Chemické vlastnosti kyslíka pre živé organizmy. Cyklus kyslíka. Biologický význam kyslíka. Rezervný fond kolobehu kyslíka, zdroje prísunu kyslíka do biosféry. Použitie kyslíka v živote

Morské a sladké vody obsahujú obrovské množstvo viazaného kyslíka – 85,82 % (hmotn.). Viac ako 1500 zlúčenín v zemskej kôre obsahuje kyslík.

Stiahnuť ▼:

Náhľad:

Federálna štátna rozpočtová vzdelávacia inštitúcia vyššieho odborného vzdelávania „Mordovská štátna univerzita pomenovaná po. N. P. Ogareva"

Lekársky ústav

Katedra analytickej chémie

Esej

na tému:

"Biologická úloha kyslíka."

Dokončené:

študent 1. ročníka

104 špeciálnych skupín

"Liek"

Belyaeva Maria

Skontrolované:

PhD v odbore chémia

Gurvich Ľudmila Govseevna

Saransk 2015-2016

Úvod

Kyslík je prvkom 16. skupiny (podľa zastaranej klasifikácie - hlavná podskupina skupiny VI), druhej periódy periodickej tabuľky chemických prvkov D.I. Mendelejeva, s atómovým číslom 8. Označuje sa symbolom O (. lat. Kyslík je chemicky aktívny nekov a je najľahším prvkom zo skupiny chalkogénov. Jednoduchá látka kyslík (číslo CAS: 7782-44-7) je za normálnych podmienok bezfarebný plyn bez chuti a zápachu, ktorého molekula pozostáva z dvoch atómov kyslíka (vzorec O2), preto sa nazýva aj dikyslík. Kvapalný kyslík má svetlomodrú farbu, zatiaľ čo pevný kyslík má svetlomodré kryštály.

Existujú aj iné alotropné formy kyslíka, napríklad ozón (číslo CAS: 10028-15-6) - za normálnych podmienok modrý plyn so špecifickým zápachom, ktorého molekula pozostáva z troch atómov kyslíka (vzorec O3).

História objavu kyslíka.

Oficiálne sa verí, že kyslík objavil anglický chemik Joseph Priestley 1. augusta 1774 rozkladom oxidu ortutnatého v hermeticky uzavretej nádobe (Priestley nasmeroval slnečné svetlo na túto zlúčeninu pomocou výkonnej šošovky).

2HgO (t) → 2Hg + O2

Priestley si však spočiatku neuvedomil, že objavil novú jednoduchú látku, veril, že izoloval jednu zo základných častí vzduchu (a nazval tento plyn „deflogistický vzduch“). Priestley oznámil svoj objav vynikajúcemu francúzskemu chemikovi Antoine Lavoisierovi. V roku 1775 A. Lavoisier zistil, že kyslík je súčasťou vzduchu, kyselín a nachádza sa v mnohých látkach.

O niekoľko rokov skôr (v roku 1771) získal kyslík švédsky chemik Karl Scheele. Kalcinoval ľadok kyselinou sírovou a potom rozložil výsledný oxid dusnatý. Scheele nazval tento plyn „ohnivý vzduch“ a svoj objav opísal v knihe vydanej v roku 1777 (práve preto, že kniha vyšla neskôr, ako Priestley oznámil svoj objav, ten je považovaný za objaviteľa kyslíka). Scheele tiež oznámil svoje skúsenosti Lavoisierovi.

Dôležitou etapou, ktorá prispela k objavu kyslíka, bola práca francúzskeho chemika Petra Bayena, ktorý publikoval práce o oxidácii ortuti a následnom rozklade jej oxidu.

Nakoniec A. Lavoisier s využitím informácií od Priestleyho a Scheeleho konečne zistil povahu výsledného plynu. Jeho dielo malo obrovský význam, pretože vďaka nemu bola zvrhnutá teória flogistónu, ktorá bola v tom čase dominantná a brzdila rozvoj chémie. Lavoisier uskutočnil experimenty so spaľovaním rôznych látok a vyvrátil teóriu flogistónu a zverejnil výsledky o hmotnosti spálených prvkov. Hmotnosť popola presahovala pôvodnú hmotnosť prvku, čo dalo Lavoisierovi právo tvrdiť, že pri horení dochádza k chemickej reakcii (oxidácii) látky, a preto sa hmotnosť pôvodnej látky zvyšuje, čo vyvracia teóriu o flogistóne. .

Zásluhu na objave kyslíka teda v skutočnosti zdieľajú Priestley, Scheele a Lavoisier.

Byť v prírode

Kyslík je najbežnejším prvkom v zemskej kôre, jeho podiel (najmä v rôznych zlúčenináchsilikáty ) tvorí asi 47 % tuhej hmotyzemská kôra . Morské a sladké vody obsahujú obrovské množstvo viazaného kyslíka – 85,82 % (hmotn.). Viac ako 1500 zlúčenín v zemskej kôre obsahuje kyslík.

Kyslík je hlavným biogénnym prvkom, ktorý je súčasťou molekúl všetkých najdôležitejších látok, ktoré zabezpečujú štruktúru a funkciu buniek – bielkovín, nukleových kyselín, uhľohydrátov, lipidov, ako aj mnohých nízkomolekulových zlúčenín. Každá rastlina alebo zviera obsahuje oveľa viac kyslíka ako ktorýkoľvek iný prvok (v priemere asi 70%). Ľudské svalové tkanivo obsahuje 16% kyslíka, kostné tkanivo - 28,5%; Celkovo telo priemerného človeka (telesná hmotnosť 70 kg) obsahuje 43 kg kyslíka. Kyslík sa do tela zvierat a ľudí dostáva najmä cez dýchacie orgány (voľný kyslík) a s vodou (viazaný kyslík). O potrebe kyslíka v organizme rozhoduje úroveň (intenzita) látkovej premeny, ktorá závisí od hmotnosti a povrchu tela, veku, pohlavia, charakteru výživy, vonkajších podmienok a pod.. V ekológii je pomer celkového dýchania (t.j. totálne oxidačné procesy) spoločenstva je determinovaný ako dôležitý energeticky charakteristický organizm k jeho celkovej biomase.

V medicíne sa používa malé množstvo kyslíka: kyslík (z takzvaných kyslíkových vankúšov) sa podáva pacientom, ktorí majú nejaký čas ťažkosti s dýchaním. Treba však mať na pamäti, že dlhodobé vdychovanie vzduchu obohateného kyslíkom je pre ľudské zdravie nebezpečné. Vysoká koncentrácia kyslíka spôsobuje tvorbu voľných radikálov v tkanivách, narúšajúcich štruktúru a funkciu biopolymérov. Ionizujúce žiarenie má podobný účinok na organizmus. Preto pokles obsahu kyslíka (hypoxia) v tkanivách a bunkách pri ožiarení organizmu ionizujúcim žiarením má ochranný účinok – takzvaný kyslíkový efekt. Tento efekt sa využíva v radiačnej terapii: zvýšenie obsahu kyslíka v nádore a zníženie jeho obsahu v okolitých tkanivách zvyšuje radiačné poškodenie nádorových buniek a znižuje poškodenie zdravých. Pri niektorých ochoreniach sa využíva saturácia organizmu kyslíkom pod vysokým tlakom – hyperbarická oxygenácia.

Plán:

História objavovania

Pôvod mena

Byť v prírode

Potvrdenie

Fyzikálne vlastnosti

Chemické vlastnosti

Aplikácia

Biologická úloha kyslíka

Toxické kyslíkové deriváty

10. Izotopy

Kyslík

Kyslík- prvok 16. skupiny (podľa zastaranej klasifikácie - hlavná podskupina VI. skupiny), druhá perióda periodického systému chemických prvkov D.I Mendelejeva, s atómovým číslom 8. Označuje sa symbolom O (lat. Oxygenium) . Kyslík je chemicky aktívny nekov a je najľahším prvkom zo skupiny chalkogénov. Jednoduchá látka kyslík(CAS číslo: 7782-44-7) je za normálnych podmienok bezfarebný plyn bez chuti a zápachu, ktorého molekula pozostáva z dvoch atómov kyslíka (vzorec O 2), a preto sa nazýva aj dikyslík má svetlo modrá farba a pevné kryštály sú svetlomodrej farby.

Existujú aj iné alotropné formy kyslíka, napríklad ozón (číslo CAS: 10028-15-6) - za normálnych podmienok modrý plyn so špecifickým zápachom, ktorého molekula pozostáva z troch atómov kyslíka (vzorec O 3).

1. História objavovania

Oficiálne sa verí, že kyslík objavil anglický chemik Joseph Priestley 1. augusta 1774 rozkladom oxidu ortutnatého v hermeticky uzavretej nádobe (Priestley nasmeroval slnečné svetlo na túto zlúčeninu pomocou výkonnej šošovky).

Priestley si však spočiatku neuvedomil, že objavil novú jednoduchú látku, veril, že izoloval jednu zo základných častí vzduchu (a nazval tento plyn „deflogistický vzduch“). Priestley oznámil svoj objav vynikajúcemu francúzskemu chemikovi Antoine Lavoisierovi. V roku 1775 A. Lavoisier zistil, že kyslík je súčasťou vzduchu, kyselín a nachádza sa v mnohých látkach.

O niekoľko rokov skôr (v roku 1771) získal kyslík švédsky chemik Karl Scheele. Kalcinoval ľadok kyselinou sírovou a potom rozložil výsledný oxid dusnatý. Scheele nazval tento plyn „ohnivý vzduch“ a svoj objav opísal v knihe vydanej v roku 1777 (práve preto, že kniha vyšla neskôr, ako Priestley oznámil svoj objav, ten je považovaný za objaviteľa kyslíka). Scheele tiež oznámil svoje skúsenosti Lavoisierovi.

Dôležitým krokom, ktorý prispel k objavu kyslíka, bola práca francúzskeho chemika Pierra Bayena, ktorý publikoval práce o oxidácii ortuti a následnom rozklade jej oxidu.

Nakoniec A. Lavoisier s využitím informácií od Priestleyho a Scheeleho konečne zistil povahu výsledného plynu. Jeho dielo malo obrovský význam, pretože vďaka nemu bola zvrhnutá teória flogistónu, ktorá bola v tom čase dominantná a brzdila rozvoj chémie. Lavoisier uskutočnil experimenty so spaľovaním rôznych látok a vyvrátil teóriu flogistónu a zverejnil výsledky o hmotnosti spálených prvkov. Hmotnosť popola presahovala pôvodnú hmotnosť prvku, čo dalo Lavoisierovi právo tvrdiť, že pri horení dochádza k chemickej reakcii (oxidácii) látky, a preto sa hmotnosť pôvodnej látky zvyšuje, čo vyvracia teóriu o flogistóne. .

O zásluhy za objav kyslíka sa teda v skutočnosti delia Priestley, Scheele a Lavoisier.

1. pôvod mena

Slovo kyslík (na začiatku 19. storočia nazývané aj „kyselý roztok) vďačí za svoj výskyt v ruskom jazyku do určitej miery M. V. Lomonosovovi, ktorý zaviedol slovo „kyselina“ spolu s ďalšími neologizmami; Slovo „kyslík“ teda bolo stopou výrazu „kyslík“ (francúzsky oxygène), ktorý navrhol A. Lavoisier (zo starogréčtiny ὀξύς – „kyslý“ a γεννάω – „rodenie“), čo je v preklade „vytvárajúca kyselina“, čo sa spája s jeho pôvodným významom – „kyselina“, čo predtým znamenalo látky nazývané oxidy podľa modernej medzinárodnej nomenklatúry.

1. Byť v prírode

Kyslík je najbežnejším prvkom na Zemi, jeho podiel (v rôznych zlúčeninách, najmä kremičitanoch) predstavuje asi 47,4 % hmotnosti pevnej zemskej kôry. Morské a sladké vody obsahujú obrovské množstvo viazaného kyslíka – 88,8 % (hmotn.), v atmosfére je obsah voľného kyslíka 20,95 % objemu a 23,12 % hmotnosti. Viac ako 1500 zlúčenín v zemskej kôre obsahuje kyslík.

Kyslík je súčasťou mnohých organických látok a je prítomný vo všetkých živých bunkách. Z hľadiska počtu atómov v živých bunkách je to asi 25% a z hľadiska hmotnostného zlomku - asi 65%.

K objavu kyslíka došlo dvakrát, v druhej polovici 18. storočia s odstupom niekoľkých rokov. V roku 1771 získal kyslík Švéd Karl Scheele zahrievaním ledku a kyseliny sírovej. Výsledný plyn sa nazýval "ohnivý vzduch". V roku 1774 anglický chemik Joseph Priestley uskutočnil proces rozkladu oxidu ortutnatého v úplne uzavretej nádobe a objavil kyslík, ale pomýlil si ho so zložkou vzduchu. Až potom, čo sa Priestley podelil o svoj objav s Francúzom Antoinom Lavoisierom, vysvitlo, že bol objavený nový prvok (kalorizátor). Priestley sa ujal vedenia tohto objavu, pretože Scheele publikoval svoju vedeckú prácu popisujúcu objav až v roku 1777.

Kyslík je prvkom skupiny XVI obdobia II periodickej tabuľky chemických prvkov podľa D.I. Mendelejev, má atómové číslo 8 a atómovú hmotnosť 15,9994. Je zvykom označovať kyslík symbolom O(z latinčiny Oxygenium- tvorba kyseliny). V ruštine názov kyslík sa stal derivátom kyseliny, termín, ktorý zaviedol M.V. Lomonosov.

Byť v prírode

Kyslík je najbežnejším prvkom, ktorý sa nachádza v zemskej kôre a vo svetovom oceáne. Kyslíkové zlúčeniny (hlavne silikáty) tvoria najmenej 47 % hmoty zemskej kôry kyslík je produkovaný počas fotosyntézy lesmi a všetkými zelenými rastlinami, z ktorých väčšina pochádza z fytoplanktónu v morských a sladkých vodách. Kyslík je nevyhnutnou zložkou akýchkoľvek živých buniek a nachádza sa aj vo väčšine látok organického pôvodu.

Fyzikálne a chemické vlastnosti

Kyslík je ľahký nekov, patrí do skupiny chalkogénov a má vysokú chemickú aktivitu. Kyslík ako jednoduchá látka je bezfarebný plyn bez zápachu a chuti má kvapalné skupenstvo - svetlomodrá priehľadná kvapalina a tuhé skupenstvo - svetlomodré kryštály. Pozostáva z dvoch atómov kyslíka (označených vzorcom O₂).

Kyslík sa podieľa na redoxných reakciách. Živé bytosti dýchajú kyslík zo vzduchu. Kyslík je široko používaný v medicíne. Pri kardiovaskulárnych ochoreniach sa na zlepšenie metabolických procesov vstrekuje do žalúdka kyslíková pena („kyslíkový kokteil“). Subkutánne podávanie kyslíka sa používa pri trofických vredoch, elefantiáze a gangréne. Umelé obohatenie ozónom sa používa na dezinfekciu a dezodoráciu vzduchu a čistenie pitnej vody.

Kyslík je základom životnej činnosti všetkých živých organizmov na Zemi a je hlavným biogénnym prvkom. Nachádza sa v molekulách všetkých najdôležitejších látok, ktoré sú zodpovedné za štruktúru a funkcie buniek (lipidy, bielkoviny, sacharidy, nukleové kyseliny). Každý živý organizmus obsahuje oveľa viac kyslíka ako ktorýkoľvek prvok (až 70 %). Napríklad telo priemerného dospelého človeka s hmotnosťou 70 kg obsahuje 43 kg kyslíka.

Kyslík sa do živých organizmov (rastlín, zvierat a ľudí) dostáva dýchacím systémom a príjmom vody. Keď si uvedomíme, že v ľudskom tele je najdôležitejším dýchacím orgánom koža, je zrejmé, koľko kyslíka môže človek prijať, najmä v lete na brehu nádrže. Určenie potreby kyslíka u človeka je pomerne ťažké, pretože závisí od mnohých faktorov - veku, pohlavia, telesnej hmotnosti a povrchu, systému výživy, vonkajšieho prostredia atď.

Použitie kyslíka v živote

Kyslík sa používa takmer všade – od metalurgie po výrobu raketového paliva a výbušnín používaných pri cestných prácach v horách; od medicíny po potravinársky priemysel.

V potravinárskom priemysle je kyslík registrovaný ako potravinárska prísada, ako hnací plyn a baliaci plyn.

V predchádzajúcom materiáli sme pochopili, odkiaľ to človek berie. Aby sme pochopili procesy antioxidačného systému, ktorý má tiež veľkú funkčnosť pri zlepšovaní zdravia tela, je potrebné pochopiť význam kyslíka pre ľudské zdravie a život.

Ak vezmeme do úvahy vzduch podľa jeho zložiek, uvidíme, že medzi tým, čo vdychujeme, obsahuje nasledovné:

• 78 % dusíka;
• 21 % kyslíka;
• ostatné plyny 1 % a obsahujú 0,03 % CO2.

Chemické prvky s rôznymi schopnosťami priťahujú ďalšie elektróny; táto schopnosť závisí od polohy akéhokoľvek prvku v periodickej tabuľke. Táto príťažlivosť, nazývaná elektronegativita, je vyjadrená svojimi konvenčnými jednotkami a čím sú vyššie, tým väčšia je schopnosť priťahovať elektróny.

Keď dva rôzne atómy navzájom interagujú, pár elektrónov sa posunie na najviac elektronegatívny atóm. Kyslík je jedným z najviac elektronegatívnych prvkov. Je tiež najvyhľadávanejším komponentom na Zemi.

Kyslík sa delí na dve formy existencie: kyslík (O2) a ozón (Oz). Je to bezfarebný plyn, bez zápachu a pôsobí ako životne dôležitá látka.
Interakciou s každým prvkom periodickej tabuľky vzniká obrovské množstvo zlúčenín.

Kyslík je nevyhnutnou zložkou na zabezpečenie životnej energie človeka

Zem ukladá voľný kyslík vo svojej atmosfére. Viazaný kyslík sa ukladá v zemskej kôre, ako aj v sladkej a morskej vode. Kyslík zabezpečuje dýchací proces, potom po oxidácii organických zlúčenín vytvára oxid uhličitý a vodu, pri ktorých sa uvoľňuje energia.

Inými slovami, dostávame energiu, ktorá je potrebná každú minútu v našom živote, čo je výsledkom rozkladu jedla, ktoré jeme. K rozkladu potravy dochádza pod vplyvom vdychovaného kyslíka.

Teraz kyslík a fyziológia.

Najkomplexnejším komplexom zmien prebiehajúcich v organizme na fyzickej, biologickej a fyziologickej úrovni, pri ktorých telo prijíma a premieňa látky a energiu a neustále ich vymieňa v prostredí, je METABOLIZMUS a energia. Tento proces je základom premeny energie z voľnej prijatej energie
s komplexnými organickými zlúčeninami, elektrickými, mechanickými a tepelnými. Vzťah medzi metabolizmom tukov, sacharidov a bielkovín, sprevádzaný biochemickými procesmi, ktoré regulujú hormóny, nám umožňuje poskytnúť našim bunkám maximum energie.

Vedeli ste, že váha človeka je zo 62 % naplnená kyslíkom?
Napríklad, ak je vaša hmotnosť 70 kg, potom 43 kg z toho je kyslík. Dám vám zaujímavý fakt, pre
Každý deň zjeme 2 kg kyslíka a vdýchneme 900 gramov vzduchu. Pre tých, ktorí nevedia, informácia pre vás - Oz (ozón), ako forma kyslíka, je toxický.

Kto k životu nepotrebuje kyslík?

U anaeróbnych baktérií a hlbokomorských obyvateľov nie je potrebný kyslík (ich energia je založená
látky získané v dôsledku sopečnej činnosti) Všetky ostatné živé veci potrebujú kyslík. Bez nej je život na planéte nemožný. Jeho iba 5-7 minútová absencia spôsobuje hypoxiu (hladovanie kyslíkom) tkanív a spôsobuje smrť.

Jedlo prináša do tela elektróny a vodíkové protóny. Protóny napríklad pochádzajú z potravy v organických kyselinách a elektróny sú dodávané kovmi s premenlivou mocnosťou a vitamínmi, najmä C a E. Biologickou oxidáciou sa dostáva potrebný substrát pozostávajúci z glukózy a premieňajú sa naň ľahko stráviteľné sacharidy z potravy , v poradí.

Jednoducho povedané, elektróny sú dodávané kyslíkom a protóny sú dodávané vodíkom. Spoločne protóny a elektróny vytvárajú kovalentné väzby (biosyntéza molekuly). Životne dôležité prvky tela (bielkoviny, nukleové kyseliny atď.) sú tiež naplnené kyslíkom. Dýchanie bez neho nemá zmysel, oxidácia tukov, bielkovín, aminokyselín, uhľohydrátov a iné biochemické procesy sú tiež nemožné.

Počas dňa, keď sme v strehu, spotrebujeme veľké množstvo kyslíka. Do nášho tela sa dostáva prirodzene a vdychuje sa cez pľúca. Potom vzácna biozložka vstupujúca do krvi začne absorbovať hemoglobín, premieňať ho na oxyhemoglobín a potom je distribuovaný do všetkých našich zložiek (tkaniva a orgánov). Ale tiež
prichádza aj vo viazanej forme, keď pijeme vodu. Po prijatí kyslíka ho tkanivá trávia na metabolický proces na oxidáciu rôznych prvkov. Ďalšia cesta kyslíka smeruje k jeho premene na CO2 (oxid uhličitý) a H2O (voda) a v konečnom dôsledku je vylúčený telom - obličkami a pľúcami.