Классификация химических элементов

ИНДИВИДУАЛЬНАЯ РАБОТА

ПО «ЕСТЕСТВОЗНАНИЮ»

НА ТЕМУ «Химия и организм человека»

 

 

ВЫПОЛНИЛА:

Студентка группы ГД-О-19

(2 группа)

Скворцова Ксения Алексеевна

 

ПРОВЕРИЛА:

Казакова В. Б.

 

Оценка ___________________

 

 

                                        п. Электроизолятор

2020 год

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.

 

Многие учёные считают, что в живом организме не только присутствуют все химические элементы, но каждый из них выполняет определённую биологическую функцию. Достоверно установлена роль около 30 химических элементов, без которых организм человека не может нормально существовать. Эти элементы называют жизненно необходимыми.[3] Организм человека состоит на 60% из воды, 34% приходится на органические и 6% - на неорганические вещества.

 

Тело человека, весящего 70 кг, состоит из:

 

Углерода-12,6 кг Хлора-200 граммов

 

Кислорода-45,5 кг Фосфора-0,7 кг

 

Водорода-7 кг Серы-175 граммов

 

Азота-2,1 кг Железа-5 граммов

 

Кальция-1,4 кг Фтора-100 граммов

 

Натрия-150 граммов Кремния-3 грамма

 

Калия-100 граммов Йода- 0,1 грамма

 

Магния-200 граммов Мышьяка-0,0005 грамма

 

Кита жизни

 

Углерод, кислород, азот и водород - это четыре химических элемента, которые химики называют "китами химии", и которые в то же время являются основными элементами жизни. Из молекул этих четырех элементов построены не только живые белки, но вся природа вокруг нас и в нас.

 

В отдельности углерод - это мертвый камень. Азот, как кислород, свободный газ. Азот ничем не связан. Водород, связанный с кислородом, образует воду, а все вместе они создают Вселенную.

 

В своих простых соединениях - это вода на Земле, облака в атмосфере и воздух. В более сложных соединениях - это углеводы, соли, кислоты, щелочи, спирты, сахара, жиры и белковые вещества. Усложняясь еще больше, они достигают высшей стадии развития - создают жизнь.

 

Углерод - основа жизни.

 

Все органические вещества, из которых построены живые организмы, отличаются от неорганических тем, что в их основе лежит химический элемент углерод. В состав органических веществ входят и другие элементы: водород, кислород, азот, сера и фосфор. Но все они группируются вокруг углерода, который является основным центральным элементом.

 

Академик Ферсман назвал его основой жизни, потому что без углерода жизнь невозможна. Нет другого химического элемента с таким своеобразными свойствами, как углерод.

 

Однако это вовсе не означает, что углерод составляет основную массу живого вещества. В любом организме углерода имеется всего 10%, воды-80%, а остальные десять процентов приходятся на другие химические элементы, входящие в состав организма. [1]

 

Характерной особенностью углерода в органических соединениях является его безграничная способность связывать в разнообразнейших сочетаниях разные элементы в атомные группы.

 

Азот - "отрицающий жизнь".

 

Не было бы жизни на Земле и без азота-этого газа без цвета, вкуса и запаха.

 

Азот в переводе с греческого означает "не жизнь". Удивительно, что так названо вещество, без которого как раз жизнь совершенно невозможна, без которого не может существовать ни одно растение и ни одно животное. Азот - необходимый элемент в составе белка, главной части живой плазмы. Человек - это белковая машина, изнашивающая ежедневно 50 граммов белков, то есть 8 граммов азота. И эта потеря азота в организме должна быть непременно восстановлена, потому что без азота нет жизни.

 

Человек может жить без жиров и сахара, которые в живой машине организма служат только топливом, горючим материалом. Вместо них может сгорать и белок. Но без азота, без азотистой пищи, ни одно животное жить не может, потому что только из азотистых соединений снова создается белок.

 

Азот - один из самых инертных химических элементов, в атмосфере он не входит в соединения с другими элементами и существует целой массой с незапамятных времен в неизменяемом состоянии. Мы безостановочно вдыхаем и выдыхаем с воздухом азот, он необходим нашему организму, но он нами не усваивается из воздуха, и мы должны получать его из других источников. С каждым дыханием человек вбирает в легкие азота в четыре раза больше, чем кислорода. С каждым вдохом две пятых литра азота, или ежедневно одна тысяча литров, попадает в легкие, и в то же время за всю свою жизнь человек не может усвоить из воздуха ни одного грамма азота, не может связать его в своем организме.

 

Можно сказать, что вся жизнь человека - это погоня за азотом, устремленная, упорная охота за свободными атомами этого строящего белки газа. химический макроэлемент углерод

 

Кислород и дыхание.

 

" Родящий кислоты " - так назван кислород, потому что открывшие его люди считали, что этот газ образует все кислоты.

 

Это очень деятельный элемент, и он легко соединяется с большей частью других элементов.

 

С каждым дыханием человек втягивает в себя 0,1 литра кислорода, и в то время как вдыхаемый нами азот выдыхается неизменным, кислород соединяется с красящим веществом крови - гемоглобином - и разносится с кровью по всему телу. В тканях и органах кровь отдает кислород клеткам, где он входит в соединение с белками, жирами и углеводами.

 

Дыхание - основной процесс, снабжающий энергией живой организм. Это химический процесс поглощения кислорода воздуха гемоглобином крови и переноса его во все ткани организм. Там окисляются, то есть соединяются с кислородом углеводы, жиры и белки, выделяя при этом воду и углекислый газ. Углекислый газ выделяется из тканей в кровь, связывается кровью и переносится в легкие, где освобождается и выдыхается в воздух.

 

Человек вдыхает с воздухом в среднем 0,3% и выдыхает 4% углекислоты. За сутки человек выдыхает около одного килограмма углекислоты. Большой город, вроде Москвы и Ленинграда, благодаря своему населению, животным, печам и фабричным трубам ежедневно выделяет в атмосферу 5 миллиардов литров углекислого газа.

 

Классификация химических элементов

 

Все химические элементы, находящиеся в живых организмах, принимают активное участие в общем обмене веществ и совершенно необходимы для жизни данного организма.

 

Эти элементы можно разделить на три группы:

 

1. Вода.

 

2. Макроэлементы (которых в организме много).

 

3. Микроэлементы (которых в организме очень мало, но без которых существование организма невозможно).

 

В каждом организме содержится воды больше, чем всех других химических элементов.

 

Вода - основная среда всякого живого организма, так же и человека. Стоит только проколоть кожу иголкой, как из этого мельчайшего отверстия выступит капелька жидкости - это кровь. Летом человек выделяет через тысячи пор воду - это пот. Изо рта выделяется другая жидкость - слюна, из глаз - слезы. Почки выделяют с мочой избыток воды из организма.

 

Около 60% воды находится в крови человека, в лимфе, пищеварительных соках, в моче, мозговой жидкости, железах и клетках тела. Воды в организме больше, чем всех остальных веществ, вместе взятых. Вода - это основная среда живого организма. [5]

 

Мозг содержит 81% воды, а на пять литров крови приходится почти четыре литра воды. В костях-30% воды, в хрящах -60%, печени-70%, в мускулах-50-75%, в почках-83% воды. Высохшая мумия человека весит только 8 килограммов.

 

Вода в нашем теле растворяет вещества и помогает переваривать пищу. Это основная транспортная жидкость организма. Она переносит по кровеносным и лимфатическим сосудам ценный строительный материал к самым отдаленным органам и клеткам и регулирует температуру нашего тела. Без воды наше тело нагревалось бы и охлаждалось неравномерно. Если замёрзший человек греет над костром или у печки свои руки, он чувствует как от рук тепло расходится по всему телу. Это вода в организме легко распределяет поглощенное тепло, уравновешивая температуру.

 

В человеческом мозгу имеется специальный "питьевой центр", контролирующий и регулирующий беспрерывный обмен воды между отдельными органами. Использованная вода удаляется из человеческого тела через легкие, почки и кожу. В сутки человек в среднем выделяет 3 литра воды. Столько же надо вводить в организм. В это количество входит и вода, поглощаемая человеком с пищей. Нет ни одного продукта питания, который не содержал бы воды. В хлебе имеется 40% воды, в яйце-65%, в мясе-75%, в рыбе-80%, в молоке -87%, в овощах-90%. У живых организмов в воде всегда большая потребность. Так, подсолнух (высотой с человека) нуждается ежедневно в одном литре воды, тридцатилетняя береза- в 60 литрах, высокий хмель всасывает 30 000 литров воды в один день.

 

Вода в живом организме, прежде всего, играет растворителя различных веществ, и в ней происходят химические реакции. Большинство химических превращений, от которых зависит жизнь организма, связано с участием воды. Особенно много воды в наиболее активно работающих органах: в сером веществе головного мозга, в почках, в сердце.

 

Макроэлементы - эти элементы слагают плоть живых организмов. К макроэлементам относят те элементы, рекомендуемая суточная доза потребления которых составляет более 200 мг. Макроэлементы, как правило, поступают в организм человека вместе с пищей.

 

Кальций

 

Большое содержание кальция в организме человека объясняется тем, что он в значительном количестве содержится в костях в виде гидроксофосфат кальция - Ca10(PO4)6(OH)2 и его суточное потребление составляет для взрослого человека 800-1200мг.

 

Натрий и калий

 

Жизненно необходимые элементы натрий и калий функционируют в паре. Надёжно установлено, что скорость диффузии ионов Na, и K через мембрану в покое мала, разность их концентрации вне клетки и внутри должна была в конечном итоге выровняться, если бы в клетке не существовало специального механизма, который обеспечивает активное выведение ("выкачивание") из протоплазмы проникающих в неё ионов натрия и введение ("нагнетание") ионов калия. Этот механизм получил название натрий - калиевого насоса.

 

Несмотря на то, что содержание железа в человеке массой 70 кг не превышает 5г и суточное потребление 10 - 15мг, оно играет особую роль в жизни деятельности организма.

 

Микроэлементы

 

Кроме описанных химических элементов, также совершенно необходимы для жизни еще и другие элементы, встречающиеся, однако, в организмах в чрезвычайно малых, почти неизмеримых количествах. Молибден относится к химическим элементам, которые необходимы растениям и животным в очень малых количествах. Поэтому такие элементы и назвали микроэлементами.

 

К ним относятся, кроме молибдена, марганец, медь, цинк, кобальт, бор и некоторые другие. Несмотря на то, что для жизни и развития растений и животных эти микроэлементы нужны в ничтожных количествах, их роль очень велика. Они повышают действие ферментов, ускоряют многие процессы в организмах растений и животных, входят в состав не только ферментов, но витаминов и гормонов. У человека и у животных молибден входит в состав гемоглобина крови, и фибрин крови является кобальтовым белком. Образование гемоглобина связано с наличием в печени витамина В 12, который содержит в своем составе 4,5 процента кобальта. Кобальт усиливает образование крови: количество гемоглобина и эритроцитов крови животных увеличивается. Он также усиливает основной обмен и образование мышечных белков