Реферат химия биогенных элементов

Обновлено: 02.07.2024

Элементы главной подгруппы первой группы - это щелочные металлы. Они самые активные металлы, получают их электролизом солей. Щелочные металлы на последнем энергетическом уровне имеют по одному электрону, который легко отдают, приобретая при этом положительную степень окисления. Являются только восстановителями. С увеличением заряда ядра атома у них увеличиваются металлические свойства, увеличивается радиус атома.
Металлы серебристо-белого цвета, режутся ножом, легкие и мягкие, легкоплавкие, плотность возрастает, а температура плавления уменьшается от Li к Cs. При горении металлы окрашивают пламя в характерные цвета. Fr – радиоактивный металл, его свойства изучены недостаточно, поэтому его не включают в характеристику.

Содержание

Глава1.Общая характеристика элементов 1А группы…………..3
Глава2.Элементы 1А группы…………………………………. ..4-6
2.1 Литий………………………………………………………….. 4
2.2 Натрий………………………………………………………….4-5
2.3 Калий………………………………………………………….. 5
2.3.1. Натриево-калиевый насос………………………………….6
2.5 Рубидий и цезий…. 6
2.6 Франций. 6
Заключение……………………………………………………. 6
Глава3.Список использованной литературы…………………….7

Прикрепленные файлы: 1 файл

Химия биогенных элементов 1А группы..doc

ХИМИЯ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ГЛАВНОЙ ПОДГРУППЫ ПЕРВОЙ ГРУППЫ

Глава1.Общая характеристика элементов 1А группы…………..3

Глава2.Элементы 1А группы…………………………………. ..4-6

2.5 Рубидий и цезий…. . . 6

2.6 Франций. . . . 6

Глава3.Список использованной литературы…………………….7

Глава 1. Общая характеристика элементов 1А группы

Металлы серебристо-белого цвета, режутся ножом, легкие и мягкие, легкоплавкие, плотность возрастает, а температура плавления уменьшается от Li к Cs. При горении металлы окрашивают пламя в характерные цвета. Fr – радиоактивный металл, его свойства изучены недостаточно, поэтому его не включают в характеристику.

Щелочные металлы взаимодейству ют с простыми веществами: при взаимодействии с O₂ только Li дает оксид, другие металлы – пероксиды. Щелочные металлы взаимодействуют со сложными веществами: при растворении в воде выделяется газ- водород.

Эти металлы самые реакционноспособные из всех, хранятся под слоем керосина или вазелинового масла. Rb и Cs – воспламеняются на воздухе. В реакциях K с водой водород всегда воспламеняется.

Щелочные металлы получают электролизом расплава или раствора соли или гидроксидов этих металлов.

По содержанию в организме человека натрий (0,08%) и калий (0,23%) относятся к макроэлементам, а остальные щелочные металлы – литий (10 -4 %), рубидий (10 -5 %), цезий (10 -4 %) – к микроэлементам.

Глава 2. Элементы 1А группы

Литий по своим свойствам немного отличается от других щелочных металлов: он имеет малый размер иона и наибольшую поляризуя способность, вызывает высокую сольватацию иона. Имеет выразительную биологическое действие (А. А. Войнар). Сходство химических свойств лития и натрия определяет их одинаковое действие на течение ферментативных процессов.

Содержание лития в организме человека около 70 мг (10 ммоль) – 10-4%. Соединения лития у высших животных концентрируются в печени, почках, селезенке, легких, крови, молоке. Максимальное количество лития найдено в мышцах человека. Биологическая роль лития как микроэлемента пока до конца не выяснена.

Доказано, что на уровне клеточных мембран ионы Li (при достаточной концентрации) конкурируют с ионами натрия при проникновении в клетки. Очевидно, замещение ионов Na в клетках ионами Li связано с большей ковалентностью соединений лития, вследствие чего они лучше растворяются в фосфолипидах. Литий постоянно есть в крови, органах и тканях человека. Способность лития замещать ионы натрия в солях мочевой кислоты, тем именно образуя растворимые соединения, используют при лечении подагры. Литий характеризуется десенсибилизирующим действием, при небольшой концентрации способный к ингибирующие действия на факторы свертывания крови. Поэтому его соединения могут применяться для комплексной профилактики и терапии тромбозов.

Установлено, что некоторые соединения лития оказывают положительное влияние на больных маниакальной депрессией. Всасываясь из желудочно-кишечного тракта, ионы Li накапливаются в крови. Когда концентрация ионов Li достигает 0,6 ммоль/л и выше, происходит снижение эмоциональной напряженности и ослабление маниакального возбуждения. Вместе с тем содержание ионов Li в плазме крови нужно строго контролировать. В тех случаях, когда концентрация ионов Li превышает 1,6 ммоль/л, возможны отрицательные явления.
Li используется для получения трития (ракетное топливо), как добавка к сталям (придает твердость).

Содержание натрия в организме человека массой 70 кг составляет около 60 г (2610 ммоль) – 0,08%. Из этого количества 44% натрия находится во внеклеточной жидкости и 9% – во внутриклеточной. Остальное количество натрия находится в костной ткани, являющейся местом депонирования иона Na в организме. Около 40% натрия, содержащегося в костной ткани, участвует в обменных процессах, и благодаря этому скелет является либо донором, либо акцептором ионов Na, что способствует поддержанию постоянства концентрации ионов Na во внеклеточной жидкости.

Натрий является основным внеклеточным ионом. В организме человека натрий находится в виде его растворимых солей, главным образом – хлорида, фосфата и карбоната водорода. Натрий распределен по всему организму: в сыворотке крови, спинномозговой жидкости, глазной жидкости, пищеварительных соках, желчи, почках, коже, костной ткани, легких, мозге. 4

Ионы Na играют важную роль в обеспечении постоянства внутренней среды человеческого организма, участвуют в поддержании постоянного осмотического давления биожидкости (осмотического гомеостаза). Ионы Na участвуют в регуляции водного обмена и влияют на работу ферментов. Вместе с ионами K, Mg, Ca, Cl ион Na участвует в передаче нервных импульсов и поддерживает нормальную возбудимость мышечных клеток.

При изменении содержания натрия в организме происходят нарушения функций нервной, сердечно—сосудистой и других систем, гладких и скелетных мышц. Хлорид натрия NaCl служит основным источником соляной кислоты для желудочного сока.

В организм человека натрий поступает в основном в виде поваренной соли. Истинная ежедневная потребность организма в натрии составляет 1 г, хотя среднее потребление этого элемента достигает 4—7 г. Непрерывное избыточное потребление NaCl способствует появлению гипертонии.

При воздействии щелочей на микробные клетки происходит осаждение клеточных белков и вследствие этого – гибель микроорганизмов.

Сульфат натрия (глауберова соль) Na₂SO₄ * 10H₂O применяют в качестве слабительного средства.

Тетраборат натрия Na₂B₄О₇ * 10H₂O применяют наружно как антисептическое средство для полосканий, спринцеваний, смазываний.

Гидроксид натрия в виде 10%-ного раствора входит в состав силамина, применяемого в ортопедической практике для отливки огнеупорных моделей при изготовлении цельнолитых протезов из кобальтохромового сплава.
Кроме того, ионы натрия способствуют набуханию коллоидов тканей, это задерживает воду в организме.

Содержание калия в организме человека массой 70 кг составляет примерно 160 г (4090 ммоль) – 0,23%. Калий является основным внутриклеточным катионом, составляя 2/3 от общего количества активных клеточных катионов.

Из общего количества калия, содержащегося в организме, 98% находится внутри клеток и лишь около 2% – во внеклеточной жидкости. Калий распространен по всему организму. Его топография: печень, почки, сердце, костная ткань, мышцы, кровь, мозг и т. д. По свойствам калий существенно отличается от натрия, и особенно от лития. В значительной степени это обусловлено наличием в калия и его аналогов свободных d-орбиталей, имеющие энергию, близкую к энергии ns-подуровней. Разница свойств, возможно, определяет их различное поведение в живых организмах. Ионы К играют важную роль в физиологических процессах – сокращении мышц, нормальном функционировании сердца, про–ведении нервных импульсов, обменных реакциях. Ионы К являются важными активаторами ферментов, находящихся внутри клетки.
Na и K используются в атомных реакторах, в органических синтезах.
5

2.3.1. Натриево-калиевый насос
Натрий и калий функционируют в паре. Скорость диффузии ионов Na+, и K+ через мембрану в покое мала, разность их концентрации вне клетки и внутри должна была выровняться, если бы в клетке не существовало натрий – калиевого насоса, который обеспечивает выведение из протоплазмы проникающих в неё ионов натрия и введение ионов калия. Источником энергии для работы насоса является расщепление фосфорных соединений – АТФ, которое происходит под влиянием фермента –аденозинтрифосфатазы. Торможение активности этого фермента приводит к нарушению работы насоса. По мере старения организма градиент концентрации ионов калия и натрия на границе клеток падает, а при наступление смерти выравнивается.

2.4. Рубидий и цезий

По содержанию в организме человека рубидий (10 -5 %) и цезий (10 -4 %) относятся к микроэлементам. Они постоянно содержатся в организме, но биологическая роль их еще не выяснена. Являясь полным аналогом калия, рубидий также накапливается во внутриклеточной жидкости и может в различных процессах замещать эквивалентное количество калия.

Радиоактивные изотопы 13r Cs и 87 Rb используются в радиотерапии злокачественных опухолей, а также при изучении метаболизма калия. Благодаря быстрому распаду их можно даже вводить в организм, не опасаясь длительного вредного воздействия.
Cs и Rb – получение фотоэлементов, преобразование солнечного света в электрическую энергию.

Это радиоактивный химический элемент, полученный искусственным путем. Имеются данные, что франций способен избирательно накапливаться в опухолях на самых ранних стадиях их развития. Эти наблюдения могут оказаться полезными при диагностике онкологических заболеваний.

Таким образом, из элементов IA-группы физиологически активны Li, Rb, Cs, a Na и К – жизненно необходимы. Близость физико-химических свойств Li и Na, обусловленная сходством электронного строения их атомов, проявляется и в биологическом действии катионов (накопление во внеклеточной жидкости, взаимозамещаемость). Исследование протекающих в организме физиологических и патологических процессов с участием комплексных соединений, а также создание на основе комплексных соединений лекарственных препаратов является одной из важнейших задач бионеорганической химии. Нарушение баланса макро- и микроэлементов приводит к различным изменениям в состоянии организма. Поэтому в состав пищи должны входить минеральные вещества, за счет которых организм реализует свою потребность в химических элементах. Недостаток или избыток тех или иных химических элементов в организме человека позволяет врачу сделать заключение о том, правильно ли питается пациент, безопасна ли среда, в которой он живет, хорошо ли функционируют его желудочно-кишечной тракт, почки, печень.

Глава 3. Список использованной литературы

Книги:
Химия: Справочник. Изд./В. Шретер, К.Х.Лаутеншлегер, Х. Бибрак и др. Пер. с нем. – М. Химия, 1989.

Ершов Ю.А., Попков В.А., Берлянд А.С., Книжник А.З., Михайличенко Н.И. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. -М.: Высшая школа, 1993.

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

1. Содержание и биологическая роль химических элементов в организме человека

1.1 Биогенные элементы - неметаллы, входящие в состав организма человека

.2 Биогенные элементы - металлы, входящие в состав организма человека

. РОЛЬ КИСЛОРОДА В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

. РОЛЬ УГЛЕРОДА В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

. РОЛЬ ВОДОРОДА В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

. РОЛЬ КАЛИЯ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

. РОЛЬ СЕРЫ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

. РОЛЬ КАЛЬЦИЯ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ВВЕДЕНИЕ Мнение о том, что в организме человека можно обнаружить практически все элементы периодической системы Д.И. Менделеева, становится привычным. Однако учёные предполагают, что в живом организме не только присутствуют все химические элементы, но каждый из них выполняет какую-то биологическую функцию. Вполне возможно, что эта гипотеза не подтвердится. По мере того как развиваются исследования в данном направлении, выявляется биологическая роль всё большего числа химических элементов.

Для сохранения своего здоровья человек должен обеспечивать организм сбалансированным поступлением питательных элементов с пищей, водой, вдыхаемым воздухом. Часто рекламируют продукты питания с повышенным содержанием кальция, йода и других химических элементов, но полезно ли это для нашего организма? К каким заболеваниям может привести избыток или недостаток того или иного химического элемента у детей и взрослых?

В наше время, когда здоровых людей уже с детского возраста становится всё меньше, эта проблема является действительно актуальной. 1. Содержание и биологическая роль химических элементов в организме человека В человеческом организме непрерывно образуются невообразимое множество различных химических соединений. Часть из синтезированных соединений используется в качестве строительного материала или источника энергопитания и обеспечивает организму рост, развитие и жизнедеятельность; другая же часть, которую можно рассматривать как шлаки или отходы, выводится из организма.

В обмене веществ участвуют и неорганические и органические вещества. Химические элементы, которые образуют эти вещества, называются биогенными элементами. Достоверно биогенными считаются около 30 элементов.

На рисунке 1 представлены основные химические элементы, входящие в состав организма человека.

Рисунок 1 - Диаграмма. Элементарный состав организма человека. 1.1 Биогенные элементы - неметаллы, входящие в состав организма человека Среди биогенных элементов особое место занимают элементы-органогены, которые образуют важнейшие вещества организма - воду, белки, углеводы, жиры, витамины, гормоны и другие. К органогенам относятся 6 химических элементов: углерод, кислород, водород, азот, фосфор, сера. Их общая массовая доля в организме человека составляет примерно 97,3% (см. таблицу 1).

Все элементы-органогены являются неметаллами. Среди неметаллов биогенными являются также хлор (массовая доля 0,15%), фтор, йод и бром. Эти элементы не включают в число элементов-органогенов, поскольку, в отличие от последних, они не играют столь универсальной роли в построении органических структур организма. Существуют данные о биогенности кремния, бора,

Изучение влияния различных химических элементов на организмживотных и человека, а также исследование химических элементов какпостоянных составных частей тканей и биологических жидкостей живыхорганизмов началось во второй половине XIX ст. Однако на научнуюосновупроблема биологической роли химических элементов была поставленаакадемикомВ.И.Вернадским. Изучая геохимические превращения в земнойкоре, он установил, что изменения, происходящие в верхних слоях земнойкоры, оказывают определенное влияние на химический состав живыхорганизмов и протекание в них биологических реакций, а живые организмывсвою очередь обусловливают закономерные миграции химическихэлементов в природе.

Файлы: 1 файл

Химия биогенных элементов 2А группы.docx

Изучение влияния различных химических элементов на организм животных и человека, а также исследование химических элементов как постоянных составных частей тканей и биологических жидкостей живых организмов началось во второй половине XIX ст. Однако на научную основупроблема биологической роли химических элементов была поставленаакадемиком В.И.Вернадским. Изучая геохимические превращения в земной коре, он установил, что изменения, происходящие в верхних слоях земнойкоры, оказывают определенное влияние на химический состав живыхорганизмов и протекание в них биологических реакций, а живые организмыв свою очередь обусловливают закономерные миграции химическихэлементов в природе. В дальнейшем учение о биологической роли химических элементов развили А.П.Виноградов, В.В.Ковальский, М.Я.Школьник, Е.Андервуд и др.

В 70-е годы XIX века В.В. Ковальский определил биогенные элементы как химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и имеющие определенное биологическое значение. Под второй частью определения понимается, что эти элементы необходимы для построения и жизнедеятельности различных клеток и организмов. Из всех элементов периодической системы Д.И.Менделеева особо важную роль в осуществлении различных физиологических и патологических процессов играют: 10 металлов –– Na, K, Mg, Ca, Zn, Mn, Fe, Co Mo, Cu; 6 органогенов –– H, C, N, O, P и S, составляющих основу всех биологически важных молекул и макромолекул.

В настоящее время допускается, что в живых организмах встречаются все известные химические элементы, поэтому с совершенствованием методик определения наши сведения о наличии в живом веществе химических элементов будут расширяться. В отличие от химических элементов, составляющих основную массу живого существа, так называемых макроэлементов (С, О, Н, N, P, S, Ca, Na, Mg и т.д.),минеральные вещества, содержание которых в организмах очень невелико и составляет 10–3 – 10–12 %, получили название микроэлементов. К последним относятся Mn, Cu, Zn, Co, Ni, I, F, Mo и многие другие. Элементы, содержащиеся в организмах в очень низких концентрациях (менее 10–12%), иногда называют ультрамикроэлементами. Однако эта классификация не указывает на роль и значение в организме того или иного элемента. Незначительное содержание микроэлементов в составе организма вовсе не свидетельствует о том, что эти вещества являются случайными примесями или загрязнениями. Напротив, важнейшая биологическая роль многих наиболее изученных микроэлементов с каждым годом выявляется все полнее. Макроэлементы поддерживают осмотическое давление, рН среды, ионное равновесие, кислотно-щелочное равновесие и т.д.

Микроэлементы вместе с ферментами, гормонами, витаминами и другими биологически активными веществами участвуют в процессах роста, размножения, обмена нуклеиновых кислот, белков, жиров, углеводов и т.д. Биологические функции микроэлементов в живом организме связаны главным образом с процессами комплексообразования, происходящими между биологическими лигандами и ионами соответствующих металлов.

Образование металлоорганических комплексов имеет важное биологическое значение, поскольку они принимают самое активное участие в обменных процессах, протекающих в организме. Известно, что способность микроэлементов к каталитическому действию повышается в миллионы раз, если они образуют органические комплексы. Многие вредные вещества, попадающие в организм извне, удаляются из организма с помощью лигандов, которые связывают их в комплексы. Кроме того, комплексные соединения широко используются в качестве лекарственных препаратов. Достаточно привести для примера комплексные соединения платины цис-[Pt(NH3)2Cl2] и цис-[Pt(NH3)2Cl4], которые обладают противоопухолевой активностью. Многие лекарственные средства действуют в организме как хелатирующие агенты, т.е. являются лигандами (этилендиаминтетрауксусная кислота – ЭДТА, дисульфирам и т.д.). Исследование протекающих в организме физиологических и патологических процессов с участием комплексных соединений, а также создание на основе комплексных соединений лекарственных препаратов является одной из важнейших задач бионеорганической химии. Нарушение баланса макро- и микроэлементов приводит к различным изменениям в состоянии организма. Например, дети отстают в физическом развитии, если в их организме наблюдается недостаток какого-либо одного из таких элементов, как K, Mg, Ca, Fe, Zn, Cu, Co, Cr. Снижение иммунных сил наблюдается при нарушении в организме баланса K, Ca, Cu, Mn, Co, Se, а состояние зубов зависит от содержания в организме Ca, Mg, Fe, Zn, Cu, Р. Поэтому в состав пищи должны входить минеральные вещества, за счет которых организм реализует свою потребность в химических элементах. Недостаток или избыток тех или иных химических элементов в организме человека позволяет врачу сделать заключение о том, правильно ли питается пациент, безопасна ли среда, в которой он живет, хорошо ли функционируют его желудочно-кишечной тракт, почки, печень.

Биогенных элементов 2А группы.

1.Бериллий относится к токсичным ультрамикроэлементам. Физиологическая роль бериллия в организме человека изучена недостаточно, однако известно, что бериллий может участвовать в регуляции фосфорно-кальциевого обмена, поддержке иммунного статуса организма.

Суточная потребность организма человека точно не установлена, однако есть данные, что оптимальное среднесуточное поступление бериллия составляет 10–20 мкг.

В организм человека бериллий может попадать как с пищей, так и через легкие. При введении в растворимой форме в желудочно-кишечный тракт бериллий взаимодействует с фосфатами и образует плохо растворимый Be3(PO4)2 или связывается с белками эпителиальных клеток в прочные протеинаты. Поэтому всасываемость бериллия в желудочно-кишечном тракте невелика и колеблется от 4 до 10% от поступившего количества. Следует отметить, что этот показатель зависит также и от кислотности желудочного сока.

Биологическая роль в организме человека. В основном бериллий участвует в обмене магния и фосфора в ткани. Установлено, что активность соединений бериллия отчетливо проявляется в различных биохимических превращениях, связанных с участием неорганических фосфатов.

Синергисты и антагонисты бериллия. Антагонистом бериллия является магний. Магний в организме преимущественно находится внутри клеток, где образует соединения с белками и нуклеиновыми кислотами, содержащими связи Mg–N и Mg–O. Сходство физико-химических характеристик ионов Be2+ и Mg2+ обусловливает их способность к взаимному замещению в таких соединениях. Это объясняет, в частности, ингибирование магнийсодержащих ферментов при попадании в организм бериллия.

Признаки недостаточности бериллия. Научные данные отсутствуют.

Основные проявления избытка бериллия: поражение легочной ткани (фиброз, саркоидоз), поражение кожи – экзема, эритема, дерматоз (при контактах соединений бериллия с кожей), бериллиоз, лихорадка литейная (раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей); эрозии слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта, нарушение функций миокарда, печени, развитие аутоиммунных процессов, опухоли.

Бериллий необходим: в древности бериллом (силикат алюминия и бериллия) лечили огромное количество женских заболеваний. Бытовало мнение, что с помощью порошка берилла можно избежать опущения матки, зубной и головной боли, а бериллиевые браслеты защищают от заболеваний яичников и мочевого пузыря. Врачи–литотерапевты современности рекомендуют носить берилл в случае расстройств нервной системы и хронических болезней дыхательной системы

Пищевые источники бериллия: поступление бериллия с пищей и водой незначительно, значительные количества накапливаются в томатах.

Основной путь поступления бериллия в организм – ингаляционный, т.е. через дыхательные пути. У людей, которые работают в условиях, где есть вероятность вдыхания пыли, содержащей бериллий, может развиться профессиональное заболевание – бериллиоз (бериллиевая или химическая пневмония).

Magnifique - значит великолепный. От этого французского слова получил название элемент периодической таблицы – магний. На открытом воздухе горит это вещество очень эффектно, великолепным ярким пламенем. Отсюда и магний. Однако великолепен магний не только тем, что горит красиво.

Необычайно важна роль магния в организме человека для обеспечения протекания различных жизненных процессов. И, к счастью, с горением это не связано никак. А какие это процессы? Давайте рассмотрим.

Магний является кофактором и активатором некоторых ферментов – энолазы, щелочной фосфатазы, карбоксилазы, гексокиназы. Установлено участие магния в фосфорном и углеводном обмене. Элемент оказывает асептическое и сосудорасширяющее действие. Под воздействием соединений магния усиливается перистальтика кишечника, лучше отделяется желчь и выводится холестерин, снижается нервно-мышечная возбудимость. Магний участвует в синтезе белка. Наряду с вышеперечисленным роль магния в организме человека заключается в оказании щелочного действия на органы и ткани.

Нехватка магния в организме

К сожалению, человек редко обращает внимание на дефицит магния в организме. А между тем, постоянная нехватка магния в организме вызывает масштабные функциональные нарушения во всех органах. О недостаточности магния говорят судороги в мышцах и дрожь, повышенная раздражительность, ухудшение концентрации. Из-за того, что при недостатке магния снижается уровень кальция, возникает остеопороз костей. Нарушение функционирования паращитовидной железы и сбои в работе сердца тоже являются проявлениями недостатка магния. Начальные симптомы нехватки магния заметить несложно – раздражительность и тремор, внезапные головокружения, сопровождаемые потерей равновесия, упомянутые уже мышечные судороги, покалывающие ощущения в ногах, выпадают волосы, повышается ломкость ногтей. Все эти симптомы наблюдаются у алкоголезависимых людей, а так же у тех, кто в больших объёмах употребляет чёрный чай, кофе, чрезмерно солёные или сладкие блюда. Специалисты уверены, что инфаркт людей в возрасте от 30 до 40 лет вызывается именно недостаточным содержанием магния в сердечной мышце. 50%-ная недостаточность магния может привести к летальному исходу.

Избыток магния в организме.

В каких продуктах содержится магний.

Наиболее богаты магнием орехи, фасоль, да и вообще, семена всех бобовых культур. К примеру, половина стакана свежей фасоли содержит около 150 миллиграммов магния. Тот же объём бобов сои – более 200 миллиграммов. Сваренные овощи – шпинат, ботва свёклы, капуста кольраби тоже богаты магнием. Однако при длительной обработке овощей в большом количестве воды магний вымывается.Наверное, стоит упомянуть, в каких продуктах содержится магний в малых количествах. Это все мучные изделия, содержащие сдобу. Овощи содержат магний в разных количествах, и зависит оно от почв и от внесения удобрений.

Большое количество магния зафиксировано в какао, овсяной крупе, отрубях пшеницы, в сушеных абрикосах, черносливе, салате, укропе, яйцах.

Кальций играет огромную роль в жизнедеятельности человеческого организма. Можно смело сказать, что из всех элементов - кальций является главным, не только в количественном, но и в функциональном отношении. В организме человека содержится 1000-1200 г кальция, 99% - включено в костную ткань, дентин, эмаль зубов, а 1% играет исключительно важную роль как внутриклеточный кальций, кальций крови и тканевой жидкости. Понятно, что кальций играет важнейшую роль в формировании костей. Кальций участвует в процессах передачи нервных импульсов, обеспечивает равновесие между процессами возбуждения и торможения в коре головного мозга, участвует в регуляции сократимости скелетных мышц и мышцы сердца, влияет на кислотно-щелочное равновесие организма, активность рада ферментов.Он является также важным элементом буферной системы организма, поддерживающей рН (водородный показатель) на необходимом для каждой системы и среды организма уровне. рН крови одна из самых жестких физиологических констант организма. В норме этот показатель может меняться в пределах 7,4 (±0,02). Сдвиг этого показателя хотя бы на 0,1 может привести к тяжелой патологии. При сдвиге рН крови на 0,2 развивается коматозное состояние, на 0,3-человек погибает.Человеческий организм на 70% состоит из воды, поэтому все вещества, изменяющие ее состав и кислотность, оказывают глобальное воздействие на организм в целом. Практически все жидкости, находящиеся в системе человеческого организма, являются либо нейтральными, либо слабощелочными, за исключением желудочного сока: рН желудочного сока составляет 1,0; здоровой крови - 7,4; здоровой лимфы - 7,5; слюны - 7,4.

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Кафедра общей химии

Химические свойства и физиологическая роль

Направление подготовки специалитета

Форма обучения очная

Фурсова Елизавета Игоревна

кандидат биологических наук, доцент

Игнатенко Роман Викторович

Введение

Основная масса азота на Земле находится в газообразном состоянии и составляет свыше 3/4 атмосферы (78,09% по объему, или 75,6% по массе). Практически на нашей планете за - пас азота неисчерпаем - 3,8*10^15 т. Азот - довольно инертный элемент, поэтому редко встречается в связанном состоянии. Это один из основных биофильных элементов, не - обходимый компонент главных полимеров живых клеток - структурных белков, белков - ферментов, нуклеиновых и аде - нозинтрифосворных кислот. Никакой другой элемент так не лимитирует ресурсы питательных веществ в агроэкосистемах, как азот. Он может стать доступным для живых организмов только в связанной форме, то есть в результате азотофиксации. [12]

Азот — незаменимый биогенный элемент, так как он входит в состав белков и нуклеиновых кислот. Круговорот азота один из самых сложных, поскольку включает как газовую, так и минеральную фазу, и одновременно самых идеальных круговоротов.

Цель реферата

Задачи реферата

Ознакомиться с азотом как с элементом периодической системы химических элементов им. Менделеева;
изучить его физические и химические свойства, а также получение азота в промышленных и лабораторных условиях;
увидеть применение азота в разных сферах жизнедеятельности;
рассмотреть физиологическую роль азота в организме человека и животных;
расписать влияние дефицита и недостатка азота на организм человека;
узнать, в каких продуктах содержится данный элемент;
сделать заключительный вывод об исследовании.

Азот (общие сведения)

Азот происходит от греческого слова azoos - безжизненный, по-латыни Nitrogenium. Химический знак элемента - N. Азот - химический элемент V группы периодической системы Менделеева, порядковый номер 7, относительная атомная масса 14,0067; бесцветный газ, не имеющий запаха и вкуса. [9]

Историческая справка

Соединения азота - селитра, азотная кислота, аммиак - были известны задолго до получения азота в свободном состоянии. В 1772 г. Д. Резерфорд, сжигая фосфор и другие вещества в стеклянном колоколе, показал, что остающийся после сгорания газ, названный им "удушливым воздухом", не поддерживает дыхания и горения. В 1787 г. А. Лавуазье установил, что "жизненный" и "удушливый" газы, входящие в состав воздуха, это простые вещества, и предложил название "азот". В 1784 г. Г. Кавендиш показал, что азот входит в состав селитры; отсюда и происходит латинское название азота (от позднелатинского nitrum - селитра и греческого gennao - рождаю, произвожу), предложенное в 1790 году Ж. А. Шапталем. К началу ХIX в. были выяснены химическая инертность азота в свободном состоянии и исключительная роль его в соединениях с другими элементами в качестве связанного азота. [9]

Распространенность в природе

Азот - один из самых распространенных элементов на Земле, причем основная его масса (около 4*10 15 т.) сосредоточена в свободном состоянии в атмосфере. В воздухе свободный азот (в виде молекул N ₂ ) составляет 78,09% по объему (или 75,6% по массе), не считая незначительных примесей его в виде аммиака и окислов. Среднее содержание азота в литосфере 1,9*10 -3 % по массе. Природные соединения азота - хлористый аммоний NH ₄ CI и различные нитраты. Крупные скопления селитры характерны для сухого пустынного климата (Чили, Средняя Азия). Долгое время селитры были главным поставщиком азота для промышленности (сейчас основное значение для связывания азота имеет промышленный синтез аммиака из азота воздуха и водорода). Небольшие количества связанного азота находятся в каменном угле (1 - 2,5%) и нефти (0,02 - 1,5%), а также в водах рек, морей и океанов. Азот накапливается в почвах (0,1%) и в живых организмах (0,3%). [9]

В природе осуществляется круговорот азота, главную роль в котором играют микроорганизмы - нитрофицирующие, денитрофицирующие, азотфиксирующие и др. Однако в результате извлечения из почвы растениями огромного количества связанного азота (особенно при интенсивном земледелии) почвы оказываются обедненными. Дефицит азота характерен для земледелия почти всех стран, наблюдается дефицит азота и в животноводстве (“белковое голодание”). На почвах, бедных доступным азотом, растения плохо развиваются.

Азот - четвертый по распространенности элемент Солнечной системы (после водорода, гелия и кислорода). [9]

Получение и применение азота

Можно также нагревать твердый нитрит аммония:

Применение: основная часть добываемого свободного азота используется для промышленного производства аммиака, который затем в значительных количествах перерабатывается на азотную кислоту, удобрения, взрывчатые вещества и т. д. Помимо прямого синтеза аммиака из элементов, промышленное значение для связывания азота воздуха имеет разработанный в 1905 цианамидный метод, основанный на том, что при 1000 0 С карбид кальция (получаемый накаливанием смеси известии угля в электрической печи) реагирует со свободным азотом: CaC₂ + N₂  CaCN₂ + C. Образующийся цианамид кальция при действии перегретого водяного пара разлагается с выделением аммиака: CaCN₂ + 3H₂O  CaCO₃ + 2NH₃.

Свободный азот применяют во многих отраслях промышленности: как инертную среду при разнообразных химических и металлургических процессах, для заполнения свободного пространства в ртутных термометрах, при перекачке горючих жидкостей и т. д. Жидкий азот находит применение в различных холодильных установках. [9]

Физические свойства азота

При обычных условиях азот – бесцветный газ, без вкуса и запаха, абсолютно безвреден, немного легче воздуха, мало растворим в воде. Температура плавления -210 °С, температура кипения -196 °С.

Газообразный азот состоит из двухатомных молекул. Между атомами в молекуле реализуется тройная связь, вследствие этого молекула азота чрезвычайно прочная, энергия химической связи составляет 945 кДж/моль. Даже при 3000 °С степень распада молекулы азота на атомы достигает всего 0,1 %.

Структура твердого азота построена из двухатомных молекул, связанных слабыми силами межмолекулярного взаимодействия. [4]

Химические свойства азота

Для образования нитрида магния из простых веществ требуется нагревание до 300 °С: 3Mg + N₂ = Mg₃N₂.

Взаимодействие с другими неметаллами

Азот непосредственно не взаимодействует с галогенами и серой, но галогениды и сульфиды могут быть получены косвенным путем. С водой, кислотами и щелочами азот не взаимодействует. [4]

Соединения и изотопы азота

Соединения азота.

Соединения азота в степени окисления −3 представлены нитридами, из которых практически наиболее важен аммиак;
Соединения азота в степени окисления −2 менее характерны, представлены пернитридами, из которых самый важный пернитрид водорода N2H4 или гидразин (существует также крайне неустойчивый пернитрид водорода N2H2, диимид);
Соединения азота в степени окисления −1 NH2OH (гидроксиламин) - неустойчивое основание, применяющееся, наряду с солями гидроксиламмония, в органическом синтезе;
Соединения азота в степени окисления +1 оксид азота (I) N2O (закись азота, веселящий газ);
Соединения азота в степени окисления +2 оксид азота (II) NO (монооксид азота);
Соединения азота в степени окисления +3 оксид азота (III) N2O3, азотистая кислота, производные аниона NO2−, трифторид азота (NF3);
Соединения азота в степени окисления +4 оксид азота (IV) NO2 (диоксид азота, бурый газ);
Соединения азота в степени окисления +5 оксид азота (V) N2O5, азотная кислота, её соли - нитраты и другие производные, а также тетрафтораммоний NF4+ и его соли.

Природный азот состоит из двух стабильных изотопов 14N - 99,635% и 15N - 0,365%.

Искусственно получены четырнадцать радиоактивных изотопов азота с массовыми числами от 10 до 13 и от 16 до 25. Все они являются очень короткоживущими изотопами. Самый стабильный из них 13N имеет период полураспада 10 мин. [11]

Физиологическая роль азота

Азот необходим всем живым организмам для синтеза азотсодержащих строительных блоков — аминокислот и азотистых оснований, из которых образуются белки и нуклеиновые кислоты.

Схема обмена азота в организме человека представлена на рисунке (приложение 1).

Содержание азота в организме взрослого человека составляет около 3% от массы тела (2,1 кг на 70 кг массы тела).

Азот (в виде аминогруппы -NH2) входит в состав различных биолигандов, играющих огромную роль в процессах жизнедеятельности (аминокислоты, биогенные амины, нуклеотиды, нуклеиновые кислоты). Одним из конечных продуктов метаболизма этих веществ является аммиак МНз-. Из организма азот выводится вместе с мочой, калом, выдыхаемым воздухом, а также с потом, слюной и волосами. В моче азот содержится в основном в виде мочевины.

Физиологическая роль азота в организме ассоциируется, прежде всего, с белками и аминокислотами, их метаболизмом, участием в жизненно-важных процессах и влиянием на эти процессы. Аминокислоты являются исходными соединениями при биосинтезе гормонов, витаминов, медиаторов, пигментов, пуриновых и пиримидиновых оснований и т. д. Белки в пересчете на сухой вес составляют 44% от массы тела.

Изменения в содержании белков и аминокислот, расстройства их метаболизма могут быть вызваны различными причинами. Среди этих причин — их недостаточное (или избыточное) поступление, нарушение переваривания и всасывания белка в желудочно-кишечном тракте, расстройство процессов экскреции азота и его соединений. [3]

Пищевые источники азота

Не смотря на доступность азота для живых организмов (составляет почти 80% атмосферы нашей планеты), человеческий организм не способен усваивать азот в такой (элементарной) форме. В организм человека азот в основном поступает в составе белков, пептидов и аминокислот (растительных и животных), а также в составе таких азотсодержащих соединений, как: нуклеотиды, пурины, и др. [2]

В каких продуктах содержится азот?

мясо (говядина, свинина);
яйца;
кисломолочные продукты (творог, сыр);
рыба;
крупы;
бобовые культуры;
хлеб;
фрукты;
орехи;
картофель. [1]

Дефицит азота в организме человека

Дефицит вещества не считается возможным. Это связано с отсутствием необходимости наличия азота в элементарной форме. Довольно часто наблюдают нехватку содержащих вещество соединений. К ним обычно относят белки.

несбалансированное питание, которое не обеспечивает достаточного поступления нутриентов;
нарушение переваривания веществ органами желудочно-кишечного тракта;
патологические изменения всасывания некоторых аминокислот кишечником;
цирроз или дистрофия печени;
обменные нарушения наследственного характера;
усиленное расщепление некоторых белков.

расстройства, включающие изменения обмена аминокислот, белков, азотсодержащих соединений;
отеки;
иммунодефициты;
задержку как умственного, так и физического развития;
психоэмоциональные нарушения, например, апатию.

Избыток азота в организме человека

Избыток элемента не встречается в чистом виде. Опасность представляет повышенное поступление в организм соединений токсических веществ. К ним относят нитриты и нитраты. В этом случае многократно возрастает нагрузка на почки и печень. Появляются признаки отравления.

затяжные стрессы;
травмы и заболевания;
реабилитационный период после хирургических вмешательств;
лактация и беременность;
интенсивные нагрузки. [2]

Советы по потребление продуктов, содержащих азот

Содержание азота в продуктах варьируется. Элемент также присутствует в пуриновых основаниях и экстрактивных веществах. Они способствуют возбуждению желудочных желез для лучшего усвоения жиров и белков.

почек;
желудочно-кишечного тракта;
органов кровообращения.

При соблюдении диетического питания рекомендуют исключить блюда на рыбных или мясных бульонах, а также тушеные или жареные продукты. Пуриновые основания приводят к нарушению обменных процессов. Задержку мочевой кислоты и отложение солей в тканях считают основной причиной возникновения подагры.

Однако пуриновые основания также являются необходимым компонентом в питании. Оптимальная концентрация поддерживается благодаря употреблению отварного мяса. [1]

Заключение

Основная функция и способность азота - образовывать пептидные связи и формировать все разнообразие белков, а также участвовать в составе множества биологически активных гетероциклов. Азот необходим всем живым организмам для синтеза азотсодержащих строительных блоков - аминокислот, из которых образуются белки и нуклеиновые кислоты.

Продукты, содержащие азот, необходимы для адекватного функционирования всех систем.

Азот очень важный и интересный элемент не только для химии, но и для человечества в общем. В большой части азот находится в природе в свободном состоянии. Имеет 2 стабильных изотопа. Его молекула очень стойкая и мало реакционноспособная, лишь при очень высоких температурах она вступает в реакцию с различными металлами и неметаллами. Найдена некоторая схожесть атома азот с атомом карбона.

Читайте также: