Хімічні властивості кисню живих організмів. Кругообіг кисню. Біологічне значення кисню. Резервний фонд кругообігу кисню, джерела надходження кисню до біосфери. Застосування кисню у житті

Морські та прісні води містять велику кількість пов'язаного кисню - 85,82% (за масою). Понад 1500 сполук земної кори у складі містять кисень.

Завантажити:

Попередній перегляд:

ФДБОУ ВПО «Мордівський державний університет ім. Н. П. Огарьова»

Медичний інститут

Кафедра аналітичної хімії

Реферат

на тему:

"Біологічна роль кисню".

Виконав:

студент 1 курсу

104 групи спеціальність

"Лікувальна справа"

Бєляєва Марія

Перевірив:

Кандидат хімічних наук

Гурвіч Людмила Говіївна

Саранськ 2015-2016 рік

Вступ

Кисень – елемент 16-ї групи (за застарілою класифікацією – головної підгрупи VI групи), другого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, з атомним номером 8. Позначається символом O (лат. Oxygenium). Кисень – хімічно активний неметал, є найлегшим елементом із групи халькогенів. Проста речовина кисень (CAS-номер: 7782-44-7) за нормальних умов - газ без кольору, смаку та запаху, молекула якого складається з двох атомів кисню (формула O2), у зв'язку з чим його також називають дикисень. Рідкий кисень має світло-блакитний колір, а твердий є кристалами світло-синього кольору.

Існують інші алотропні форми кисню, наприклад, озон (CAS-номер: 10028-15-6) - за нормальних умов газ блакитного кольору зі специфічним запахом, молекула якого складається з трьох атомів кисню (формула O3).

Історія відкриття кисню.

Офіційно вважається, що кисень був відкритий англійським хіміком Джозефом Прістлі 1 серпня 1774 шляхом розкладання оксиду ртуті в герметично закритій посудині (Прістлі направляв на це з'єднання сонячні промені за допомогою потужної лінзи).

2HgO (t) → 2Hg + O 2

Однак Прістлі спочатку не зрозумів, що відкрив нову просту речовину, він вважав, що виділив одну із складових частин повітря (і назвав цей газ «дефлогістованим повітрям»). Про своє відкриття Прістлі повідомив видатному французькому хіміку Антуану Лавуазьє. У 1775 році А. Лавуазьє встановив, що кисень є складовою повітря, кислот і міститься в багатьох речовинах.

Декількома роками раніше (1771 року) кисень отримав шведський хімік Карл Шееле. Він прожарював селітру з сірчаною кислотою і потім розкладав оксид азоту, що вийшов. Шееле назвав цей газ «вогненним повітрям» і описав своє відкриття у виданій у 1777 році книзі (саме тому, що книга опублікована пізніше, ніж повідомив про своє відкриття Прістлі, останній і вважається першовідкривачем кисню). Шееле також повідомив про свій досвід Лавуазьє.

Важливим етапом, який сприяв відкриттю кисню, були роботи французького хіміка Петра Байєна, який опублікував роботи з окислення ртуті та подальшого розкладання її оксиду.

Нарешті остаточно розібрався в природі отриманого газу А. Лавуазьє, який скористався інформацією від Прістлі та Шееле. Його робота мала величезне значення, тому що завдяки їй була повалена панувала на той час і гальмувала розвиток хімії флогістонна теорія. Лавуазьє провів досвід зі спалювання різних речовин і спростував теорію флогістону, опублікувавши результати ваги спалених елементів. Вага золи перевищувала початкову вагу елемента, що дало Лавуазьє право стверджувати, що при горінні відбувається хімічна реакція (окислення) речовини, у зв'язку з цим маса вихідної речовини збільшується, що спростовує теорію флогістону.

Таким чином, заслугу відкриття кисню фактично ділять між собою Прістлі, Шееле та Лавуазьє.

Знаходження у природі

Кисень - найпоширеніший у земній корі елемент, з його частку (у складі різних сполук, головним чиномсилікатів ) припадає близько 47% маси твердоїземної кори . Морські та прісні води містять велику кількість пов'язаного кисню - 85,82% (за масою). Понад 1500 сполук земної кори у складі містять кисень.

Кисень - основний біогенний елемент, що входить до складу молекул всіх найважливіших речовин, що забезпечують структуру та функції клітин - білків, нуклеїнових кислот, вуглеводів, ліпідів, а також безлічі низькомолекулярних сполук. У кожній рослині або тварині кисню набагато більше, ніж будь-якого іншого елемента (в середньому близько 70%). М'язова тканина людини містить 16% кисню, кісткова тканина – 28.5%; всього в організмі середньої людини (маса тіла 70 кг) міститься 43 кг кисню. В організм тварин і людини кисень надходить переважно через органи дихання (вільний кисень) і з водою (пов'язаний кисень). Потреба організму в кисні визначається рівнем (інтенсивністю) обміну речовин, який залежить від маси і поверхні тіла, віку, статі, характеру харчування, зовнішніх умов та ін. організмів для його сумарної біомаси.

Невеликі кількості кисню використовують у медицині: киснем (з про кисневих подушок) дають деякий час дихати хворим, які мають утруднене дихання. Потрібно, однак, мати на увазі, що тривале вдихання повітря, збагаченого киснем, є небезпечним для здоров'я людини. Високі концентрації кисню викликають у тканинах утворення вільних радикалів, що порушують структуру та функції біополімерів. Подібною дією на організм мають і іонізуючі випромінювання. Тому зниження вмісту кисню (гіпоксія) в тканинах і клітинах при опроміненні організму іонізуючою радіацією має захисну дію - так званий кисневий ефект. Цей ефект використовують у променевій терапії: підвищуючи вміст кисню в пухлини та знижуючи його вміст у навколишніх тканинах посилюють променеве ураження пухлинних клітин та зменшують ушкодження здорових. При деяких захворюваннях застосовують насичення організму киснем під підвищеним тиском – гіпербаричну оксигенацію.

План:

Історія відкриття

Походження назви

Знаходження у природі

Отримання

Фізичні властивості

Хімічні властивості

Застосування

Біологічна роль кисню

Токсичні похідні кисню

10. Ізотопи

Кисень

Кисень- елемент 16-ї групи (за застарілою класифікацією - головною підгрупою VI групи), другого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, з атомним номером 8. Позначається символом O(лат. Oxygenium). Кисень – хімічно активний неметал, є найлегшим елементом із групи халькогенів. Проста речовина кисень(CAS-номер: 7782-44-7) за нормальних умов - газ без кольору, смаку та запаху, молекула якого складається з двох атомів кисню (формула O 2), у зв'язку з чим його також називають дикисень. Рідкий кисень має світло- блакитний колір, а твердий є кристалами світло-синього кольору.

Існують інші алотропні форми кисню, наприклад, озон (CAS-номер: 10028-15-6) - за нормальних умов газ блакитного кольору зі специфічним запахом, молекула якого складається з трьох атомів кисню (формула O 3).

1. Історія відкриття

Офіційно вважається, що кисень був відкритий англійським хіміком Джозефом Прістлі 1 серпня 1774 шляхом розкладання оксиду ртуті в герметично закритій посудині (Прістлі направляв на це з'єднання сонячні промені за допомогою потужної лінзи).

Однак Прістлі спочатку не зрозумів, що відкрив нову просту речовину, він вважав, що виділив одну із складових частин повітря (і назвав цей газ «дефлогістованим повітрям»). Про своє відкриття Прістлі повідомив видатному французькому хіміку Антуану Лавуазьє. У 1775 році А. Лавуазьє встановив, що кисень є складовою повітря, кислот і міститься в багатьох речовинах.

Декількома роками раніше (1771 року) кисень отримав шведський хімік Карл Шееле. Він прожарював селітру з сірчаною кислотою і потім розкладав оксид азоту, що вийшов. Шееле назвав цей газ «вогненним повітрям» і описав своє відкриття у виданій у 1777 році книзі (саме тому, що книга опублікована пізніше, ніж повідомив про своє відкриття Прістлі, останній і вважається першовідкривачем кисню). Шееле також повідомив про свій досвід Лавуазьє.

Важливим етапом, який сприяв відкриттю кисню, були роботи французького хіміка П'єра Байєна, який опублікував роботи з окислення ртуті та подальшого розкладання її оксиду.

Нарешті остаточно розібрався в природі отриманого газу А. Лавуазьє, який скористався інформацією від Прістлі та Шееле. Його робота мала величезне значення, тому що завдяки їй була повалена панувала на той час і гальмувала розвиток хімії флогістонна теорія. Лавуазьє провів досвід зі спалювання різних речовин і спростував теорію флогістону, опублікувавши результати ваги спалених елементів. Вага золи перевищувала початкову вагу елемента, що дало Лавуазьє право стверджувати, що при горінні відбувається хімічна реакція (окислення) речовини, у зв'язку з цим маса вихідної речовини збільшується, що спростовує теорію флогістону.

Таким чином, заслугу відкриття кисню фактично ділять між собою Прістлі, Шееле та Лавуазьє.

1. походження назви

Слово кисень (йменувався на початку XIX століття ще «киснем») своєю появою в російській мові до певної міри зобов'язане М. В. Ломоносову, який увів у вживання, поряд з іншими неологізмами, слово «кислота»; в такий спосіб слово «кисень», своєю чергою, стало калькою терміна «оксиген» (фр. oxygène), запропонованого А. Лавуазьє (від др.-греч. ὀξύς - «кислий» і γεννάω - «народжую»), який перекладається як «що породжує кислоту», що пов'язано з первісним значенням його - «кислота», що раніше мали на увазі речовини, які називаються за сучасною міжнародною номенклатурою оксидами.

1. Знаходження у природі

Кисень - найпоширеніший Землі елемент, з його частку (у складі різних сполук, переважно силікатів) припадає близько 47,4 % маси твердої земної кори. Морські та прісні води містять величезну кількість зв'язаного кисню - 88,8% (за масою), в атмосфері вміст вільного кисню становить 20,95% за обсягом та 23,12% за масою. Понад 1500 сполук земної кори у складі містять кисень.

Кисень входить до складу багатьох органічних речовин і є присутнім у всіх живих клітинах. За кількістю атомів у живих клітинах він становить близько 25 %, за масовою часткою – близько 65 %.

Відкриття кисню відбулося двічі, у другій половині XVIII століття із різницею у кілька років. У 1771 році кисень отримав швед Карл Шееле, нагріваючи селітру та сірчану кислоту. Отриманий газ було названо «вогненним повітрям». У 1774 р. англійський хімік Джозеф Прістлі проводив процес розкладання оксиду ртуті в повністю закритій посудині і відкрив кисень, але прийняв його за інгредієнт повітря. Тільки після того, як Прістлі поділився своєю знахідкою з французом Антуаном Лавуазьє, стало зрозуміло, що відкрито новий елемент (calorizator). Пальма першості даного відкриття належить Прістлі тому, що Шееле опублікував свою наукову працю з описом відкриття лише 1777 року.

Кисень є елементом XVI групи II періоду періодичної системи хімічних елементів Д.І. Менделєєва має атомний номер 8 і атомну масу 15,9994. Прийнято позначати кисень символом Про(від латинського Oxygenium- Що породжує кислоту).У російській мові назва кисеньстало похідним від кислоти, терміна, введеного М.В. Ломоносовим.

Знаходження у природі

Кисень є найпоширенішим елементом за знаходженням у земній корі та Світовому океані. З'єднання кисню (переважно - силікати) становлять щонайменше 47% маси земної кори, кисень виробляється у процесі фотосинтезу лісами і зеленими рослинами, більшість посідає фітопланктон морських і прісних вод. Кисень - обов'язкова складова частина будь-яких живих клітин, також знаходиться у більшості речовин органічного походження.

Фізичні та хімічні властивості

Кисень - легкий неметал, що складається в групі халькогенів, має високу хімічну активність. Кисень, як проста речовина, є газом без кольору, запаху і смаку, має рідкий стан - світло-блакитна прозора рідина і тверде - світло-сині кристали. Складається із двох атомів кисню (позначається формулою О₂).

Кисень бере участь в окисно-відновних реакціях. Живі істоти дихають киснем повітря. Широко використовується кисень у медицині. При серцево-судинних захворюваннях, для поліпшення обмінних процесів, у шлунок вводять кисневу піну («кисневий коктейль»). Підшкірне введення кисню використовують при трофічних виразках, слоновості, гангрені. Для знезараження та дезодорації повітря та очищення питної води застосовують штучне збагачення озоном.

Кисень - основа основ життєдіяльності всіх живих організмів Землі, є основним біогенним елементом. Знаходиться у складі молекул усіх найважливіших речовин, які відповідають за структуру та функції клітин (ліпіди, білки, вуглеводи, нуклеїнові кислоти). Кожен живий організм містить набагато більше кисню, ніж будь-якого елемента (до 70%). Наприклад, організм дорослої середньої людини масою 70 кг містить 43 кг кисню.

Кисень надходить у живі організми (рослини, тварини та людина) завдяки органам дихання та надходження води. Пам'ятаючи про те, що в організмі людини найголовніший орган дихання – це шкіра, стає зрозумілим, скільки кисню може отримувати людина, особливо влітку на березі водойми. Визначити потребу людини в кисні досить складно, адже вона залежить від багатьох факторів – вік, стать, маса та поверхня тіла, система живлення, зовнішнє середовище тощо.

Застосування кисню у житті

Кисень застосовується практично повсюдно - від металургії до виробництва ракетного палива та вибухових речовин, що застосовуються на дорожніх роботах у горах; від медицини до харчової промисловості.

У харчовій промисловості кисень зареєстрований як харчова добавка, як пропелент і пакувальний газ.

У попередньому матеріалі ми одержали розуміння, звідки людина отримує . Для розуміння процесів роботи антиоксидантної системи, яка також має велику функціональність у оздоровленні організму, слід розібратися зі значенням кисню для здоров'я та життя людини.

Якщо розглядати повітря за його складовими, то ми побачимо, що серед того, що ми вдихаємо, має у своєму складі таке:

• 78% азоту;
• 21% кисню;
• інші гази 1% та в їх складі 0,03% СО2.

Хімічні елементи з різними здібностями притягують себе додаткові електрони, залежить ця здатність від становища якогось елемента у таблиці Менделєєва. Це тяжіння, називається електронегативність, виражають його умовні одиниці, і що вони вище, то більше вписувалося здатність тяжіння електронів.

Коли два відмінних атоми взаємодіятимуть один з одним, парочка електронів зміщуватиметься до найбільш електронегативного атома. Кисень один із найбільш електронегативних елементів. Він також найзатребуваніший на Землі компонент.

Кисень ділиться на дві форми існування це кисень (О2) та озон (Оз). Є безбарвним газом, з відсутністю запаху, виступає життєво необхідною речовиною.
Взаємодіючи з кожним елементом періодичної таблиці, створює безліч сполук.

Кисень - необхідний компонент для забезпечення людини енергією життя

Земля у своїй атмосфері зберігає вільний кисень. Пов'язаний кисень зберігає земна кора, а також прісна вода і морська. Кисень забезпечується дихальний процес, далі, після окислення органічних сполук, утворює вуглекислий газ і воду, в процесі чого вивільняється енергія.

Інакше кажучи, ми отримуємо енергію, яка щохвилини потрібна в нашій життєдіяльності, яка є результатом розщеплення з'їденої нами їжі. Розщеплення їжі йде під впливом кисню, що вдихається.

Тепер кисень та фізіологія.

Найскладніший комплекс змін, що відбуваються в організмі, на фізичному, біологічному та фізіологічному рівнях, при яких організм отримує і перетворює речовини та енергію, і постійно обмінює їх у навколишньому середовищі і є ОБМІН РЕЧОВИН і енергії. Цей процес лежить в основі перетворення енергії з вільної, що надійшла
зі складними органічними сполуками, в електричну, механічну та теплову. Взаємини між обмінами жирів, вуглеводів і білків, що супроводжуються біохімічними процесами, що регулюють гормони, дозволяють максимально забезпечити енергією наші клітини.

А ви знаєте, що вага людини на 62% наповнена киснем?
Наприклад, якщо ваша вага 70 кг, то 43 кг із нього це кисень. Наведу вам цікавий факт
добу ми з вами з'їдаємо кисню в кількості 2 кг і 900 г вдихаємо з повітрям. Хто не знає, інформація для вас Оз (озон), як киснева форма, токсична.

Кому не потрібний кисень для життя?

Немає потреби в кисні у анаеробних бактерій і глибоководних жителів (їх енергетику ґрунтують
речовини отримані в результаті діяльності вулканів) Все інше живе потребує кисню. Життя на планеті неможливе без нього. Його лише 5-7 хвилинна відсутність породжує гіпоксію (кисневе голодування) тканин і викликає смерть.

Їжа приносить організму електрони та протони водню. Протони, наприклад, потрапляють з їжею в органічних кислотах, а електрони поставляються металами зі змінною валентністю і вітамінами зокрема С і Е. Біологічне окислення отримує необхідний субстрат, що складається з глюкози, в неї, у свою чергу, перетворюються харчові вуглеводи, що легко засвоюються.

Простіше кажучи, електрони постачає кисень, а протони водень.Спільно протони та електрони створюють ковалентні зв'язки (біосинтез молекули). Життєво-необхідні елементи організму (білки, нуклеїнові кислоти тощо) також наповнені киснем. Дихання без нього безглуздо, окислення жирів, білків, амінокислот, вуглеводів та інших біохімічних процесів також неможливе без кисню.

Вдень, коли ми бадьорі, витрачаємо велику кількість кисню. До нашого організму він потрапляє природним шляхом, вдихається легкими. Далі, дорогоцінний біокомпонент, що надійшов у кров, починає поглинати гемоглобін, перетворюючи його на оксигемоглобін, і потім він розподіляється по всіх наших складових (тканинах і органах). Але ще
він потрапляє і у зв'язаному вигляді, коли ми п'ємо воду. Отримавши кисень, тканини витрачають його на процес метаболізму для окислення різних елементів. Подальший шлях кисню спрямовано його метаболізм до СО2 (вуглецю діоксиду) і Н2О (води) й у результаті виводиться організмом - нирками і легкими.