Реферат металл в жизни человека
Обновлено: 02.07.2024
Практически вся жизнь человека связана с металлами. Металлы находятся в составе многих окружающих нас предметов, техники, транспорта. А металлы в свободном состоянии могут образовывать соли и даже входить в состав человеческого организма. Да что там могут — они необходимы человеческому организму для нормального функционирования и развития.
Роль металлов в развитии человечества огромна. Прочность, пластичность, непроницаемость, твердость, ковкость — все эти характеристики сделали металлы ключевым материалом для создания орудий труда, оружия, техники. В истории имели место бронзовый и железный век, Серебряный век и т. д., потом началась эпоха электричества, а уже сейчас — эра электроники. Самые близкие перспективы для современного общества — полная автоматизация производства, распространение дронов (роботов), покорение космоса и т. д. И всё это будет происходить при непосредственном участии металлов. Но начнем с начала — с людей.
Металлы в людях
Каждый день мы сталкиваемся с металлами. Например, нажимая выключатель в комнате, мы запускаем процесс, когда электроны начинают свой путь по металлическим проводникам к металлическим деталям лампочки. И в комнате появляется свет! Гуляя по улице, мы видим множество металлических конструкций: мосты, рельсы, дома и т. д. Вокруг перемещаются автомобили и велосипеды, которые также состоят во многом из металлов. Металлы везде!
И даже в нас самих? Да, находясь в свободном состоянии, металлы могут включаться в состав солей, которые, в свою очередь, входят в состав человеческих клеток. Например, ионы калия регулируют белковый и углеводный обмен, а также необходимы для всех мышц, особенно сердечной! Соли магния оказывают антисептическое и сосудорасширяющее действие, соли кальция нужны для нормального роста скелета, а натрий помогает сохранять кислотный баланс в организме.
Таким образом, можно понять, что возможности металлов практически безграничны. Поговорим о конкретных представителях этих веществ и их значении для людей.
Золото
Золото — драгоценный металл, красивый и дорогой. Золото легко обрабатывается, не поддается коррозии. Конечно, в первую очередь это металл, важный для ювелирной индустрии. Но не только. К примеру, эксперты подсчитали, что в одном iPhone содержится 30 мг золота, которое используется при изготовлении плат.
Всё добытое золото сегодня находится в различных государственных и международных финансовых организациях, ювелирных изделиях, продукции электронной промышленности и стоматологии, а также в инвестиционных накоплениях (как известно, золото можно покупать и хранить в слитках).
Если золото смешать с другими металлами, оно не потеряет своих свойств и не впустит их в свою структуру, поэтому золото используют чистым. При этом золото легко выделить из любого вещества, так как оно не переходит из одного состояния в другое. Даже находясь в составе воздуха, золото останется золотом.
Говорят, что золото обладает магической силой и дает ее человеку. При этом поклоняться золоту нельзя, иначе у человека может начаться депрессия и даже болезнь, но если человек не одержим этим металлом, то оно помогает духовному росту. Так гласят легенды.
Серебро
Серебро также является редким металлом, но оно не вызывает в людях помешательства и в целом воспринимается более спокойно и в истории, и в наши дни.
Ценность серебра заключается в том, что оно может очищать — воду, воздух. Так, например, часто используются ионизаторы воздуха с серебряными частичками.
В то же время серебро быстро окисляется, когда взаимодействует с кислородом. Поэтому украшения из него делают реже, чем из золота, и они дешевле. Зато оно активно участвует в создании зеркал, елочных игрушек и т. д.
Говорят, что серебро обладает лечебными свойствами как раз в силу своей способности очищать. Народная медицина гласит: если настоять воду в течение суток на серебре и пить ее, можно очистить организм от шлаков.
Железо
С железом всё понятно: в быту и в жизни без него никуда, нужно железо и организму. При недостатке железа в организме возникает железодефицитная анемия. Препараты с содержанием железа использовали еще в древних Китае, Египте, Греции.
При этом опасен и переизбыток железа. Так, если в питьевой воде повышенное содержание железа, это, напротив, может привести к заболеваниям печени, крови и вызывать аллергические реакции.
Медь
Медь обладает редким свойством, которого нет у других металлов. Она не реагирует на электромагнитные бури, которые вызывают скачки давления. Это свойство легло в основу создания лечебных медных браслетов, которые часто носят люди с гипертонией.
Конечно же, много меди и в различных деталях окружающей нас техники. К примеру, в холодильниках, электродвигателях, газовых плитах содержится примерно по 1 кг меди.
Медь также входит в состав катализаторов окислительных процессов в человеческом организме. Известно более 50 белков и ферментов с содержанием меди. При этом медь и железо в живых организмах тесно связаны. Медь ускоряет окислительные реакции клеток, способствует образованию гемоглобина, накоплению железа впрок.
Чтобы получить достаточное организму количество меди, человеку нужно правильно питаться. К примеру, медь содержится в морепродуктах, в печени палтуса и трески, в гречневой и овсяной каше, в ржаном и пшеничном хлебе и т. д.
Алюминий
Металлы и окружающая среда
Загрязнение металлами особенно возросло с всеобщей индустриализацией и глобализацией.
Из токсинов, попадающих в организм человека, 70% поступает из пищи, 20% — из воздуха, 10% — из воды. Токсины в виде металлов, не нужных организму в своем основном состоянии, как правило, попадают из воздуха в виде мельчайших частичек, образующихся при сгорании угля, нефти, торфа и другого горючего, а также в результате выбросов отдельных производств.
Кроме того, одним из основных источников токсичных загрязнений также является автотранспорт. Автомобили выбрасывают в атмосферу соли свинца, серу, углерод. От отравления свинцом у человека может даже начаться депрессия.
Таким образом, металлы в жизни людей сегодня могут играть различные роли: от важных составляющих конструкций и жизненно необходимой человеку техники до незаметных частиц в рассеянном состоянии, от микроэлементов человеческого организма до токсичных веществ, вызывающих аллергию и болезни. И если в промышленности управление металлами лежит на плечах металлургов, то в природе и живых организмах движение металлов регулируется законами биологии. Возможно, когда речь пойдет об освоении космоса и других планет с другими формами жизни, работа с металлами приобретет какие-то иные, новые образы и смыслы.
Отрасли хозяйства, в которых широко применяется металл. Виды металлопроката: цветной, черный и нержавеющий. Строительство как важнейшая сфера использования металла. Роль и место металла и металлических конструкций в современном социальном коллективе.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | доклад |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.02.2012 |
| Размер файла | 13,1 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Роль металлов в современной жизни человека
Современную жизнь невозможно представить без металла. Он используется в промышленности, в машиностроении, других отраслях хозяйства, а также в быту. Это и автомобили, и самолеты, и оборудование для кафе, и строительные материалы.
Металлопрокат делится на цветной, черный и нержавеющий. Цветной металлопрокат используется в большей степени для изготовления электро-технического оборудования, подъемно-кранового оборудования, в химической промышленности. Черный прокат получил широкое распространение в строительстве при возведении многоэтажных конструкций, в машиностроении, как и нержавеющий металлопрокат, который, кроме всего прочего, используется при изготовлении кровли и производстве водопроводных труб.
На протяжении многих веков металл является верным спутником человечества в его развитии, начиная с изготовления самых примитивных орудий труда. Уровень развития современного производства дает возможность повысить качество изделий из металлопроката и расширить сферу его применения. Металлопрокат используется в различных отраслях промышленности, таких как строительство, производство всевозможных машин и агрегатов, самолетостроение, электротехническая промышленность и т. д.
Решение многих задач разных областей деятельности человека возможно благодаря неотъемлемому их элементу, которым является металл. Главная сфера использования металла - это строительство, где при помощи созданных из такого материала конструкций проводятся довольно-таки сложные работы. Сейчас функционирует много специализированных предприятий, предоставляющих производство разнообразных конструкций из металла. На текущий момент основным преимуществом заводов этого профиля считается наилучшее соотношение стоимости и качества конструкций из металла. Необходимо сказать, что основным вопросом при производстве металлических конструкций является вопрос качества, от него напрямую зависит надежность строящихся домов. Быстровозводимые металлоконструкции имеют массу преимуществ: они могут быть изготовлены в рекордно короткие сроки, довольно недороги, легко собираются, при правильном применении служат не менее 45 лет. Алюминиевый лист, оцинкованный профнастил и множество других изделий изготавливаются на заводах, и ассортимент продукции весьма широкий. При любых строительных действиях сегодня фактически невозможно обойтись без металлоизделий, будь то ремонт квартиры или строительство дома.
Человек быстро привыкает к хорошему, поэтому не замечает насколько сильно некоторые материалы вошли в нашу жизнь. Например, металлоконструкции и различные металлические изделия, металл окружает нас повсюду и трудно представить без него жизнь человечества. Особенно часто металл используется в машиностроении, автомобилестроении и строительстве, наряду с другими строительными материалами. Металл это очень прочный и крепкий материал, он способен выдерживать огромные механические нагрузки. В Транспорте металл обеспечивает комфорт и безопасность. Производство металлоконструкций в современном мире великолепно налажено. Металл используется практически во всех сферах человеческой жизни, он обеспечивает на безопасность, ведь именно из него сегодня изготавливаются двери, ключи, замки и ограды, которые защищают нас и наше имущество. Из металла изготавливают различные строительные материалы, например профлист или металлочерепица стоимость работ с такими материалами приемлемая. Металл сегодня не заменимый материал, он прочный, надежный, легкий, безопасный, изделия из металла еще и привлекательны с эстетической точки зрения, только металл терпит незначительную деформацию структуры при физическом воздействии на него. В последнее время особенную популярность приобрело изготовление металлоконструкций. Металлоконструкции стали востребованным строительным материалом, наряду с такими материалами, как кирпич цена которого немного ниже. Современные металлоконструкции позволяют в кротчайшие сроки возводить различные здания и сооружения, которые по своей надежности ни в чем не уступают монолитно бетонным зданиям. Такая отрасль промышленности, как сельское хозяйство вообще не может обойтись без применения металлических изделий.
металл человек строительство
В современном социальном коллективе металл и его разные виды играют если самую важную, то совсем объективно полезную роль. Нынче металл есть во всех видах нашего взаимодействия с природой. Даже в походах на природу мы используем посуду из металла для приготовления блюд. Люди научились делать металл истинно разным - текучим, жестким, твердым. В одном металле обычно находиться очень много различных характеристик. К металлам относят определенные вещества с одинаковыми характеристиками. Отличительными признаками металлических элементов является способность отлично проводить электрическое напряжение, высокая теплопроводность. Дополнительные свойства металлических элементов обычно уже разноплановые у отдельного вида.
Подобные документы
Наиболее значимые для человека свойства металлов. Место металла в культурном развитии человечества. Использование различных свойств металла современным человеком. Значение металлопроката в отраслях промышленности. Круг отрезной для резки металла.
презентация [8,7 M], добавлен 22.01.2014
Понятие металла, электронное строение и физико-химические свойства цветных и черных металлов. Характеристика железных, тугоплавких и урановых металлов. Описание редкоземельных, щелочных, легких, благородных и легкоплавких металлов, их использование.
реферат [25,4 K], добавлен 25.10.2014
Металл для прокатного производства. Подготовка металла к прокатке. Зачистка слитков, полуфабрикатов. Нагрев металла перед прокаткой. Прокатка металла. Схемы косой, продольной и поперечной прокатки. Контроль технологических операций охлаждения металла.
реферат [60,6 K], добавлен 04.02.2009
Особенности сгибания заготовок из тонколистового металла в тисках и при помощи оправок, поочередность всех операций, характеристика инструментов. Анализ типичных дефектов при гибке металла. Этапы гибки прямоугольной скобы и металла круглого сечения.
презентация [399,9 K], добавлен 16.04.2012
Физическая сущность пластической деформации. Общая характеристика факторов, влияющих на пластичность металла. Особенности процесса нагрева металла, определение основных параметров. Специфика использования и отличительные черты нагревательных устройств.
лекция [21,6 K], добавлен 21.04.2011
Параметры процесса кристаллизации, их влияние на величину зерна кристаллизующегося металла. Влияние явления наклепа на эксплуатационные свойства металла. Диаграмма состояния железо-цементит. Закалка металла, состав, свойства и применение бороволокнитов.
контрольная работа [79,3 K], добавлен 12.12.2011
Крупные изобретения конца XVIII в. в металлургии. Экономичность процесса производства прессованием профилей сложной формы и сечений. Упругая, пластическая и холодная деформация металла. Классификация методов обработки металлов давлением. Роль силы трения.
Целью данной работы является определение металлов и их роли в биохимических процессах живых организмов.
1. изучить литературу по данной теме
2. Выявить роль металлов в биохимических процессах
3. Провести исследование на наличие металлов в продуктах питания и в организме человека.
II. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
1. Элементарный состав организма человека
Совокупная массовая доля макроэлементов в организме человека составляет примерно 99,5%,. Макроэлементами принято считать те химические элементы, содержание в организме которых более 0,005% массы тела. К макрометаллам относятся натрий, магний, калий и кальций.
Микроэлементами называются химические элементы, содержащиеся в организме в очень малых количествах. Их содержание не превышает 0,005% массы тела, а концентрация в тканях - не более 0,000001%. Среди всех микроэлементов в особую группу выделяют так называемые незаменимые микроэлементы. Незаменимыми микроэлементами являются: железо, медь, марганец, цинк, кобальт, молибден, хром.Важные микроэлементы - микрометаллы, регулярное поступление которых с пищей или водой в организм абсолютно необходимо для нормальной его жизнедеятельности. Незаменимые микроэлементы входят в состав ферментов (пепсин, амилаза кишечника - трипсин), витаминов (тиамин, рибофлавин), гормонов (тироксин, инсулин) и других биологически активных веществ.
Макро и микро элементы играют важную роль в биологических процессах живых организмов.
2. Биологическая роль основных макро и микро металлов
В последние годы все сильнее подтверждается важная биологическая роль большинства металлов. Многочисленными исследованиями установлено, что влияние металлов весьма разнообразно и зависит от содержания в окружающей среде и степени нуждаемости в них организма человека.
Самые распространенные макрометалы-это Ca-кальций, Mg-магний, Na-натрий.
Значительное количество кальция входит в состав живых организмов. Так, гидроксилапатит Ca5(PO4)3(OH), - основа костной ткани позвоночных, в том числе и человека, а из карбоната кальция CaCO3состоят раковины и панцири многих беспозвоночных, яичная скорлупа и др. Кальций - биогенный элемент, постоянно присутствующий в тканях и живых организмов. Он являеться важным компонент минерального обмена животных и человека. Содержание Ca в организме составляет около 1700г на 70кг массы. Ионны Ca 2+ участвуют в сокращении мышц, функционировании нервной системы. От содержания ионнов Ca 2+ зависит проницаемость клеточных мембран. Кальций нужен для роста костей и зубов, образования молока у кормящих женщин, регулирования нормального ритма сокращений сердца, а также осуществления процесса свёртывания крови.
Магний – важный биоэлемент. Ионны Mg 2+ образуют в клетках комплексы с нуклеиновыми кислотами, участвуют в передаче нервного импульса, сокращении мышц, метаболизме углеводов. Магний можно назвать центральным элементом энергетических процессов. Избыток магния играет роль депрессора нервного возбуждения, а так же может вызвать наркотическое состояние, недостаток – вызывает судороги.
Натрий – металл, играющий ключевую роль в регулировании жидкостного обмена и регуляции осмотического давления и водного обмена, а так же оказывает значительное влияние и на белковый обмен. В организме человека натрий выполняет функции:
ü Поддержание осмотического давления и рН среды.
ü Формирование потенциала действия путем обмена с ионами калия.
ü Транспорт углекислого газа.
Потребность в натрии существенно возрастает при сильном потоотделении в жарком климате или при больших физических нагрузках. Содержание природного натрия в пище относительно невелико от 15 до 80 мг. Однако в этих количествах натрий находится практически во всех пищевых продуктах.
Основные микрометаллы это: Fe-железо,Zn-цинк,Mn-марганец.
Железо – один из наиболее широко распространенных в природе металлов. Железо незаменимо в процессах кроветворения и внутриклеточного обмена. Этот элемент входит в состав гемоглобина крови, отвечающего за транспорт кислорода. Из 4 г железа, содержащегося в организме взрослого человека, большая примерно 55-60% запасов железа в организме приходится на гемоглобин, около 15%- 24% - активное железо, входящее в состав различных гемопротеидов, участвует в формировании красящего вещества мышц (миоглобина). Остальная часть железа (примерно 21%) откладывается "про запас" в печени и селезенке.
Цинк присутствует во всех органах, тканях, жидкостях и секретах организма. Более 95% всего цинка содержится в клетках. Цинк сосредоточен в основном в коже, волосах и костной ткани. Цинк участвует практически во всех стадиях роста клеток. Цинк необходим для нормального роста и развития, полового созревания, а в дальнейшем - для поддержания репродуктивной функции, а также для нормального кроветворения и заживления ран. Цинк играет важнейшую роль в процессах регенерации кожи, роста волос и ногтей, секреции сальных желез. Немаловажную роль он играет в переработке организмом алкоголя, поэтому недостаток цинка может повышать предрасположенность к алкоголизму (особенно у подростков). Цинк укрепляет иммунную систему организма.
В организме взрослого человека содержится 12- 20 мг марганца. Наибольшая концентрация марганца в костях, головном мозге, печени, почках, поджелудочной железе. Суточная потребность взрослого человека в марганце составляет 2-10 мг.В организме марганец играет важную роль.
Основные биологические функции марганца:
ü Препятствует свободно-радикальному окислению, обеспечивает стабильность структуры клеточных мембран.
ü Обеспечивает нормальное функционирование мышечной ткани.
ü Участвует в обмене гормонов щитовидной железы (тироксин).
ü Обеспечивает развитие соединительной ткани, хрящей и костей.
ü Повышает интенсивность утилизации жиров.
ü Снижает уровень липидов в организме.
ü Противодействует жировой дегенерации печени.
ü Участвует в регуляции обмена витаминов: С, Е, группы В, холина, меди.
ü Участвует в обеспечении полноценной репродуктивной функции.
ü Необходим для нормального роста и развития организма.
В организме взрослого человека содержится 70-120 мг меди. В крови здорового человека содержится 1250 мг/л меди. Суточная потребность организма в меди 0,7 - 5 мг; незначительная часть ее поступает с воздухом, основная - с пищей и водой.. В токе крови медь переносится главным образом белком церулоплазмином. После усваивания меди кишечником она транспортируется к печени с помощью альбумина. Медь встречается в большом количестве ферментов, например, в цитохром-с-оксидазе, в содержащем медь, и в переносящем кислород белке гемоцианине.
3. Поступление металлов в организм человека
Живой организм-это открытая система, которая получает из окружающей среды все необходимое для жизнедеятельности. Все металлы поступают в организм с продуктами питания. В продуктах раличное содержание металлов.
Содержание природного натрия в пище относительно невелико от 15 до 80 мг. Однако в этих количествах натрий находится практически во всех пищевых продуктах.
Практически из всех продуктов железо усваивается очень плохо (иногда в организм попадают лишь доли процента железа, содержащегося в пище). Из мясных продуктов усваивается легче. Больше всего железа в мясе млекопитающих – говядине. Наиболее богаты железом: персики, абрикосы, зелень петрушки, яблоки, овсяная крупа, горох, листовая зелень.
Основными продуктами, в которых содержание цинка максимально, являются сыр, мясо птицы, орехи, зерновые и бобовые. Также много цинка в мясе гусей, фасоли, горохе, говядине, свинине, курице, рыбе, говяжьей печени, а также в молоке, яблоках, груше, картофеле, капусте, свекле и моркови.
Много марганца содержится в ржаном хлебе, пшеничных и рисовых отрубях, сое, горохе, картофеле, свекле, помидорах. Очень богаты марганцем кофе и чай. Сравнительно богаты этим микроэлементом крупы в первую очередь овсяная и гречневая.
Самые богатые источники молибдена: молоко и молочные продукты, бобы, капуста, крыжовник, черная смородина, мясо внутренних органов (печень и почки), хлебные злаки и выпечка.
Больше всего кобальта содержат говядина, молоко, редис, капуста, петрушка, чеснок, свежий огурец, черная смородина, клюква, репчатый и зеленый лук, свекла, говяжья и особенно телячья печень.
Практическая работа.
а) Обнаружение ионов кальция в костной ткани.
В колбу поместили 5 г. костной ткани, прилили к ней 25 мл 0,5%-ного раствора серной кислоты и оставили на сутки. В течении этого времени всем неорганические вещества, содержащиеся в костной ткани, растворились. Затем мы отфильтровали 5 мл смеси в колбу, а затем добавили 4 капли раствора оксалата аммония. Выпал белый осадок оксалата кальция. Формула:
Ca HPO+ (NH) C O=Ca C O + (NH) HPO
Выпал белый осадок.
Вывод: в костной ткани находятся ионы кальция.
б) Выявление роли ионов кальция в свертывании крови.
В сущности процесс свертывания крови состоит в превращении фибриногена в фибрин, для этого процесса необходим фермент тромбин, который образуется из протромбина в присутствии ионов кальция.
В 2 пробирки налили по 2 мл крови, к которым добавили оксалат натрия для освобождения ионов кальция с целью предотвращения свертываемости крови. Одну пробирку оставили в качестве контрольной, к другой же добавили 0,5 мл 2% - ного раствора хлорида кальция-СаCI .Через 13 минут образовался сгусток фибрина, то есть произошло свертывание крови.
Вывод: ионы кальция участвуют в свертывании крови.
Разложение пероксида водорода каталазой крови.
В цилиндр налили 15 мл 1%-ного раствора пероксида водорода и добавили 1 мл крови. Происходит бурная рякция выделяеться ксслород:жидкость вспениваеться и пена заполняеть весь цилиндр,а ее излишки вышли за грани колбы.Этот опыт демонстрирует одну из биологических функции железа.По химической природе каталаза-геминовый фермент,содержащии железо.
Вывод: перекись водорода разлагаеться каталазой крови.
Определение наличия металлов в мололке методом колоночной хромотографии.
Мы приготовили колонки для работы, закрепили в вертикальном положении, а под носики колонок поставили колбы для сбора фильтратов. В колонки я добавила окись алюминия высотой 2 сантиметра. Для уплотнения слоя в колонку добавили 10 мл дистелиролваной воды.50 мл молока упарили до объема 10 мл. Прилила исследуемый раствор молока в колонку и установила скорость вытекания раствора-1 капля в секунду.
Уравнение качественных рякций на обнаружение ионов:
1) 4FeCI+3K (Fe (CN)) =Fe (Fe (CN)) +12KCI
В результате чего появилось синее окрашивание при взаимодействии с гексацианоферра́та кальция.
2) 2CuSO+4K (Fe (CN)) =Cu (Fe (CN)) +4K
Ионны кальция при взаимодействии с гексацианоферра́том кальция дают кекациан меди бурого окрашивания.
Ионы кольбата при взаимодействии с ионами аммиака дают розовую окраску гексалиаката кольбата.
Вывод: молоке методом колоночной хромотографии были обнаружены ионы железа, кальция, кольбата.
Обнаружение металлов в водном растворе.
Вода – это своеобразный раствор, в котором находяться металы в виде катионов. Это могут быть катионы макрометаллов(Na,Mg,Ca),так и микрометаллов(Fe,Zn,Cu).
Обнаружение железа-Fe.
В щелочной среде сульфосалициловая кислота с железом (Fe2+ и Fe3+) образует комплексное соединение желтого цвета. Окраска устойчива и позволяет определять железо по окраске.
К 25 мл пробы добавить 1 мл NH4Cl (хлористого азота) , 1 мл сульфосалициловой кислоты (20%), 1мл аммиака (10%). Через 15 минут окраска раствора приобретет желтый цвет.
Ввывод: в воде присутствуют ионы железа
Обнаружение кальция-Ca.
1. Раствор NaOH 1 н 40 г едкого натра растворяют в дистиллированной воде и разбавляют до 1 л.
2. Мурексид, твердая смесь. 0,2 г мурексида смешивают со 100 г хлорида натрия и растирают в тонкий порошок.
3. Трилон , 0,1 % раствор.
В колбу для титрования отбирают пипеткой 100 мл воды, содержащей не больше 15 мг кальция, или меньшее количество пробы, доведенное до объема 100 мл дистиллированной водой. Прибавляют 2 мл 1 н раствора едкого натра и 0,1ч0,2 г мурексида, после чего медленно титруют раствором трилона Б до по явления интенсивной фиолетовой окраски.
Вывод: в воде нами были обнаружены ионны кальция.
III. Выводы
· Каждому человеку нужны знания о содержании биогенных элементов в продуктах питания.
· Важно знать, что правильное питание - залог здоровья и долголетия.
· Неорганические соединения, составляющие только 6% от общего веса человека,
· являются незаменимыми веществами.
· Все химические элементы делятся на макро-, микро элементы.
· Любое изменение содержания химических веществ, как в сторону увеличения, так и уменьшению ведет к нарушению обмена веществ.
IV. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
V. Список литературы
Роль металлов в развитии и становлении технической культуры человечества исключительно велика. Твердость, пластичность, ковкость, сделали их незаменимым материалом для изготовления орудий труда и производства. Исторически сложившиеся названия >, > говорят о сильном влиянии металлов и их сплавов на все направления развития производства. Позже были открыты электрические и магнитные свойства металлов и наступил >, а затем - >. Близкие перспективы электроники - это полная автоматизация производства, создание > машин, роботов, успешное завоевание космоса.В нашей повседневной практике мы ежеминутно встречаемся с металлами. Мы нажимаем кнопку выключателя, и электроны начинают бег по металлическим проводникам, попадая в металлические детали лампочки, или плитки, или электромотора. Электроны пришли в движение потому, что где-то на электростанции работает генератор, в котором металлический ротор вращается в магнитном поле, усиленном за счет удивительных свойств металла - железа. Выглянув на улицу, мы видим сотни автомашин, каждая из которых сделана из металла. Мы видим стальные мосты, стальные рельсы, мачты электропередач, трамваи и, наконец, самолеты, в конструкциях которых использованы алюминий, железо, медь, хром, ванадий и титан. Везде металлы!
Металлы и их сплавы широко применяются для изготовления инструментов (их рабочей части). В основном это инструментальные стали и твёрдые сплавы. В качестве инструментальных материалов применяются также алмаз, нитрид бора, керамика.
Благодаря таким свойствам, как прочность, твёрдость, пластичность, коррозионная стойкость, жаропрочность, высокая электрическая проводимость и многое др. , металлы играют громадную роль в современной технике, причём число металлов, находящих применение, постоянно растет. Характерно, что до начала 20 в. многие важнейшие металлы - Al, V, W, Mo, Ti, U, Zr и др. - либо не производились вообще, либо выпускались в очень ограниченных масштабах; такие металлы, как Be, Nb, Ta, начали сравнительно широко использоваться лишь накануне 2-й мировой войны 1939 - 45. В 70-х гг. 20 в. в промышленности применяются практически все металлы, встречающиеся в природе.
Все металлы и образованные из них сплавы делят на чёрные (к ним относят железо и сплавы на его основе; на их долю приходится около 95% производимой в мире металлопродукции) и цветные, или, точнее, нежелезные (все остальные металлы и сплавы). Большое число нежелезных металлов и широкий диапазон их свойств не позволяют классифицировать их по какому-либо единому признаку. В технике принята условная классификация, по которой эти металлы разделены на несколько групп по различным признакам (физическим и химическим свойствам, характеру залегания в земной коре), специфичным для той или иной группы: лёгкие металлы (например, Al, Mg), тяжёлые металлы (Cu, Pb и др. ), тугоплавкие металлы (W, Mo и др. ), благородные металлы (Au, Pt и др. ), рассеянные металлы (Ga, In, TI), редкоземельные металлы (Sc, Y, La и лантаноиды), радиоактивные металлы (Ra, U и др. ). Металлы, которые производят и используют в ограниченных масштабах, называются редкими металлами. К ним относят все рассеянные, редкоземельные и радиоактивные металлы, большую часть тугоплавких и некоторые лёгкие металлы.
Большая способность металлов к образованию многочисленных соединений разного типа, к различным фазовым превращениям создаёт благоприятные условия для получения разнообразных сплавов, характеризующихся требуемым сочетанием полезных свойств. Число используемых в технике сплавов превысило уже 10 тыс. Значение сплавов как конструкционных материалов, электротехнических материалов, материалов с особыми физическими свойствами непрерывно возрастает. В то же время в связи с развитием полупроводниковой и ядерной техники расширяется производство ряда особо чистых металлов (чистотой например, 99,9999% и выше).
Многообразие металлов предопределяет большое число способов их получения и обработки. Взаимосвязь состава, строения и свойств металлов и сплавов, а также закономерности их изменения в результате теплового, химического или механического воздействия изучает металловедение.
"Крылатый металл", любимец авиаконструкторов. Чистый алюминий втрое легче стали, очень пластичен, но не очень прочен.
Чтобы он стал хорошим конструкционным материалом, из него приходится делать сплавы. Исторически первым был дуралюмин (дюралюминий, дюраль, как мы его чаще всего зовем) - такое имя дала сплаву немецкая фирма, впервые его предложившая в 1909 году (от названия города Дюрен). Этот сплав, кроме алюминия, содержит небольшие количества меди и марганца, резко повышающие его прочность и жесткость. Но есть у дюраля и недостатки: его нельзя сваривать и сложно штамповать (нужна термообработка). Полную прочность он набирает со временем, этот процесс назвали >, а после термообработки состаривать сплав нужно заново. Поэтому детали из него соединяют клепкой и болтами.
2.Незаменимый элемент любых инженерных конструкций. Железо в виде разнообразных высокопрочных нержавеющих сталей - второй по применению металл в ракетах.
Везде, где нагрузка не распределена по большой конструкции, а сосредоточена в точке или нескольких точках, сталь выигрывает у алюминия.Сталь жестче - конструкция из стали, размеры которой не должны "плыть" под нагрузкой, получается почти всегда компактнее и иногда даже легче алюминиевой. Сталь гораздо лучше переносит вибрацию, более терпима к нагреву, сталь дешевле, за исключением самых экзотических сортов, сталь, в конце концов, нужна для стартового сооружения,
3 Медь.Основной металл электро- и тепловой техники. Ну разве не странно? Довольно тяжелый, не слишком прочный, по сравнению со сталью - легкоплавкий, мягкий, по сравнению с алюминием - дорогой, но тем не менее незаменимый металл.
Металлы очень легко накапливаются в почве, но как тяжело удаляются: период полуудаления из почвы цинка - до 500 лет, свинца - до нескольких тысяч лет. Особенны, опасны загрязнения изотопами металлов, которые к тому же являются радиоактивными. Так изотопы стронция откладываются в костях, цезий - в мышцах. После Чернобыльской катастрофы большие площади заражены не только на Украине, но даже в Мордовии. Радиоактивные изотопы, накапливаясь в почве, попадают затем в растения, а вместе с растительной пищей попадают в организм человека.
Среди самых актуальных категорий в системе ценностей общества лидирующую позицию в настоящее время занимает вопрос сохранения и укрепления здоровья человека. Организм человека – это сложная биохимическая система, которая не может функционировать самостоятельно, без взаимосвязи с окружающей средой. От того, какая будет окружающая среда, что будет из неё попадать в организм с воздухом, водой, пищей, во многом будет зависеть здоровье человека.
Совсем недавно научная мысль была взволнована проблемой нехватки металлов не только в окружающей среде, но и в организме человека, ибо без металлов нет жизни, так как металлы входят в состав главнейших физиологических регуляторов и без них не возможен обмен веществ.
Сегодня человечество, выкачивая металлы из земных недр, всё больше окружая себя механизмами, металлическими изделиями, создавая огромные индустриальные центры, тем самым выдвигает новую, не менее важную проблему. Металлы – уже не недостаток, а явный избыток и к тому же опасный загрязнитель окружающей среды. Многие из них, особенно тяжёлые металлы, способны накапливаться в организме, вызывая различные заболевания.
В связи с этим мы считаем актуальной проблему содержания металлов в организме, поэтому целью нашей работы является изучение двойственной роли металлов.
1. Изучить содержание металлов в организме человека.
2. Раскрыть биологическую роль металлов.
3. Рассмотреть влияние недостатка и избытка металлов на здоровье человека.
4. Перечислить источники поступления металлов в организм человека.
Объект: металлы как химические элементы.
Предмет: биологическая роль металлов.
Вид проекта: информационный.
Методы исследования: анализ, обобщение, систематизация.
Содержание металлов в организме человека
В любом живом организме, в том числе и в организме человека, непрерывно протекает множество химических ре акций. Можно сказать, что каждая живая клетка представляет собой микроскопическую химическую лабораторию.
Совокупность всех химических изменений и всех ви дов превращений веществ и энергии в организме называ ется обменом веществ, или метаболизмом. Обмен веществ обеспечивает развитие, жизнедеятельность и самовоспро изведение организмов, их связь с окружающей средой и адаптацию к изменениям внешних условий.
В обмене веществ участвуют и неорганические, и орга нические вещества. Химические элементы, которые об разуют эти вещества, называются биогенными элемента ми.
Часто говорят, что в организме человека содержится вся таблица химических элементов Д.И. Менделеева. И это не далеко от истины: в организме человека обнаружено более 80 химических элементов.
Классификация элементов по биологической роли осуществляется следующим образом.
Первая группа - так называемые элементы-органогены (элементы жизни) , которые образуют важ нейшие вещества организма – воду, белки, углеводы, жиры, витамины, гормоны и др. К органогенам относят ся 6 химических элементов: углерод С, кислород О, водо род Н, азот N , фосфор Р, сера S . Их общая массовая доля в организме человека составляет примерно 97,3%.
Все элементы-органогены являются неметаллами.
Вторая группа – элементы, роль и значение которых для жизнедеятельности организма известны (кроме элементов, входящих в первую группу). Эта группа постоянно расширяется по мере развития науки.
Массовая доля (в %)
Масса (в г/70 кг)
Третья группа – элементы, роль которых ещё не ясна, и токсичные элементы ( Cd , Hg , Tl , Pb и другие).
В зависимости от массовой доли в организме все био генные элементы делятся на:
а) макроэлементы (массовая доля в организме больше 10 -2 %, или больше 7 г);
б) микроэлементы (массовая доля в организме меньше 10 -2 %, или меньше 7 г).
Химические элементы концентрируются в организме человека неравномерно. Большинство микроэлементов накапливаются в печени, костной и мышечной тканях. Это депо (запасники) микроэлементов. Сейчас, анализируя химический состав некоторых частей человеческого организма (крови, желудочного сока, волос и т. д.), учёные делают вывод не только о физиологическом, но и о психическом состоянии организма. Известно, что при стрессе содержание цинка в крови возрастает. Повышение содержания Ni и Mn в крови происходит незадолго до инфаркта.
Методом масс-спектроскопии было определено содержание микроэлементов в волосах. У агрессивных людей (как взрослых, так и подростков) в волосах обнаруживается повышенное содержание Pb , Fe , Cd , Ca , Cu и пониженное Zn , Li , Co .
Химический состав организмов есть отражение химического состава окружающей их естественной среды и количественное содержание тех или иных химических элементов в живом веществе зависит от величины относительных атомных масс, радиусов атомов.
Химическое загрязнение природной среды отрицательно сказывается на жизнедеятельности биологических систем и здоровье человека, поэтому важно знать ряд закономерностей, позволяющих предположить реакцию организмов на изменение качественного состава внешней среды, возможные негативные процессы, влекущие за собой болезни и даже гибель особи. Эти закономерности касаются распространения элементов в природе, концентрации их в живых организмах, доли участия в обмене веществ (метаболизме), проявления токсичности и конкурентных отношений.
С возрастанием атомного номера (или относительной атомной массы) снижается содержание элементов в природе, а, следовательно, и в живом организме и уменьшается доля их участия в обмене веществ, но возрастает токсичность элементов (в соединениях, а для некоторых элементов и в виде простых веществ, например для ртути: пары её ядовиты).
Элемент этой же группы – барий даже в небольших количествах опасен для организма. Водорастворимые соли бария – хлорид, нитрат, сульфид - очень ядовиты. При остром отравлении ими поражаются нервная система, сосуды, а при хроническом – костная ткань, костный мозг, печень. Барий вытесняет из костей кальций и фосфор, что приводит к нарушению кальциевого обмена и тяжёлому поражению костной ткани, известному под названием уровской болезни (размягчение костей).
Элементы-аналоги в природной среде вступают в конкуренцию и могут взаимозаменяться в живых организмах, оказывая тем самым влияние на структуру биомолекул, их биохимическую активность, на биохимические процессы.
Примерами конкурентных пар, возникающих при загрязнении природной среды, могут служить: Ca – Ba , Zn – Hg , Fe – Ni ( Co ), S – Se , Ni – Cd , Zn – Cd , Al – Ca , Al – Fe , Mg – Mn , K – Li , K – Tl , Ca – Sr , Ni – Cu .
Таллий – биологический конкурент калия, заменяет его в клеточных мембранах, поражает центральную и периферическую нервную систему, желудочно-кишечный тракт и почки.
Кальций при его недостатке в почве заменяется в организме человека на стронций. Ионы стронция настолько близки по характеристикам к ионам кальция, что включаются в обмен веществ вместе с ними, но, обладая большей скоростью обмена и значительно отличаясь по размеру, они постепенно нарушают нормальную кальцификацию скелета. Особенно опасна замена кальция на стронций-90, в огромных количествах накапливающегося в местах ядерных взрывов (при испытании ядерного оружия) или при авариях на АЭС. Этот радионуклид разрушает костный мозг.
Такая взаимозаменяемость наблюдается всегда при недостатке в почве одних элементов и повышенном содержании (при загрязнении среды) других. Этот процесс объясняется, прежде всего, аналогичным строением атомов элементов, сходными химическими свойствами и близкими величинами радиусов ионов.
Биологическая роль металлов
Рассмотрим биологическую роль основных металлов жизни.
Биологическая роль натрия
В организме натрий находится в виде ионов и является основным внеклеточным ионом. Натрий поддерживает постоянство осмотического давления крови, необходимое для нормальной жизнедеятельности клеток тканей. Участвует в регулировании водного обмена. Активизирует пищеварительные ферменты, регулирует работу нервной и мышечной тканей.
Биологическая роль калия
В организме человека калий находится в виде ионов, которые являются внутриклеточными ионами – 98% от общего количества калия находится внутри клеток, 2% – во внеклеточной жидкости .
Калий регулирует кислотно-щелочное равновесие крови. Участвует в передаче нервных импульсов. Активизирует работу ряда ферментов. Обладает защитными свойствами против нежелательного действия натрия и нормализует давление крови. Оказывает противосклеротическое действие.
Биологическая роль магния
Участвует в формировании скелета; в работе нервных клеток, усиливает процессы торможения в коре головного мозга; успокаивающе действует на нервную систему. Является катализатором ферментативных процессов. Влияет на обмен углеводов и энергетический обмен. Оказывает антисептическое и сосудорасширяющее действия, понижает артериальное давление и содержание холестерина в крови. Благотворно действует на органы пищеварения: стимулирует выделение желчи; способствует сокращению желчного пузыря; усиливает активность желудка и кишечника; предупреждает рак; восстанавливает седые волосы.
Биологическая роль цинка
Регулирует рост человека, стимулирует деление клеток. Предохраняет печень и желчь от воздействия вредных веществ. Предупреждает диабет (т.к. образует соединения с гормоном инсулином, регулирующим углеводный обмен). Обеспечивает нормальное функционирование органов чувств человека.
Биологическая роль меди
Является составной частью 11 ферментов, необходима для образования гемоглобина, т.к. она активизирует железо, в противном случае оно не может участвовать в образовании гемоглобина. Стимулирует кроветворную функцию костного мозга. Необходима для правильного обмена витаминов групп А, В, С, Е, Р; обладает инсулиноподобным действием и влияет на энергообмен. Необходима для процессов роста и развития, её значительная часть захватывается из материнского организма плодом в период внутриуторобного развития.
Биологическая роль железа
Железосодержащие белки выполняют различные жизненно важные функции: гемоглобин транспортирует кислород от лёгких к тканям всех органов; миоглобин запасает его в мышцах в связанном виде; цитохромы обеспечивают тканевое дыхание. Железо участвует в построении клеточного ядра.
Биологическая роль кальция
Является строительным материалом для образования костей и зубов. Важен для регуляции процессов роста и деятельности клеток всех видов тканей. Влияет на обмен веществ. Необходим для нормальной деятельности мышечной и нервной систем. Обеспечивает нормальную свёртываемость крови. Оказывает протии
вовоспалительное действие. Обеспечивает устойчивость организма к внешним неблагоприятным факторам: резкой смене погоды и инфекциям.
Влияние недостатка и избытка металлов на здоровье человека
Как недостаток, так и избыток металлов в организме отрицательно сказывается на состоянии здоровья человека.
В организме взрослого человека содержится около 100 г натрия. Для восполнения естественной убыли натрия из организма человек ежедневно должен потреблять с пищей 6-8 г NaCl .
Недостаток натрия может наступить при длительной рвоте или поносе, что повлечёт за собой уменьшение объёма крови и низкое артериальное давление. Усвоение натрия снижается при сильном потоотделении (в условиях жаркого климата), а также при больших физических нагрузках.
При из менении содержания ионов натрия в организме происхо дят нарушения функций нервной, сердечнососудистой систем, гладких и скелетных мышц.
Избыток ионов на трия в клетках коры головного мозга вызывает угнетение деятельности ЦНС, т. е. депрессию. Избыток ионов натрия в организме человека чаще всего обусловлен чрезмерным потреблением поваренной соли. Это приводит к нарушению водного обмена, возникают отёки ног и лица, страдает сердце и почки, может развиться гипертония.
При недостатке калия наблюдается мышечная слабость, вялость кишечника, нарушение сердечной деятельности, плохая передача нервных импульсов. Может наступить внезапная смерть при увеличении нагрузок. Снижают усвоение калия мочегонные средства (диуретики).
При избытке калия в организме угнетены основные функции сердца: уменьшение возбудимости сердечной мышцы, урежение ритма сердечных сокращений, ослабление силы сокращений сердца. В больших концентрациях ионы калия вызывают остановку сердца.
От недостатка магния наблюдается ничем необъяснимое чувство внутреннего беспокойства, стресс, нарушение сердечного ритма, мышечное подёргивание, судороги мышц (ночные судороги икроножных мышц), покалывание в кончиках пальцев. Возможны головокружение, шум в голове и ушах, постоянное чувство усталости.
Повышенное содержание ионов магния приводит к нарушению минерального обмена, падению содержания кальция и неорганического фосфора в сыворотке крови и увеличению в ней концентрации ионов магния. С нарушением обмена магния связывают повышенную смертность от сердечно-сосудистых заболеваний и болезней желудочно-кишечного тракта.
Недостаток цинка характеризуется медленным заживлением ран, выпадением волос, ухудшением памяти, снижением внимания, остроты зрения, вкуса, обоняния, бесплодием у мужчин. При дефиците цинка организм легче подвергается таким заболеваниям, как сахарный диабет и язвенная болезнь. Дефицит цинка в последнем периоде беременности матери может способствовать неврологическим аномалиям ребенка.
При тиреотоксикозе увеличивается количество цинка в тканях щитовидной железы. При передозировке цинка наблюдаются приступы слабости, опасность отравления. Цинк – конкурент ряда металлов, например, кальция. В этом случае падает содержание кальция в крови, костях, нарушается усвоение фосфора, в результате развивается остеопороз (ломкость костей). В высоких концентрациях цинк – мутаген и онкоген.
Избыток меди в различных тканях приводит к тяжёлым и часто необратимым заболеваниям. Накопление меди в печени и мозге приводит к болезни Вильсона (гепатоцеребральная дистрофия).
При недостатке железа возникает заболевание железодефицитная анемия, или малокровие. Признаки заболевания: зеленовато-бледный цвет лица, слабость, головокружение, обмороки, плохой аппетит.
Соединения железа ( II ) более токсичны, чем соединения железа ( III ). Вдыхание пыли, содержащей соединения железа, приводит к заболеванию лёгких, сердечно-сосудистой дистонии, к снижению секреции желудка, изменению состава крови, возникновению стоматита, гастрита. Отложение железа в тканях в виде нерастворимого соединения гемосидерина приводит к заболеванию гемосидероз.
Поступление в организм в очень больших дозах сопровождается увеличением содержания кальция в крови, усилением кальцификации и ослаблением регенерации тканей. При этом увеличивается выведение кальция с мочой, что вызывает цистит. Если кальций попадает в организм в виде цементной пыли, то страдают органы дыхания, у детей снижается возбудимость центральной нервной системы и обонятельного анализатора.
Источники поступления металлов в организм человека
Таблица 2 - Источники поступления металлов в организм человека
Название металла
Источники металлов
Поваренная соль, петрушка, перловка, рис, пшено, овсянка, картофель, сельдерей, морковь, свёкла, цикорий, горох, фасоль стручковая, морская капуста, раки, крабы, свинина, говядина, яйцо куриное, молоко коровье, креветки, камбала, говяжий мозг
Чай, соя, какао, отруби пшеничные, бобовые культуры, орехи, сухофрукты, семена, зелень чеснока и черемши, листовые овощи, злаки, грибы, бурый рис, бананы, капуста брюссельская, гранат, ревень, тыквенное и кунжутное масло, морская капуста, манго, виноградный и яблочный сок, цельное молоко, сыр, морская рыба
Пшеничные отруби, тыквенные семечки, кунжутное семя, миндаль, кедровые орехи, арахис, грецкие орехи, шпинат, фасоль, финики сушёные, семена подсолнечника
Говядина, баранина, индейка, свинина, креветки, окунь, килька, минтай, щука, молоко сгущенное, сыр голландский, пармезан, чеддер, творог, яйцо куриное, молоко коровье, козье, горох, крупа овсяная, рис, пшено, соя, фасоль, макароны, мука пшеничная, абрикос, имбирь, банан, базилик, чеснок, петрушка, тыква
Печень, арахис, фундук, креветки, горох, чечевица, фасоль, гречневая крупа, овсяная крупа, рис, пшеничные изделия, грецкие орехи, фисташки, осьминоги
Печень свиная, бобы, грибы, пивные дрожи, какао, тыквенные семечки, говядина, зелень, пшеничные зародыши, чечевица, семена подсолнечника, шпинат, топинамбур, ржаной хлеб, морская рыба, сало
Сметана, сыр, йогурт, консервированный лосось и сардины, фасоль, чечевица, миндаль, сывороточный протеин, шпинат, капуста, петрушка, укроп, ревень, мука, кукурузная мука, амарант, апельсиновый сок, коровье молоко, инжир,
Как недостаток, так и избыток металлов в организме отрицательно сказывается на состоянии здоровья человека.
Проанализировав состав продуктов, выяснили, что металлы содержатся как в растительной, так и в животной пище. Для поддержания здоровья человека, нужно употреблять разнообразную пищу, богатую как макро-, так и микроэлементами.
Список использованных источников
4. Егоров, А.С. Химия внутри нас: Введение в бионеорганическую и биоорганическую химию [Текст] / А.С. Егоров, Н. М. Иванченко, К. П. Шацкая. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2004. – 192 с.
6. Металлы в природе, их биологическая роль [Электронный ресурс]. – Режим доступа: zodorov . ru › metalli - v … ih - biologicheskaya - role . html (дата обращения: 12.01.2020).
8. Пустовалова, Л. М. Основы биохимии для медицинских колледжей [Текст] / Л. М. Пустовалова. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2003. – 448 с.
Читайте также: