47% din masa scoarței terestre, oxigenul este produs în timpul fotosintezei de către păduri și toate plantele verzi, majoritatea provenind din fitoplancton din apele marine și dulci. Oxigenul este o componentă esențială a oricăror celule vii și se găsește și în majoritatea substanțelor de origine organică.

Proprietati fizice si chimice

Oxigenul este un nemetal ușor, aparține grupului de calcogeni și are activitate chimică ridicată. Oxigenul, ca substanță simplă, este un gaz incolor, inodor și fără gust, are o stare lichidă - lichid transparent albastru deschis și o stare solidă - cristale albastru deschis. Constă din doi atomi de oxigen (notați cu formula O₂).

Oxigenul este implicat în reacțiile redox. Ființele vii respiră oxigen din aer. Oxigenul este utilizat pe scară largă în medicină. În cazul bolilor cardiovasculare, pentru a îmbunătăți procesele metabolice, în stomac se injectează spumă de oxigen („cocktail de oxigen”). Administrarea subcutanată a oxigenului este utilizată pentru ulcerul trofic, elefantiaza și gangrena. Îmbogățirea cu ozon artificial este folosită pentru a dezinfecta și a dezodoriza aerul și pentru a purifica apa de băut.

Oxigenul este baza activității vitale a tuturor organismelor vii de pe Pământ și este principalul element biogen. Se găsește în moleculele tuturor celor mai importante substanțe care sunt responsabile de structura și funcțiile celulelor (lipide, proteine, carbohidrați, acizi nucleici). Fiecare organism viu conține mult mai mult oxigen decât orice element (până la 70%). De exemplu, corpul unui om adult mediu care cântărește 70 kg conține 43 kg de oxigen.

Oxigenul pătrunde în organismele vii (plante, animale și oameni) prin sistemul respirator și prin aportul de apă. Amintindu-ne că în corpul uman cel mai important organ respirator este pielea, devine clar cât de mult oxigen poate primi o persoană, mai ales vara pe malul unui rezervor. Determinarea nevoii de oxigen a unei persoane este destul de dificilă, deoarece depinde de mulți factori - vârstă, sex, greutate corporală și suprafață, sistemul de nutriție, mediul extern etc.

Utilizarea oxigenului în viață

Oxigenul este folosit aproape peste tot - de la metalurgie la producția de combustibil pentru rachete și explozivi folosiți pentru lucrările rutiere în munți; de la medicină la industria alimentară.

În industria alimentară, oxigenul este înregistrat ca aditiv alimentar, ca propulsor și gaz de ambalare.

În materialul anterior, am înțeles de unde îl obține o persoană. Pentru a înțelege procesele sistemului antioxidant, care are și o mare funcționalitate în îmbunătățirea sănătății organismului, ar trebui să înțelegem importanța oxigenului pentru sănătatea și viața umană.

Dacă luăm în considerare aerul în funcție de componentele sale, vom vedea că printre ceea ce inhalăm conține următoarele:

• 78% azot;
• 21% oxigen;
• alte gaze 1% și conțin 0,03% CO2.

Elementele chimice cu abilități diferite atrag electroni suplimentari, această capacitate depinde de poziția oricărui element în tabelul periodic. Această atracție, numită electronegativitate, este exprimată prin unitățile sale convenționale și, cu cât acestea sunt mai mari, cu atât este mai mare capacitatea de a atrage electroni.

Când doi atomi diferiți interacționează unul cu celălalt, o pereche de electroni se va muta la atomul cel mai electronegativ. Oxigenul este unul dintre elementele cele mai electronegative. Este, de asemenea, cea mai căutată componentă de pe Pământ.

Oxigenul este împărțit în două forme de existență: oxigen (O2) și ozon (Oz). Este un gaz incolor, inodor și acționează ca o substanță vitală.
Interacționând cu fiecare element al tabelului periodic, creează un număr mare de compuși.

Oxigenul este o componentă necesară pentru a oferi unei persoane energie vitală

Pământul stochează oxigen liber în atmosfera sa. Oxigenul legat este stocat în scoarța terestră, precum și în apa dulce și de mare. Oxigenul asigură procesul respirator, apoi, după oxidarea compușilor organici, formează dioxid de carbon și apă, timp în care se eliberează energie.

Cu alte cuvinte, primim energia necesară în fiecare minut din viața noastră, care este rezultatul defalcării alimentelor pe care le consumăm. Defalcarea alimentelor are loc sub influența oxigenului inhalat.

Acum oxigen și fiziologie.

Cel mai complex set de modificări care apar în organism la nivel fizic, biologic și fiziologic, în care organismul primește și transformă substanțe și energie și le schimbă constant în mediul înconjurător, este METABOLISMUL și energia. Acest proces stă la baza conversiei energiei din energia liberă primită
cu compuși organici complecși, electrici, mecanici și termici. Relația dintre metabolismul grăsimilor, carbohidraților și proteinelor, însoțită de procese biochimice care reglează hormonii, ne permite să oferim celulelor noastre energie maximă.

Știați că greutatea unei persoane este umplută în proporție de 62% cu oxigen?
De exemplu, dacă greutatea ta este de 70 kg, atunci 43 kg sunt oxigen. Vă voi da un fapt interesant, pentru
pe zi, tu și cu mine mâncăm 2 kg de oxigen și inspirăm 900 de grame de aer. Pentru cei care nu știu, informațiile pentru tine - Oz (ozonul), ca formă de oxigen, este toxică.

Cine nu are nevoie de oxigen pentru a trăi?

Nu este nevoie de oxigen în bacteriile anaerobe și locuitorii din adâncurile mării (energia lor se bazează pe
substanţe obţinute ca urmare a activităţii vulcanice) Toate celelalte vieţuitoare au nevoie de oxigen. Viața pe planetă este imposibilă fără ea. Doar absența sa de 5-7 minute provoacă hipoxia (înfometarea de oxigen) a țesuturilor și provoacă moartea.

Alimentele aduc electroni și protoni de hidrogen în organism. Protonii, de exemplu, provin din alimente în acizi organici, iar electronii sunt furnizați de metale cu valență variabilă și vitamine, în special C și E. Oxidarea biologică primește substratul necesar, constând din glucoză, iar carbohidrații dietetici ușor digerabili sunt transformați în acesta. , la rândul său.

Mai simplu spus, electronii sunt furnizați de oxigen, iar protonii sunt furnizați de hidrogen.Împreună, protonii și electronii creează legături covalente (biosinteza unei molecule). Elementele vitale ale organismului (proteine, acizi nucleici etc.) sunt de asemenea umplute cu oxigen. Respirația fără ea este fără sens și oxidarea grăsimilor, proteinelor, aminoacizilor, carbohidraților și a altor procese biochimice este imposibilă fără oxigen.

În timpul zilei, când suntem vigilenți, consumăm o cantitate mare de oxigen. Intră în organismul nostru în mod natural și este inhalat prin plămâni. Apoi, prețioasa biocomponentă care intră în sânge începe să absoarbă hemoglobina, transformând-o în oxihemoglobină, iar apoi este distribuită în toate componentele noastre (țesuturi și organe). Dar de asemenea
vine și sub formă legată atunci când bem apă. După ce au primit oxigen, țesuturile îl cheltuiesc pe procesul metabolic, pentru oxidarea diferitelor elemente. Calea ulterioară a oxigenului vizează metabolismul său în CO2 (dioxid de carbon) și H2O (apă) și în cele din urmă este excretat de organism - rinichi și plămâni.