Тест от 04.02
Д.З. от 16.11НЕОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ В ОРГАНИЗМАХ
Простые вещества и их биологическое значение
Неметаллы . В периодической системе элементов - 22
неметаллы. Наибольшее распространение в биосистемах имеют водород, кислород,
азот, Карбон и другие, образующие такие важные для жизни простые вещества, как
кислород, водород, азот и т. Основными особенностями, которые обусловливают
биологическое значение неметаллов, является то, что они: 1) имеют способность
присоединять электроны, быть окислителями в
окислительно-восстановительных реакциях; б) могут реагировать между собой с
формированием ковалентных связей, образуя молекулы сложных
неорганических и органических соединений; в) является источником ионов,
участвующих в образовании водородных связей, которые в живой природе
отвечают за сохранение структуры воды, белков, нуклеиновых кислот; г) реагируют
с металлами с формированием ионных связей, образуя такие важные для
организмов ионные соединения, как оксиды металлов и минеральные соли.
БИОЛОГИЯ + С простых веществ, образованных
атомами неметаллов, очень важным в живой природе является кислород. O 2 имеет
высокую электроотрицательность и является сильным окислителем, благодаря чему
играет важную роль во многих прочеса обмена веществ. Электроны в составе
органических молекул имеют значительный запас энергии. При их перемещении из
высшего энергетического уровня на более низкий в пределах этой же или другой
молекулы, которая их принимает, происходит высвобождение энергии. Кислород
является лучшим для биосистем приемником ( акцептором ) этих
электронов, в чем и заключается его главная биологическая роль. Кислород
способен растворяться в воде, благодаря чему осуществляется дыхания водных
организмов ( например, рыб ) . Кислород очень химически активен и
его избыток в живых организмах приводит к тому, что процессы жизнедеятельности
происходят чрезвычайно энергично и организм быстро изнашивается. Поэтому
свободного кислорода в клетках практически нет, поскольку, попав в клетку, он
сразу же вступает в реакции окисления различных веществ, сопровождающихся
выделением энергии.
Металлы . В периодической системе 85 элементов
являются металлами. Наибольшее распространение в биосистемах имеют Магний,
Железо, натрий, калий, кальций и другие. Особенностями, которые обусловливают
биологическое значение металлов, является то, что они: 1) имеют способность
отдавать электроны, быть сильными восстановителями в
окислительно-восстановительных реакциях; 2) имеют кристаллические решетки из
положительных ионов, погруженных в плотный газ с подвижных электронов, которые
и обусловливают металлические связи; слабыми являются металлические
связи в щелочных и щелочно-земельных металлов (натрий, калий, кальций),
которые, отдавая свой электрон, легко образуют устойчивые ионы; эти ионы очень
распространены в жидкостях живых организмов, где участвуют в процессах
транспорта веществ (ионы калия и натрия), проведение нервных импульсов (ионы
кальция) 3) обладают большей плотностью, чем неметаллы; большей плотностью
отличаются тяжелые металлы из плотностью более 5 г / см3 (Cu, Ni, Cd,
Zn, Pb, Hq), имеющих токсическое действие на организмы; 4) могут иметь сменные
устойчивые степени окисления и способность к катализування реакций, что
характерно для переходных металлов ( Ванадий, Хром, марганец,
Ферум, Кобальт). Эти признаки дают им идеальных свойств для переноса электронов
при энергетических процессов в живых организмах. Переходные металлы
способны образовывать комплексные или координационные соединения, которые
построены следующим образом: в центре молекулы расположен атом или ион металла,
а вокруг него - атомы и их группы , связанные с центральным атомом
координационными связями. Такими соединениями в биохимии почти все ферменты,
многие гормоны, фотосинтезирующие и дыхательные пигменты.
Сложные вещества и их биологическое значение
Среди сложных веществ, как правило, выделяют четыре основных
класса: оксиды, кислоты, основания, соли. Эта классификация разработана
выдающимися химиками XVIII-XIX веков А. Л. Лавуазье, М. В. Ломоносовым, И. Я.
Берцелиусом, Дж. Дальтоном.
Оксиды - сложные бинарные соединения элементов
с кислорода. Особенностями, которые обусловливают биологическое значение
оксидов, являются: 1) кислород соединяется с неметаллами, образуя кислотные
оксиды (СO 2 , SO 2 , SO 3 , N 2 O s ,
Р 2 O 5 и др.) Они молекулярное строение, ковалентные связи
и, в большинстве, хорошо растворяются в воде, образуя биологически важные
неорганические, или минеральные, кислоты 2) с металлами кислород образует основные
оксиды (К 2 O, Na 2 O, MgO), которые являются ионными
соединениями и в большинстве нерастворимые в воде эти оксиды способны
реагировать с кислотами с образованием важных для живого солей; основные оксиды
щелочных и щелочно-земельных металлов с водой реагируют легко, образуя соответствующие
основания; 3) из группы амфотерных оксидов, которые способны проявлять и
кислотные, и основные свойства, наибольшее значение для организмов имеют оксид
водорода и оксид железа III; 4) оксиды со связями между двумя атомами кислорода
называются пероксидами; в живых системах важное значение имеет Н 2 O
2 , который является сильным окислителем и поэтому опасным для клеток.
Он образуется как продукт реакций окисления и сразу же разлагается с участием
специфических ферментов-каталаз.
Итак, оксиды неметаллов и металлов являются
распространенными в составе биосистем, где выполняют определенные жизненно
важные функции: 1) участвуют в образовании неорганических соединений живого
(кислотные оксиды образуют кислоты, основные - образуют основы и соли) 2)
является строительным материалом (например, из оксида кремния построены скелеты
диатомовых водорослей, радиолярий) 3) являются ядовитыми соединениями
(например, оксиды фосфора, серы, перекиси) 4) проявляют свойства растворителя
(например, вода).
БИОЛОГИЯ + Особенно важным для живых организмов с
углекислый газ. В живой природе СО. образуется в процессе дыхания организмов
как конечный продукт окисления органических соединений, во время брожения и
распада органических соединений, которые осуществляются при участии микроорганизмов,
его выделяют растения в темноте. При нормальных условиях оксид углерода ( IV
) СО 2 находится в газообразном состоянии в форме молекул. Это
бесцветный газ, не масс запаха, тяжелее воздуха и растворимый в воде. Диоксид
углерода масс свойства, которые обусловливают его использования организмами для
фотосинтеза и хемосинтеза, обеспечивающие образование органических веществ для
автотрофных организмов. Он также с частью буферных систем, регулятором дыхания
и тому подобное. В сельском хозяйстве углекислый газ используют в качестве
удобрения. Недостаток его в воздухе, довольно часто наблюдается в условиях
закрытого грунта, особенно при гидропонной культуре, снижает интенсивность
фотосинтеза и урожай.
Кислоты . Кислотами называются соединения,
содержащие в молекулах атомы водорода и кислотные остатки. Основными
особенностями, которые обусловливают биологическое значение кислот, является
то, что они: 1) обладают способностью при диссоциации образовывать анионы
кислотных остатков и катионы водорода Н +, от концентрации которых зависят
кислотность жидкостей внутренней среды, активность ферментов и тому подобное;
2) сильные кислоты (HNO 3 , НСl, H 2 SO 4 )
способны растворять практически все минеральные соединения литосферы; в
результате этого растения могут получать фосфор, калий, кальций, которые
находятся в почве в недоступном для них состоянии, а также нерастворимые
продукты обмена, присоединяя остатки кислот, становятся растворимыми и могут
удаляться из организма вместе с водой; 3) в слабых кислот (HNO 3 , Н
2 СO 3 , HCN, H 2 S) лишь небольшая часть молекул
распадается полностью на ионы, и поэтому они входят в состав буферных систем,
поддерживающих постоянное значение pH внутренней среды биосистем; 4) все
неорганические кислоты хорошо растворимы в воде, за исключением нерастворимого
кремниевой кислоты H 2 SiO 3 , которая в воде образует
коллоидные растворы; поэтому в организме животных и человека кремниевые
соединения повышают вязкость крови, усиливают сопротивляемость органов,
активизируют фагоцитоз и др. Итак, минеральные кислоты в живой природе имеют
большое значение, поскольку определяют pH среды, участвуют в образовании
солей, обеспечивают минеральное питание растений, осуществляют защиту
организма, активацию пищеварительных ферментов и др.
БИОЛОГИЯ + H 2 S в
живой природе образуется микроорганизмами при разложении серосодержащих
аминокислот и белков. Водный раствор сероводорода проявляет свойства слабой
двухосновной кислоты. Это - сероводородная ( сульфидная ) кислота
HS Она масс свойства, которые обусловливают Те использования организмами в
качестве субстрата для окисления и получения химической энергии, акцептора
водорода в анаэробных условиях для окисления органических соединений и др. Как
кислота участвует в образовании солей, которые называются сульфидами. Такие
соли, как железа сульфид, Натрия сульфид. Цинка сульфид с важным звеном
биологического круговорота серы. Сероводород способен окисляться, что
используется: И ) в процессе хемосинтеза автотрофным организмами.
примером которых могут быть нитевидные сиркобактерии ( роды Beggiatoa,
Thiolhrics ) ; 2 ) в процессе бактериального фотосинтеза
автотрофным организмами, примером которых с пурпурные сиркобактерии ( роды
Thiospirillum, Chromatium ) и зеленые сиркобактерии ( роды
CMorobium, Chlorochromatium ) . Сероводород оказывает и очень сильные
восстановительные свойства, используется гетеротрофными сульфатреду куя и
микроорганизмами рода Desulfovibrio для окисления органических веществ в
процессе сульфатного дыхания.
Основами называют соединения, в состав которых
входят атом металла и гидроксильные группы. Особенностями, которые
обусловливают биологическое значение основ, являются: 1) они обладают
способностью связывать ионы водорода Н +, поэтому в биосистемах вместе с
кислотами участвуют в регуляции кислотно-щелочного равновесия жидкостей
внутренней среды; 2) растворимые в воде основания - щелочи способны
образовывать при взаимодействии с кислотами кислые соли; это свойство организмы
реализуют для образования гидрогенкарбонатнои и фосфатной буферных систем; 3)
большинство оснований в воде нерастворимые, и поэтому их живые организмы
образуют как конечные продукты окислительно-восстановительных реакций, которые
должны быть удалены в окружающую среду; например, железобактериями из родов
Leptothrix, Siderocapsa, Metallogenium окисляют органические соединения железа
(II) с образованием гидроксида Fe (OH), который откладывается на поверхности
клеток; 4) луга могут образовываться путем взаимодействия щелочных и щелочно-земельных
металлов и их оксидов с водой, достаточно часто наблюдается в почвах;
например, избыток кальция в почвах обусловливает их щелочные свойства благодаря
образованию Са (ОН) 2 , определяющие существование определенных
микроорганизмов и растений, которые называются алкалифильнимы
(ацидофобнимы). Итак, основы выполняют в биосистемах такие важные функции, как регуляция
pH среды, образования защитных образований, определяющих условия существования
многих жителей почвы и т.
БИОЛОГИЯ + Аммиак в живой природе
образуется как конечный продукт обмена белков в организме животных и грибов,
при гниении и разложении органических остатков микроорганизмами благодаря
связыванию молекулярного азота с водородом в процессе азотфиксации, к которой
способны определенные бактерии и цианобактерии. Водный раствор аммиака
проявляет свойства основания. Нитрин ( аммиак ) NH 3 с
бесцветным газом с резким удушливым запахом, ядовит, легче воздуха и очень
хорошо растворим в воде. Это вещество обладает наибольшей растворимостью всех
газов, используется многими водными организмами для непосредственного выделения
аммиака из организма в водную среду. Аммиак и его водные растворы легко
реагируют с сильными кислотами, образуя соли аммония, которые поглощаются
корнями растений из почвы и используются для синтеза азотвмисиих органических
соединений. Разложения этих соединений с образованием аммиака осуществляется
амонификуючимы бактериями ( рода Bacillus, Pseudomonas ) . Аммиак
способен реагировать с СО 2 с образованием мочевины, что с одним из
важных путей его обезвреживания как ядовитого для организмов вещества. Аммиак и
аммонийные соединения способны к окислению с образованием азотной и азотистой
кислот, используемый нитрифицирующих бактериями ( роды Nitrosomonas,
Nitrobacter ) . Благодаря их деятельности в почве образуются нитриты и
нитраты.
Минеральные соли. Соли можно рассматривать как
продукты полного или частичного замещения атомов водорода в кислотах на атомы
металлов. Эти сложные соединения при диссоциации распадаются на катионы
металлов и анионы кислотных остатков, благодаря чему происходит
поступление из среды существования в биосистем многих питательных элементов
(трофическая функция солей). Наиболее распространенными реакциями солей
является окислительно-восстановительные, благодаря которым живое вещество
биосферы выполняет свою окисню- вально-восстановительную функцию. С помощью
живых организмов в почве, воде и воздухе окисляются (например, железобактериями
способны окиснюваты соли железа, сиркобактерии - соли серы) или
восстанавливаются (например, денитрофикуючи бактерии восстанавливают нитраты и
нитриты до молекулярного азота) определенные соединения (окиснювально-
восстановительная функция солей). Характерными для солей является и реакции
обмена с основами, кислотами, другими солями, которые происходят с образованием
важных для выделения нерастворимых соединений. Например, образование гидроксида
железа железобактериями (выделительная функция солей). Есть соли, содержащиеся
в воде нерастворимые, используемый многими организмами для построения
защитных и опорных образований. Например, раковины моллюсков, фораминифер, зубы
позвоночных состоят из карбоната кальция, фосфата кальция, ракушки радиолярий -
с сульфата стронция (строительная функция солей). С растворимых солей
для организмов наибольшее значение имеют соли, образованные катионами натрия,
калия, кальция, магния, железа и остатками соляной, серной, азотной кислот. Эти
ионы, накапливаясь в клетках и внеклеточных жидкостях в различных
концентрациях, обусловливают транспорт веществ через мембраны, осморегуляцию т.
Кислые соли, которые образуются в реакциях между щелочами и кислотами,
участвуют в формировании буферных систем. Соли способны к гидролизу с
образованием раствора нейтральной, кислой или щелочной реакции. Это свойство
имеет значение для грунтовых грибов, корневых систем растений, которые могут
влиять на pH среды обитания.
БИОЛОГИЯ + Особого внимания в свя связи с
избыточным содержанием в живом веществе, заслуживают нитраты - соли
азотной кислоты, которые с сильными электролитами. Это термически неустойчивые,
хорошо растворимые в воде соединения, которые могут накапливаться в корнеплодах
и плодах растений. Сами нитраты не ядовиты, но в организме человека они
превращаются в нитриты, которые взаимодействуют с гемоглобином крови. В
результате двухвалентный Ферум гемоглобина стас трёхвалентным и вместо
гемоглобина образуется метгемоглобин, который не способен транспортировать
кислород. В организме нарушается тканевое дыхание, вследствие чего развивается
болезнь - метгемоглобинемия, к которой особенно подвержены дети.
Ее основные симптомы: появление темно или фиолетово синей окраски кожи и
слизистых оболочек ( цианоз ) , снижение кровяного давления,
легочная и сердечная недостаточность и др. Кроме этого, действие нитритов
опасна для организма в свя связи с образованием в желудке по реакции с пищевыми
аминами сильнейших канцерогенов - нитрозаминов. Удобрения на основе нитритов
относятся к опасным типов полютаптив, для окисления которых необходим кислород.
Поэтому такого типа отходы при сбросе в природные водоемы приводят к резкому
увеличению расхода кислорода, накопление органических отложений, усиление роста
водных растений, заболачивание водоемов. Принято говорить, что система
подверглась эвтрофикации. Аэробные бактерии в таких водоемах уступают место анаэробным.
В результате продукты реакций окисления - СО 2 , HNO 3 , H 3 РО
4 и т.д. заменяются на продукты восстановительных реакций - СН 4 , Н
2 S, NH 3 . Из воды исчезают фитопланктон, многоклеточные водоросли,
рыбы и постепенно вода приобретает зловонного запаха.
Д.З. от 18.11
Многообразие
неорганических соединений, входящих в состав живых организмов.
Биологические функции оксидов, кислот, оснований.
“Роль
кислот и оснований в жизни человека”
В организме человека в составе желудочного сока
встречается соляная кислота. Она убивает бактерии и активизирует ферменты. Без
соляной кислоты практически прекращается процесс переваривания пищи.
Раньше для стирки одежды использовали щелок,
получающийся от обработки золы водой. Скорее всего это было до того, как стало
известно, что зола от сжигания топлива растительного происхождения содержит
поташ.
Кислоты и основания входят в состав средств гигиены и
косметики
Слово гигиена происходит от греч. гигиенос, что
означает целебный, приносящий здоровье, а косметика — от греч., означающее
искусство украшать.
Одним из путей профилактики кариеса является очистка
зубов и полоскание ротовой полости после приема пищи. Это приводит к
предотвращению образования мягкого налета и зубного камня. Трудно сказать,
когда люди начали чистить зубы, но имеются сведения, что одним из древнейших
препаратов для чистки зубов была табачная зола. Важнейшим средством ухода за
зубами являются зубные пасты. Основные компоненты зубной пасты - СаСО3.
Установлено, что компоненты зубной пасты способны влиять на минеральную
составляющую зуба и, в частности, на эмаль. Поэтому стали применять фосфаты
кальция: СаНРО4, Са3(РО4)2, оксид и
гидроксид алюминия, диоксид кремния, силикат циркония.
Дезодоранты
Дезодоранты — это средства, устраняющие неприятный
запах пота. У здоровых людей пот на 98—99 % он состоит из воды. С потом из
организма выводятся продукты метаболизма: мочевина, мочевая кислота, аммиак,
некоторые аминокислоты, жирные кислоты, холестерин, в следовых количествах
белки, стероидные гормоны и др. Из минеральных компонентов в состав пота входят
ионы натрия, кальция, магния, меди, марганца, железа, а также хлоридные и
иодидные анионы.
Косметические
средства
Искусство косметики уходит в далекое прошлое. С
незапамятных времен для подкрашивания бровей использовался мягкий природный
минерал — сурьмяный блеск Sb2S3. Сурьмяный блеск
поставлялся в различные страны арабами, которые называли его стиби. От этого
названия и пошло латинское стибиум, означавшее в древности не химический
элемент, а его сульфид Sb2S3. Природный сурьмяный блеск
имеет цвет от серого до черного с синей или радужной
побежалостью.Промышленность выпускает перламутровые губные помады и кремы, а
также шампуни с перламутровыми блесками. Перламутровый эффект в косметических
средствах создается солями висмута и титанированной слюдой — перламутровым
порошком, содержащим около 40 % ТiO2. Давно известны жемчужные или
испанские белила - Bi(NO3)з. В косметике эти белила
используют для приготовления белого грима.Для создания специальных
косметических средств (гримов) применяют оксид цинка ZnO, получаемый
прокаливанием основного карбоната (ZnOH)2CO3. В медицине
его используют в присыпках (в качестве вяжущего, подсушивающего,
дезинфицирующего средства) и для изготовления мазей.
Выступление ученика “Для чего человеку соли?”
Поваренная
соль
Солевое голодание может привести к гибели организма.
Суточная потребность в поваренной соли взрослого человека составляет 10-15 г. В
условиях жаркого климата потребность в соли взрастает до 25-30 г.
Хлорид натрия нужен организму человека или животного
не только для образования соляной кислоты в желудочном соке. Эта соль входит в
тканевые жидкости и в состав крови. В последней ее концентрация равна 0,5—0,6
%.
Водные растворы NaCI в медицине используют в качестве
кровезамещающих жидкостей после кровотечений и при явлениях шока. Уменьшение
содержания NaCI в плазме крови приводит к нарушению обмена веществ в организме.
Не получая NaCI извне, организм отдает его из крови и
тканей.
Хлорид натрия способствует задерживанию воды в
организме, что, в свою очередь, приводит к повышению артериального давления.
Поэтому при гипертонической болезни, ожирении, отеках врачи рекомендуют снижать
суточное потребление поваренной соли. Избыток в организме NaCI может вызвать
острое отравление и привести к параличу нервной системы.
Организм человека быстро реагирует на нарушение
солевого баланса появлением мышечной слабости, быстрой утомляемостью, потерей
аппетита, возникновением неутолимой жажды.
Поваренная соль обладает хотя и слабыми, но
антисептическими свойствами. Развитие гнилостных бактерий прекращается лишь при
ее содержании в 10—45 %. Это свойство широко используют в пищевой
промышленности и при сохранении пищевых продуктов в домашних условиях.
Спички
Высекание искр при ударе камня о кусок пирита FeS2 и
поджигание ими обуглившихся кусков дерева или растительных волокон было
способом получения огня человеком.
Поскольку способы получения огня были несовершенны и
трудоемки, человеку приходилось постоянно поддерживать горящий источник огня.
Для перенесения огня в Древнем Риме использовали деревянные палочки, обмакнутые
в расплав серы.
Приспособления для получения огня, основанные на
химических реакциях, начали делать в конце XVIII в. Вначале это были древесные
лучинки, на кончике которых в виде головки закреплялись хлорат калия
(бертолетова соль КС1Оз) и сера. Головка погружалась в серную
кислоту, происходила вспышка и лучинка загоралась. Человек был вынужден хранить
и обращаться с небезопасной серной кислотой, что было крайне неудобно. Тем не
менее это химическое “огниво” можно рассматривать как прародитель современных
спичек.
Выступление ученика “Химические
элементы в организме человека”.
Все живые организмы на Земле, в том числе и человек, находятся в
тесном контакте с окружающей средой. Пищевые продукты и питьевая вода
способствуют поступлению в организм практически всех химических элементов. Они
повседневно вводятся в организм и выводятся из него. Анализы показали, что
количество отдельных химических элементов и их соотношение в здоровом организме
различных людей примерно одинаковы.
Мнение о том, что в организме человека можно обнаружить практически
все элементы периодической системы Д.И. Менделеева, становится привычным.
Однако предположения ученых идут дальше — в живом организме не только
присутствуют все химические элементы, но каждый из них выполняет какую-то
биологическую функцию.
Шесть элементов, атомы которых входят в состав белков и
нуклеиновых кислот: углерод, водород, азот, кислород, фосфор, сера. Далее
следует выделить двенадцать элементов, роль и значение которых для
жизнедеятельности организмов известны: хлор, иод, натрий, калий, магний,
кальций, марганец, железо, кобальт, медь, цинк,
Железо входит в состав гемоглобина крови, а точнее в красные
пигменты крови, обратимо связывающие молекулярный кислород. У взрослого
человека в крови содержится около 2,6 г. железа. В процессе жизнедеятельности в
организме происходит постоянный распад и синтез гемоглобина. Для восстановления
железа, потерянного с распадом гемоглобина, человеку необходимо суточное
поступление в организм около 25 мг. Недостаток железа в организме приводит к
заболеванию — анемии. Однако избыток железа в организме тоже вреден. С ним
связан сидероз глаз и легких — заболевание, вызываемое отложением соединений
железа в тканях этих органов.
Недостаток в организме меди вызывает деструкцию кровеносных
сосудов. Кроме того, считают, что его дефицит служит причиной раковых
заболеваний. В некоторых случаях поражение раком легких у людей пожилого
возраста врачи связывают с возрастным снижением меди в организме. Однако
избыток меди приводит к нарушению психики и параличу некоторых органов (болезнь
Вильсона). Для человека вред причиняют лишь большие количества соединений меди.
В малых дозах они используются в медицине как вяжущее и бактериостазное
(задерживающее рост и размножение бактерий) средство. Так, например, сульфат
меди (II) CuSO4 используют при лечении конъюнктивитов в виде
глазных капель (0,25 %-ный раствор), а также для прижиганий при трахоме в виде
глазных карандашей (сплав сульфата меди (II), нитрата калия, квасцов и
камфоры). При ожогах кожи фосфором производят ее обильное смачивание 5 %-ным
раствором сульфата меди (II).
Давно замечено бактерицидное (вызывающее гибель различных
бактерий) свойство серебра и его солей. Например, в медицине раствор
коллоидного серебра, (колларгол) применяют для промывания гнойных ран, мочевого
пузыря при хронических циститах и уретритах, а также в виде глазных капель при
гнойных конъюнктивитах и бленнорее. Нитрат серебра AgNO3 в виде
карандашей применяют для прижигания бородавок, грануляций и т.п. В разбавленных
растворах его используют как вяжущее и противомикробное средство для примочек,
а также в качестве глазных капель
Свинец и его соединения являются довольно сильными ядами. В
организме человека свинец накапливается в костях, печени и почках.
Выступление ученика “Значение оксидов в жизни человека”.
Вода
Вода в масштабе планеты. Человечество издавна уделяло
большое внимание воде, поскольку было хорошо известно, что там, где нет воды,
нет и жизни. В сухой земле зерно может лежать многие годы и прорастает лишь в
присутствии влаги. Несмотря на то, что вода — самое распространенное вещество,
на Земле она распределена весьма неравномерно. На африканском континенте и в
Азии имеются огромные пространства, лишенные воды, — пустыни. Целая страна —
Алжир — живет на привозной воде. Воду доставляют на судах в некоторые
прибрежные районы и на острова Греции. Иногда там вода стоит дороже вина. По
данным Организации Объединенных Наций, в 1985 г. 2,5 млрд. населения земного
шара испытывали недостаток в чистой питьевой воде.
Поверхность земного шара на 3/4 покрыта водой — это
океаны, моря; озера, ледники. В довольно больших количествах вода находится в
атмосфере, а также в земной коре. Общие запасы свободной воды на Земле
составляют 1,4 млрд. км3. Основное количество воды содержится в
океанах (около 97,6%), в виде льда на нашей планете воды имеется 2,14 %. вода
рек и озер составляет всего лишь 0,29 % и атмосферная вода — 0,0005 %.
Вода в организме человека. Не очень легко представить,
что человек примерно на 65 % состоит из воды. С возрастом содержание воды в
организме человека уменьшается. Эмбрион состоит из воды на 97 %, в теле
новорожденного содержится 75 %, а у взрослого человека — около 60 %.
В здоровом организме взрослого человека наблюдается
состояние водного равновесия или водного баланса. Оно заключается в том, что
количество воды, потребляемое человеком, равно количеству воды, выводимой из
организма. Водный обмен является важной составной частью общего обмена веществ
живых организмов, в том числе и человека. Водный обмен включает процессы
всасывания воды, которая поступает в желудок при питье и с пищевыми продуктами,
распределение ее в организме, выделения через почки, мочевыводящие пути,
легкие, кожу и кишечник. Следует отметить, что вода также образуется в
организме вследствие окисления жиров, углеводов и белков, принятых с пищей..
Общий объем воды, потребляемый человеком в сутки при
питье и с пищей, составляет 2—2,5 л. Благодаря водному балансу столько же воды
и выводится из организма. Через почки и мочевыводящие пути удаляется около
50—60 % воды. При потере организмом человека 6—8 % влаги сверх обычной нормы
повышается температура тела, краснеет кожа, учащается сердцебиение и дыхание,
появляется мышечная слабость и головокружение, начинается головная боль. Потеря
10 % воды может привести к необратимым изменениям в организме, а потеря 15—20 %
приводит к смерти, поскольку кровь настолько густеет, что с ее перекачкой не
справляется сердце. В сутки сердцу приходится перекачивать около 10 000 л
крови. Без пищи человек может прожить около месяца, а без воды — всего лишь
несколько суток. Реакцией организма на нехватку воды является жажда. В этом
случае ощущение жажды объясняют раздражением слизистой оболочки рта и глотки
из-за большого понижения влажности. Существует и другая точка зрения на
механизм формирования этого ощущения. В соответствии с ней сигнал о понижении
концентрации воды в крови на клетки коры головного мозга подают нервные центры,
заложенные в кровеносных сосудах.
Оксид
углерода (IV)
Углекислый газ (СО2), углекислота и ее
соединения играют очень важную роль в жизнедеятельности организма. От
содержания в крови углекислоты зависит поступление в ткани кислорода.
Присутствие углекислоты - это обязательное условие существования человека, Чаще
всего, поскольку углекислый газ жизненно необходим, при его чрезмерной потере в
той или иной степени включаются защитные механизмы, пытающиеся остановить его
удаление из организма. К ним относятся:
- спазм сосудов, бронхов и спазм гладкой мускулатуры
всех органов;
- сужение кровеносных сосудов;
- увеличение секреции слизи в бронхах, носовых ходах,
развитие аденоидов, полипов;
- уплотнение мембран вследствие отложения холестерина,
что способствует развитию склероза тканей;
- повышение функции щитовидной железы
Углекислый газ в больших количествах содержится в
организме человека и потому не может быть ядовитым. За 1 ч взрослый человек
выдыхает примерно 20 л (около 40 г) этого газа. При физической работе
количество выдыхаемого углекислого газа увеличивается до 35 л. Он образуется в
результате сгорания в организме углеводов и жиров. Однако при большом
содержании СО2 в воздухе наступает удушье из-за недостатка
кислорода. Максимальная продолжительность пребывания человека в помещении с
концентрацией СО2до 20 % (по объему) не должна превышать 2 ч. В
Италии имеется получившая широкую известность пещера (“Собачья пещера”), в
которой человек стоя может находиться длительное время, а забежавшая туда
собака задыхается и гибнет. Дело в том, что примерно до пояса человека пещера
заполнена тяжелым (по сравнению с азотом и кислородом) углекислым газом.
Поскольку голова человека находится в воздушном слое, то он не ощущает никаких
неудобств. Собака же при ее росте оказывается в атмосфере углекислого газа и
потому задыхается.
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ В ОРГАНИЗМАХ
Простые вещества и их биологическое значение
Неметаллы . В периодической системе элементов - 22
неметаллы. Наибольшее распространение в биосистемах имеют водород, кислород,
азот, Карбон и другие, образующие такие важные для жизни простые вещества, как
кислород, водород, азот и т. Основными особенностями, которые обусловливают
биологическое значение неметаллов, является то, что они: 1) имеют способность
присоединять электроны, быть окислителями в
окислительно-восстановительных реакциях; б) могут реагировать между собой с
формированием ковалентных связей, образуя молекулы сложных
неорганических и органических соединений; в) является источником ионов,
участвующих в образовании водородных связей, которые в живой природе
отвечают за сохранение структуры воды, белков, нуклеиновых кислот; г) реагируют
с металлами с формированием ионных связей, образуя такие важные для
организмов ионные соединения, как оксиды металлов и минеральные соли.
БИОЛОГИЯ + С простых веществ, образованных
атомами неметаллов, очень важным в живой природе является кислород. O 2 имеет
высокую электроотрицательность и является сильным окислителем, благодаря чему
играет важную роль во многих прочеса обмена веществ. Электроны в составе
органических молекул имеют значительный запас энергии. При их перемещении из
высшего энергетического уровня на более низкий в пределах этой же или другой
молекулы, которая их принимает, происходит высвобождение энергии. Кислород
является лучшим для биосистем приемником ( акцептором ) этих
электронов, в чем и заключается его главная биологическая роль. Кислород
способен растворяться в воде, благодаря чему осуществляется дыхания водных
организмов ( например, рыб ) . Кислород очень химически активен и
его избыток в живых организмах приводит к тому, что процессы жизнедеятельности
происходят чрезвычайно энергично и организм быстро изнашивается. Поэтому
свободного кислорода в клетках практически нет, поскольку, попав в клетку, он
сразу же вступает в реакции окисления различных веществ, сопровождающихся
выделением энергии.
Металлы . В периодической системе 85 элементов
являются металлами. Наибольшее распространение в биосистемах имеют Магний,
Железо, натрий, калий, кальций и другие. Особенностями, которые обусловливают
биологическое значение металлов, является то, что они: 1) имеют способность
отдавать электроны, быть сильными восстановителями в
окислительно-восстановительных реакциях; 2) имеют кристаллические решетки из
положительных ионов, погруженных в плотный газ с подвижных электронов, которые
и обусловливают металлические связи; слабыми являются металлические
связи в щелочных и щелочно-земельных металлов (натрий, калий, кальций),
которые, отдавая свой электрон, легко образуют устойчивые ионы; эти ионы очень
распространены в жидкостях живых организмов, где участвуют в процессах
транспорта веществ (ионы калия и натрия), проведение нервных импульсов (ионы
кальция) 3) обладают большей плотностью, чем неметаллы; большей плотностью
отличаются тяжелые металлы из плотностью более 5 г / см3 (Cu, Ni, Cd,
Zn, Pb, Hq), имеющих токсическое действие на организмы; 4) могут иметь сменные
устойчивые степени окисления и способность к катализування реакций, что
характерно для переходных металлов ( Ванадий, Хром, марганец,
Ферум, Кобальт). Эти признаки дают им идеальных свойств для переноса электронов
при энергетических процессов в живых организмах. Переходные металлы
способны образовывать комплексные или координационные соединения, которые
построены следующим образом: в центре молекулы расположен атом или ион металла,
а вокруг него - атомы и их группы , связанные с центральным атомом
координационными связями. Такими соединениями в биохимии почти все ферменты,
многие гормоны, фотосинтезирующие и дыхательные пигменты.
Сложные вещества и их биологическое значение
Среди сложных веществ, как правило, выделяют четыре основных
класса: оксиды, кислоты, основания, соли. Эта классификация разработана
выдающимися химиками XVIII-XIX веков А. Л. Лавуазье, М. В. Ломоносовым, И. Я.
Берцелиусом, Дж. Дальтоном.
Оксиды - сложные бинарные соединения элементов
с кислорода. Особенностями, которые обусловливают биологическое значение
оксидов, являются: 1) кислород соединяется с неметаллами, образуя кислотные
оксиды (СO 2 , SO 2 , SO 3 , N 2 O s ,
Р 2 O 5 и др.) Они молекулярное строение, ковалентные связи
и, в большинстве, хорошо растворяются в воде, образуя биологически важные
неорганические, или минеральные, кислоты 2) с металлами кислород образует основные
оксиды (К 2 O, Na 2 O, MgO), которые являются ионными
соединениями и в большинстве нерастворимые в воде эти оксиды способны
реагировать с кислотами с образованием важных для живого солей; основные оксиды
щелочных и щелочно-земельных металлов с водой реагируют легко, образуя соответствующие
основания; 3) из группы амфотерных оксидов, которые способны проявлять и
кислотные, и основные свойства, наибольшее значение для организмов имеют оксид
водорода и оксид железа III; 4) оксиды со связями между двумя атомами кислорода
называются пероксидами; в живых системах важное значение имеет Н 2 O
2 , который является сильным окислителем и поэтому опасным для клеток.
Он образуется как продукт реакций окисления и сразу же разлагается с участием
специфических ферментов-каталаз.
Итак, оксиды неметаллов и металлов являются
распространенными в составе биосистем, где выполняют определенные жизненно
важные функции: 1) участвуют в образовании неорганических соединений живого
(кислотные оксиды образуют кислоты, основные - образуют основы и соли) 2)
является строительным материалом (например, из оксида кремния построены скелеты
диатомовых водорослей, радиолярий) 3) являются ядовитыми соединениями
(например, оксиды фосфора, серы, перекиси) 4) проявляют свойства растворителя
(например, вода).
БИОЛОГИЯ + Особенно важным для живых организмов с
углекислый газ. В живой природе СО. образуется в процессе дыхания организмов
как конечный продукт окисления органических соединений, во время брожения и
распада органических соединений, которые осуществляются при участии микроорганизмов,
его выделяют растения в темноте. При нормальных условиях оксид углерода ( IV
) СО 2 находится в газообразном состоянии в форме молекул. Это
бесцветный газ, не масс запаха, тяжелее воздуха и растворимый в воде. Диоксид
углерода масс свойства, которые обусловливают его использования организмами для
фотосинтеза и хемосинтеза, обеспечивающие образование органических веществ для
автотрофных организмов. Он также с частью буферных систем, регулятором дыхания
и тому подобное. В сельском хозяйстве углекислый газ используют в качестве
удобрения. Недостаток его в воздухе, довольно часто наблюдается в условиях
закрытого грунта, особенно при гидропонной культуре, снижает интенсивность
фотосинтеза и урожай.
Кислоты . Кислотами называются соединения,
содержащие в молекулах атомы водорода и кислотные остатки. Основными
особенностями, которые обусловливают биологическое значение кислот, является
то, что они: 1) обладают способностью при диссоциации образовывать анионы
кислотных остатков и катионы водорода Н +, от концентрации которых зависят
кислотность жидкостей внутренней среды, активность ферментов и тому подобное;
2) сильные кислоты (HNO 3 , НСl, H 2 SO 4 )
способны растворять практически все минеральные соединения литосферы; в
результате этого растения могут получать фосфор, калий, кальций, которые
находятся в почве в недоступном для них состоянии, а также нерастворимые
продукты обмена, присоединяя остатки кислот, становятся растворимыми и могут
удаляться из организма вместе с водой; 3) в слабых кислот (HNO 3 , Н
2 СO 3 , HCN, H 2 S) лишь небольшая часть молекул
распадается полностью на ионы, и поэтому они входят в состав буферных систем,
поддерживающих постоянное значение pH внутренней среды биосистем; 4) все
неорганические кислоты хорошо растворимы в воде, за исключением нерастворимого
кремниевой кислоты H 2 SiO 3 , которая в воде образует
коллоидные растворы; поэтому в организме животных и человека кремниевые
соединения повышают вязкость крови, усиливают сопротивляемость органов,
активизируют фагоцитоз и др. Итак, минеральные кислоты в живой природе имеют
большое значение, поскольку определяют pH среды, участвуют в образовании
солей, обеспечивают минеральное питание растений, осуществляют защиту
организма, активацию пищеварительных ферментов и др.
БИОЛОГИЯ + H 2 S в
живой природе образуется микроорганизмами при разложении серосодержащих
аминокислот и белков. Водный раствор сероводорода проявляет свойства слабой
двухосновной кислоты. Это - сероводородная ( сульфидная ) кислота
HS Она масс свойства, которые обусловливают Те использования организмами в
качестве субстрата для окисления и получения химической энергии, акцептора
водорода в анаэробных условиях для окисления органических соединений и др. Как
кислота участвует в образовании солей, которые называются сульфидами. Такие
соли, как железа сульфид, Натрия сульфид. Цинка сульфид с важным звеном
биологического круговорота серы. Сероводород способен окисляться, что
используется: И ) в процессе хемосинтеза автотрофным организмами.
примером которых могут быть нитевидные сиркобактерии ( роды Beggiatoa,
Thiolhrics ) ; 2 ) в процессе бактериального фотосинтеза
автотрофным организмами, примером которых с пурпурные сиркобактерии ( роды
Thiospirillum, Chromatium ) и зеленые сиркобактерии ( роды
CMorobium, Chlorochromatium ) . Сероводород оказывает и очень сильные
восстановительные свойства, используется гетеротрофными сульфатреду куя и
микроорганизмами рода Desulfovibrio для окисления органических веществ в
процессе сульфатного дыхания.
Основами называют соединения, в состав которых
входят атом металла и гидроксильные группы. Особенностями, которые
обусловливают биологическое значение основ, являются: 1) они обладают
способностью связывать ионы водорода Н +, поэтому в биосистемах вместе с
кислотами участвуют в регуляции кислотно-щелочного равновесия жидкостей
внутренней среды; 2) растворимые в воде основания - щелочи способны
образовывать при взаимодействии с кислотами кислые соли; это свойство организмы
реализуют для образования гидрогенкарбонатнои и фосфатной буферных систем; 3)
большинство оснований в воде нерастворимые, и поэтому их живые организмы
образуют как конечные продукты окислительно-восстановительных реакций, которые
должны быть удалены в окружающую среду; например, железобактериями из родов
Leptothrix, Siderocapsa, Metallogenium окисляют органические соединения железа
(II) с образованием гидроксида Fe (OH), который откладывается на поверхности
клеток; 4) луга могут образовываться путем взаимодействия щелочных и щелочно-земельных
металлов и их оксидов с водой, достаточно часто наблюдается в почвах;
например, избыток кальция в почвах обусловливает их щелочные свойства благодаря
образованию Са (ОН) 2 , определяющие существование определенных
микроорганизмов и растений, которые называются алкалифильнимы
(ацидофобнимы). Итак, основы выполняют в биосистемах такие важные функции, как регуляция
pH среды, образования защитных образований, определяющих условия существования
многих жителей почвы и т.
БИОЛОГИЯ + Аммиак в живой природе
образуется как конечный продукт обмена белков в организме животных и грибов,
при гниении и разложении органических остатков микроорганизмами благодаря
связыванию молекулярного азота с водородом в процессе азотфиксации, к которой
способны определенные бактерии и цианобактерии. Водный раствор аммиака
проявляет свойства основания. Нитрин ( аммиак ) NH 3 с
бесцветным газом с резким удушливым запахом, ядовит, легче воздуха и очень
хорошо растворим в воде. Это вещество обладает наибольшей растворимостью всех
газов, используется многими водными организмами для непосредственного выделения
аммиака из организма в водную среду. Аммиак и его водные растворы легко
реагируют с сильными кислотами, образуя соли аммония, которые поглощаются
корнями растений из почвы и используются для синтеза азотвмисиих органических
соединений. Разложения этих соединений с образованием аммиака осуществляется
амонификуючимы бактериями ( рода Bacillus, Pseudomonas ) . Аммиак
способен реагировать с СО 2 с образованием мочевины, что с одним из
важных путей его обезвреживания как ядовитого для организмов вещества. Аммиак и
аммонийные соединения способны к окислению с образованием азотной и азотистой
кислот, используемый нитрифицирующих бактериями ( роды Nitrosomonas,
Nitrobacter ) . Благодаря их деятельности в почве образуются нитриты и
нитраты.
Минеральные соли. Соли можно рассматривать как
продукты полного или частичного замещения атомов водорода в кислотах на атомы
металлов. Эти сложные соединения при диссоциации распадаются на катионы
металлов и анионы кислотных остатков, благодаря чему происходит
поступление из среды существования в биосистем многих питательных элементов
(трофическая функция солей). Наиболее распространенными реакциями солей
является окислительно-восстановительные, благодаря которым живое вещество
биосферы выполняет свою окисню- вально-восстановительную функцию. С помощью
живых организмов в почве, воде и воздухе окисляются (например, железобактериями
способны окиснюваты соли железа, сиркобактерии - соли серы) или
восстанавливаются (например, денитрофикуючи бактерии восстанавливают нитраты и
нитриты до молекулярного азота) определенные соединения (окиснювально-
восстановительная функция солей). Характерными для солей является и реакции
обмена с основами, кислотами, другими солями, которые происходят с образованием
важных для выделения нерастворимых соединений. Например, образование гидроксида
железа железобактериями (выделительная функция солей). Есть соли, содержащиеся
в воде нерастворимые, используемый многими организмами для построения
защитных и опорных образований. Например, раковины моллюсков, фораминифер, зубы
позвоночных состоят из карбоната кальция, фосфата кальция, ракушки радиолярий -
с сульфата стронция (строительная функция солей). С растворимых солей
для организмов наибольшее значение имеют соли, образованные катионами натрия,
калия, кальция, магния, железа и остатками соляной, серной, азотной кислот. Эти
ионы, накапливаясь в клетках и внеклеточных жидкостях в различных
концентрациях, обусловливают транспорт веществ через мембраны, осморегуляцию т.
Кислые соли, которые образуются в реакциях между щелочами и кислотами,
участвуют в формировании буферных систем. Соли способны к гидролизу с
образованием раствора нейтральной, кислой или щелочной реакции. Это свойство
имеет значение для грунтовых грибов, корневых систем растений, которые могут
влиять на pH среды обитания.
БИОЛОГИЯ + Особого внимания в свя связи с
избыточным содержанием в живом веществе, заслуживают нитраты - соли
азотной кислоты, которые с сильными электролитами. Это термически неустойчивые,
хорошо растворимые в воде соединения, которые могут накапливаться в корнеплодах
и плодах растений. Сами нитраты не ядовиты, но в организме человека они
превращаются в нитриты, которые взаимодействуют с гемоглобином крови. В
результате двухвалентный Ферум гемоглобина стас трёхвалентным и вместо
гемоглобина образуется метгемоглобин, который не способен транспортировать
кислород. В организме нарушается тканевое дыхание, вследствие чего развивается
болезнь - метгемоглобинемия, к которой особенно подвержены дети.
Ее основные симптомы: появление темно или фиолетово синей окраски кожи и
слизистых оболочек ( цианоз ) , снижение кровяного давления,
легочная и сердечная недостаточность и др. Кроме этого, действие нитритов
опасна для организма в свя связи с образованием в желудке по реакции с пищевыми
аминами сильнейших канцерогенов - нитрозаминов. Удобрения на основе нитритов
относятся к опасным типов полютаптив, для окисления которых необходим кислород.
Поэтому такого типа отходы при сбросе в природные водоемы приводят к резкому
увеличению расхода кислорода, накопление органических отложений, усиление роста
водных растений, заболачивание водоемов. Принято говорить, что система
подверглась эвтрофикации. Аэробные бактерии в таких водоемах уступают место анаэробным.
В результате продукты реакций окисления - СО 2 , HNO 3 , H 3 РО
4 и т.д. заменяются на продукты восстановительных реакций - СН 4 , Н
2 S, NH 3 . Из воды исчезают фитопланктон, многоклеточные водоросли,
рыбы и постепенно вода приобретает зловонного запаха.
Многообразие неорганических соединений, входящих в состав живых организмов. |
“Роль
кислот и оснований в жизни человека”
В организме человека в составе желудочного сока
встречается соляная кислота. Она убивает бактерии и активизирует ферменты. Без
соляной кислоты практически прекращается процесс переваривания пищи.
Раньше для стирки одежды использовали щелок,
получающийся от обработки золы водой. Скорее всего это было до того, как стало
известно, что зола от сжигания топлива растительного происхождения содержит
поташ.
Кислоты и основания входят в состав средств гигиены и
косметики
Слово гигиена происходит от греч. гигиенос, что
означает целебный, приносящий здоровье, а косметика — от греч., означающее
искусство украшать.
Одним из путей профилактики кариеса является очистка
зубов и полоскание ротовой полости после приема пищи. Это приводит к
предотвращению образования мягкого налета и зубного камня. Трудно сказать,
когда люди начали чистить зубы, но имеются сведения, что одним из древнейших
препаратов для чистки зубов была табачная зола. Важнейшим средством ухода за
зубами являются зубные пасты. Основные компоненты зубной пасты - СаСО3.
Установлено, что компоненты зубной пасты способны влиять на минеральную
составляющую зуба и, в частности, на эмаль. Поэтому стали применять фосфаты
кальция: СаНРО4, Са3(РО4)2, оксид и
гидроксид алюминия, диоксид кремния, силикат циркония.
Дезодоранты
Дезодоранты — это средства, устраняющие неприятный запах пота. У здоровых людей пот на 98—99 % он состоит из воды. С потом из организма выводятся продукты метаболизма: мочевина, мочевая кислота, аммиак, некоторые аминокислоты, жирные кислоты, холестерин, в следовых количествах белки, стероидные гормоны и др. Из минеральных компонентов в состав пота входят ионы натрия, кальция, магния, меди, марганца, железа, а также хлоридные и иодидные анионы.
Косметические
средства
Искусство косметики уходит в далекое прошлое. С
незапамятных времен для подкрашивания бровей использовался мягкий природный
минерал — сурьмяный блеск Sb2S3. Сурьмяный блеск
поставлялся в различные страны арабами, которые называли его стиби. От этого
названия и пошло латинское стибиум, означавшее в древности не химический
элемент, а его сульфид Sb2S3. Природный сурьмяный блеск
имеет цвет от серого до черного с синей или радужной
побежалостью.Промышленность выпускает перламутровые губные помады и кремы, а
также шампуни с перламутровыми блесками. Перламутровый эффект в косметических
средствах создается солями висмута и титанированной слюдой — перламутровым
порошком, содержащим около 40 % ТiO2. Давно известны жемчужные или
испанские белила - Bi(NO3)з. В косметике эти белила
используют для приготовления белого грима.Для создания специальных
косметических средств (гримов) применяют оксид цинка ZnO, получаемый
прокаливанием основного карбоната (ZnOH)2CO3. В медицине
его используют в присыпках (в качестве вяжущего, подсушивающего,
дезинфицирующего средства) и для изготовления мазей.
Выступление ученика “Для чего человеку соли?”
Поваренная
соль
Солевое голодание может привести к гибели организма.
Суточная потребность в поваренной соли взрослого человека составляет 10-15 г. В
условиях жаркого климата потребность в соли взрастает до 25-30 г.
Хлорид натрия нужен организму человека или животного
не только для образования соляной кислоты в желудочном соке. Эта соль входит в
тканевые жидкости и в состав крови. В последней ее концентрация равна 0,5—0,6
%.
Водные растворы NaCI в медицине используют в качестве
кровезамещающих жидкостей после кровотечений и при явлениях шока. Уменьшение
содержания NaCI в плазме крови приводит к нарушению обмена веществ в организме.
Не получая NaCI извне, организм отдает его из крови и
тканей.
Хлорид натрия способствует задерживанию воды в
организме, что, в свою очередь, приводит к повышению артериального давления.
Поэтому при гипертонической болезни, ожирении, отеках врачи рекомендуют снижать
суточное потребление поваренной соли. Избыток в организме NaCI может вызвать
острое отравление и привести к параличу нервной системы.
Организм человека быстро реагирует на нарушение
солевого баланса появлением мышечной слабости, быстрой утомляемостью, потерей
аппетита, возникновением неутолимой жажды.
Поваренная соль обладает хотя и слабыми, но
антисептическими свойствами. Развитие гнилостных бактерий прекращается лишь при
ее содержании в 10—45 %. Это свойство широко используют в пищевой
промышленности и при сохранении пищевых продуктов в домашних условиях.
Спички
Высекание искр при ударе камня о кусок пирита FeS2 и
поджигание ими обуглившихся кусков дерева или растительных волокон было
способом получения огня человеком.
Поскольку способы получения огня были несовершенны и
трудоемки, человеку приходилось постоянно поддерживать горящий источник огня.
Для перенесения огня в Древнем Риме использовали деревянные палочки, обмакнутые
в расплав серы.
Приспособления для получения огня, основанные на
химических реакциях, начали делать в конце XVIII в. Вначале это были древесные
лучинки, на кончике которых в виде головки закреплялись хлорат калия
(бертолетова соль КС1Оз) и сера. Головка погружалась в серную
кислоту, происходила вспышка и лучинка загоралась. Человек был вынужден хранить
и обращаться с небезопасной серной кислотой, что было крайне неудобно. Тем не
менее это химическое “огниво” можно рассматривать как прародитель современных
спичек.
Выступление ученика “Химические
элементы в организме человека”.
Все живые организмы на Земле, в том числе и человек, находятся в
тесном контакте с окружающей средой. Пищевые продукты и питьевая вода
способствуют поступлению в организм практически всех химических элементов. Они
повседневно вводятся в организм и выводятся из него. Анализы показали, что
количество отдельных химических элементов и их соотношение в здоровом организме
различных людей примерно одинаковы.
Мнение о том, что в организме человека можно обнаружить практически
все элементы периодической системы Д.И. Менделеева, становится привычным.
Однако предположения ученых идут дальше — в живом организме не только
присутствуют все химические элементы, но каждый из них выполняет какую-то
биологическую функцию.
Шесть элементов, атомы которых входят в состав белков и
нуклеиновых кислот: углерод, водород, азот, кислород, фосфор, сера. Далее
следует выделить двенадцать элементов, роль и значение которых для
жизнедеятельности организмов известны: хлор, иод, натрий, калий, магний,
кальций, марганец, железо, кобальт, медь, цинк,
Железо входит в состав гемоглобина крови, а точнее в красные
пигменты крови, обратимо связывающие молекулярный кислород. У взрослого
человека в крови содержится около 2,6 г. железа. В процессе жизнедеятельности в
организме происходит постоянный распад и синтез гемоглобина. Для восстановления
железа, потерянного с распадом гемоглобина, человеку необходимо суточное
поступление в организм около 25 мг. Недостаток железа в организме приводит к
заболеванию — анемии. Однако избыток железа в организме тоже вреден. С ним
связан сидероз глаз и легких — заболевание, вызываемое отложением соединений
железа в тканях этих органов.
Недостаток в организме меди вызывает деструкцию кровеносных
сосудов. Кроме того, считают, что его дефицит служит причиной раковых
заболеваний. В некоторых случаях поражение раком легких у людей пожилого
возраста врачи связывают с возрастным снижением меди в организме. Однако
избыток меди приводит к нарушению психики и параличу некоторых органов (болезнь
Вильсона). Для человека вред причиняют лишь большие количества соединений меди.
В малых дозах они используются в медицине как вяжущее и бактериостазное
(задерживающее рост и размножение бактерий) средство. Так, например, сульфат
меди (II) CuSO4 используют при лечении конъюнктивитов в виде
глазных капель (0,25 %-ный раствор), а также для прижиганий при трахоме в виде
глазных карандашей (сплав сульфата меди (II), нитрата калия, квасцов и
камфоры). При ожогах кожи фосфором производят ее обильное смачивание 5 %-ным
раствором сульфата меди (II).
Давно замечено бактерицидное (вызывающее гибель различных
бактерий) свойство серебра и его солей. Например, в медицине раствор
коллоидного серебра, (колларгол) применяют для промывания гнойных ран, мочевого
пузыря при хронических циститах и уретритах, а также в виде глазных капель при
гнойных конъюнктивитах и бленнорее. Нитрат серебра AgNO3 в виде
карандашей применяют для прижигания бородавок, грануляций и т.п. В разбавленных
растворах его используют как вяжущее и противомикробное средство для примочек,
а также в качестве глазных капель
Свинец и его соединения являются довольно сильными ядами. В
организме человека свинец накапливается в костях, печени и почках.
Выступление ученика “Значение оксидов в жизни человека”.
Вода
Вода в масштабе планеты. Человечество издавна уделяло
большое внимание воде, поскольку было хорошо известно, что там, где нет воды,
нет и жизни. В сухой земле зерно может лежать многие годы и прорастает лишь в
присутствии влаги. Несмотря на то, что вода — самое распространенное вещество,
на Земле она распределена весьма неравномерно. На африканском континенте и в
Азии имеются огромные пространства, лишенные воды, — пустыни. Целая страна —
Алжир — живет на привозной воде. Воду доставляют на судах в некоторые
прибрежные районы и на острова Греции. Иногда там вода стоит дороже вина. По
данным Организации Объединенных Наций, в 1985 г. 2,5 млрд. населения земного
шара испытывали недостаток в чистой питьевой воде.
Поверхность земного шара на 3/4 покрыта водой — это
океаны, моря; озера, ледники. В довольно больших количествах вода находится в
атмосфере, а также в земной коре. Общие запасы свободной воды на Земле
составляют 1,4 млрд. км3. Основное количество воды содержится в
океанах (около 97,6%), в виде льда на нашей планете воды имеется 2,14 %. вода
рек и озер составляет всего лишь 0,29 % и атмосферная вода — 0,0005 %.
Вода в организме человека. Не очень легко представить,
что человек примерно на 65 % состоит из воды. С возрастом содержание воды в
организме человека уменьшается. Эмбрион состоит из воды на 97 %, в теле
новорожденного содержится 75 %, а у взрослого человека — около 60 %.
В здоровом организме взрослого человека наблюдается
состояние водного равновесия или водного баланса. Оно заключается в том, что
количество воды, потребляемое человеком, равно количеству воды, выводимой из
организма. Водный обмен является важной составной частью общего обмена веществ
живых организмов, в том числе и человека. Водный обмен включает процессы
всасывания воды, которая поступает в желудок при питье и с пищевыми продуктами,
распределение ее в организме, выделения через почки, мочевыводящие пути,
легкие, кожу и кишечник. Следует отметить, что вода также образуется в
организме вследствие окисления жиров, углеводов и белков, принятых с пищей..
Общий объем воды, потребляемый человеком в сутки при питье и с пищей, составляет 2—2,5 л. Благодаря водному балансу столько же воды и выводится из организма. Через почки и мочевыводящие пути удаляется около 50—60 % воды. При потере организмом человека 6—8 % влаги сверх обычной нормы повышается температура тела, краснеет кожа, учащается сердцебиение и дыхание, появляется мышечная слабость и головокружение, начинается головная боль. Потеря 10 % воды может привести к необратимым изменениям в организме, а потеря 15—20 % приводит к смерти, поскольку кровь настолько густеет, что с ее перекачкой не справляется сердце. В сутки сердцу приходится перекачивать около 10 000 л крови. Без пищи человек может прожить около месяца, а без воды — всего лишь несколько суток. Реакцией организма на нехватку воды является жажда. В этом случае ощущение жажды объясняют раздражением слизистой оболочки рта и глотки из-за большого понижения влажности. Существует и другая точка зрения на механизм формирования этого ощущения. В соответствии с ней сигнал о понижении концентрации воды в крови на клетки коры головного мозга подают нервные центры, заложенные в кровеносных сосудах.
Оксид
углерода (IV)
Углекислый газ (СО2), углекислота и ее
соединения играют очень важную роль в жизнедеятельности организма. От
содержания в крови углекислоты зависит поступление в ткани кислорода.
Присутствие углекислоты - это обязательное условие существования человека, Чаще
всего, поскольку углекислый газ жизненно необходим, при его чрезмерной потере в
той или иной степени включаются защитные механизмы, пытающиеся остановить его
удаление из организма. К ним относятся:
- спазм сосудов, бронхов и спазм гладкой мускулатуры
всех органов;
- сужение кровеносных сосудов;
- увеличение секреции слизи в бронхах, носовых ходах,
развитие аденоидов, полипов;
- уплотнение мембран вследствие отложения холестерина,
что способствует развитию склероза тканей;
- повышение функции щитовидной железы
Углекислый газ в больших количествах содержится в
организме человека и потому не может быть ядовитым. За 1 ч взрослый человек
выдыхает примерно 20 л (около 40 г) этого газа. При физической работе
количество выдыхаемого углекислого газа увеличивается до 35 л. Он образуется в
результате сгорания в организме углеводов и жиров. Однако при большом
содержании СО2 в воздухе наступает удушье из-за недостатка
кислорода. Максимальная продолжительность пребывания человека в помещении с
концентрацией СО2до 20 % (по объему) не должна превышать 2 ч. В
Италии имеется получившая широкую известность пещера (“Собачья пещера”), в
которой человек стоя может находиться длительное время, а забежавшая туда
собака задыхается и гибнет. Дело в том, что примерно до пояса человека пещера
заполнена тяжелым (по сравнению с азотом и кислородом) углекислым газом.
Поскольку голова человека находится в воздушном слое, то он не ощущает никаких
неудобств. Собака же при ее росте оказывается в атмосфере углекислого газа и
потому задыхается.
Комментариев нет:
Отправить комментарий