Лекция на тему :«Важнейшие соединения металлов и неметаллов в природе и хозяйственной деятельности человека»

ТЕМА: «Важнейшие соединения металлов и неметаллов в природе и хозяйственной деятельности человека»
В организме человека находятся 81 химический элемент из 92,  встречающихся в  природе. Организм человека состоит на 60% из воды, 34% приходится на органические вещества и 6% - на неорганические.
 Человеческий организм - сложная химическая лаборатория. Трудно себе представить, но ежедневно наше самочувствие,  настроение и даже аппетит могут зависеть от минеральных веществ. Без них бесполезными оказываются витамины, невозможны синтез и распад белков, жиров и углеводов.   Например, если вес человека составляет 70 кг, то в нем содержится (в граммах): кальция - 1700, калия - 250, натрия - 70, магния - 42, железа - 5, цинка - 3.   Очевидно, что металлы необходимы клеткам тела человека для нормальной жизнедеятельности. Как избыток, так и недостаток металлов оказывает отрицательное влияние на организм, а некоторые металлы могут оказывать на него токсичное действие.
Роль химических элементов.
Земную кору составляют сравнительно небольшое число химических элементов. Около ½ масса земной коры приходится на кислород. Более ¼ - на кремний. Всего 18 элементов; O, Si, AL, Fe, Ca, K, Mg, H, Ti, C, Cv, P, U, Mn, F, Ba, Na, K составляют 99,8% массы земной коры. Из них на 8 элементов приходится 98% - это O, Si, AL, Fe, Ca, K, Mg, Na. Тогда как в живых организмах 6 элементов – это O, S, C, P, Н, N на их долю приходится 97,4% массы организмов. Эти элементы называют органогенами.
С химической точки зрения отбор элементов при формировании организма сводится к отбору тех из них, которые способны к образованию прочных, но в то же время и лабильных связей. Эти связи должны легко подвергаться как гомолитическому (О2 --- О + О ) так и гетеролитическому (Н2О == О +2Н ) разрыву, а также циклизации (6 С --О). Именно поэтому органоген №1 в живой материи – это углерод. Атомы кислорода и водорода гораздо менее лабильны, но и они образуют устойчивую среду для соединений остальных элементов – это воду, тем самым обеспечивают протекание окислительно-восстановительных процессов. Атомы неметаллов (N,P,S) и металлов (Fe, Cu, Mg) отличаются особой лабильностью в образовании различных химических связей. Такие как Si и AL составляющие большую часть земной коры в живых организмах играют второстепенную роль. Теперь дадим им характеристику.
Значение металлов в живых организмах?
Железо. Содержание его в организме. Он входит в состав гемоглобина, является кофактором каталозы – фермента разрушающего пероксид водорода и оберегающего клетки от его повреждающего действия. При недостатке железа нарушается азотистый, жировой и жировой обмен, развивается анемия. У растений заболевание хлороз – обесцвечивание листьев. Ежедневная потребность железа около 12мг.
Кальций потребность для взрослых 0,8 -1г, для детей 0,6 -0,9 г в сутки.
Кальций основной компонент костей. Ионы кальция передают возбуждение на мышечное волокно, вызывая ее сокращение, увеличивает силу сердечных сокращений, повышает фагоцитарную функцию лейкоцитов, активизирует защитную функцию белков, кальций влияет на проходимость сосудов – без этого элемента жиры, липиды и холестерин осели бы на стенках сосудов и закупорили бы их. Он способствует выведению из организма тяжелых металлов. Ионы кальция обеспечивают постоянство осмотического давления крови. Он способствует свертыванию крови при ранениях. В растениях он играет большую роль в работе устьиц. Обмен кальция и его поступления в кость регулируется витамином Д.
При недостатке кальция происходит вымывание его из костей, образуются камни в костях. Никотин, кофеин, алкоголь являются одним из причин недостатка кальция, т.к. способствуют его интенсивному выведению мочой. Недостаток в кальции вызывает увеличение свертываемости крови, уменьшению усвояемости цинка, клетками костной ткани, появление остеоартрита, катаракты, артериального давления.
Калий и натрий элементы биотоков. Так ли это?
Калий участвует в формировании костной ткани, участвует в поддержании нормальной проницаемости наружных мембран, для образования ряда ферментов, для поддержания сердечного ритма, участвует в работе нервной ткани. В человеческом организме до 0,25г. Суточная потребность 2-5г.
Натрий. Суточная потребность 0,1 -3,3 г. Натрий входит внутренний и внешний слой мембраны клетки для возникновения электрического мембранного биопотенциала.
При недостатке натрия возникают колики, судороги, нарушения кровообращения, слабость снижение давления, может быть обморок.
Металлы необходимые для жизнедеятельности человека?
В небольших количествах входит Mn, Co, Ni, Cn, Zn, AL, Cv, Ux потребность колеблется от 300мг до 0,2 мг в сутки. Цинк входит в состав ферментов. Содержание его в человеческом теле 2-3г. Используется для приготовления глазных капель, кожных мазей.
Марганец. Содержание его в человеческом теле 12-20мг. Недостаток его сказывается на рост длинных костей, на мышечный тонус, на образование хрящевой ткани.
Кобальт. Содержание 4-10мг. Он участвует в синтезе мышечных белков, нервных волокон, на усвоение кальция и фосфора, способствует включению иона железа в молекулу гемоглобина. Способствует углеводному обмену.
Никель. Содержание 14мг. В небольших количествах активирует пищеварительные ферменты. Много его в табачном дыме. В больших количествах он притупляет работу пищеварительных ферментов, влияет на зрение (кератины, керато-коньюктивиты). Влияет на работу кроветворительных органов.
Медь участвует в фотосинтезе, участвует в усвоении азота. Содержание меди 80 мг. Участвует в тканевом дыхании, влияет на образование миелина, оказывает влияние на метаболизм витаминов В1, С, Ф, а также усвоение йода. Входит в состав некоторых ферментов. Роль алюминия достаточно не изучена. Известно, что в организме человека больше всего в легких (5,19мг), в костях (0,5мг), в головном мозге (0,25мг), в почках (0,1 мг), в крови (0,06мг).
Тяжелые металлы и почему они опасны?
Тяжелые металлы способны соединятся белком довольно прочно, нарушать тем самым работу ферментов.
Hg – энергично соединяется с группамиHS – сосредотачивается в почках нарушает их работу – отеки.Кадмий – задерживается в почках, печени, поджелудочной железе и щитовидной, нарушая тем самым их работу.
Свинец – вызывает сильнейшее отравление, поражение десен, заболевание почек, нервной системы.
Талий – поражение десен, выпадение волос, нарушается работа желудочно-кишечного тракта, нервной системы, почки.
Хром – в основном через органы дыхания ПДК – 0,0001мг/л. Соединяется с белками содержащими железо, белками печени, костного мозга, легких, вызывая рак легких и различные аллергии.
Название химического элемента Биологическая роль в клетке
УГЛЕРОД Входит в состав всех веществ: скелет их атомов углерода составляет их основу.
КИСЛОРОД Для аэробных организмов служит окислителем в ходе клеточного дыхания, обеспечивая клетку энергией.
ВОДОРОД Входит в состав всех органических веществ клетки. В наибольших количествах содержится в составе воды.
АЗОТ Входит в состав белков, нуклеиновых кислот, аминокислот и
нуклеотидов.
СЕРА Входит в состав серосодержащих аминокислот, витаминов и ферментов.
ФОСФОР Входит в АТФ других нуклеотидов и нуклеиновых кислот. В состав зубной эмали.
МАГНИЙ Входит в состав хлороформа.
КАЛЬЦИЙ Участвует в свертывании крови, участвует в формировании костей и зубов, позвоночников и скелетов беспозвоночных.
ЦИНК Входит в состав ферментов, участвующих в спиртовом брожении, в состав инсулина.
ЖЕЛЕЗО Входит в состав гемоглобина, миоглобина. Хрусталики и роговицу глаз активная деятельность фермента.
ЙОД Входит в состав тироксина – гормона щитовидной железы.
ФТОР Входит в состав эмали зубов.
КАЛИЙ
НАТРИЙ Участвует в проведении нервного импульса. Поддерживает осмотическое давление в клетках