Дайте відповідь на питання:

1. Що таке біогенні елементи, макро- і мікроелементи?

2. Зв’язок між вмістом біогенних елементів в організмі людини та їх вмістом в довкіллі.

3. Як за зміною забарвлення полум’я визначити присутність s-елементів у зразку?

4. Якими якісними реакціями можна визначити присутність K⁺, Na⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Ba²⁺, Sr²⁺.

5. Вміст окремих s-елементів в організмі, їх топографія в тканинах і органах.

6. Природні сполуки s-елементів, їх роль в організмі людини і застосування в медицині.

7. Біороль K⁺, Na⁺ в організмі.

8. Біороль Mg²⁺, Ca²⁺ в організмі.

9. Сполуки s- елементів, які застосовуються як медичні препарати, для рентгенодіагностики. Поняття про фізіологічний розчин.

10. Напишіть рівняння реакцій за схемою перетворень:

CaCaOCa(OH)₂CaCO₃Ca(HCO₃)₂

Na₂ONa₂SO₃Na₂SO₄NaCl

BaBa(OH)₂BaCO₃BaSO₄

11 Заповнити таблицю:

Елемент, вміст в організмі людини, добова потреба	Біологічна роль	Застосування в медицині	Лікарські препарати

Теоретичний матеріал до практичної роботи №2

Тема: Властивості та біологічна роль деяких р-елементів.

План:

1. Органогенні елементи, властивості та медико - біологічна роль.

2. Інші біологічно важливі р – елементи.

1. Органогенні елементи, властивості та біологічна роль.

Органогенні елементи – це перша група хімічних елементів живих організмів (кисень, водень, вуглець, азот).

Подібність елементарного хімічного складу клітин всіх організмів свідчить про єдність живої природи. Разом з тим немає природного хімічного елементу, живих організмів, які б не зустрічалися в тілах живої природи. Цим підтверджується спільність живої і неживої природи.

Найбільший процентний вміст у клітині складають 4 елементи: кисень(65-70%), водень(8-10%), вуглець(15-18%), азот (2-3%). Це так звані органогенні елементи. У цілому вони складають 95-98% загальної маси живого організму, інші елементи (макроелементи) десяті долі процента, а мікроелементи – у кількостях менших 0,01%

Хімічні властивості: Хімічна активність різних алотропних видозмін вуглецю різна. Алмаз і графіт майже не вступають в хімічні реакції. Вони можуть реагувати лише з чистим киснем і тільки за дуже високої температури.

Аморфний вуглець, а також вугілля за звичайної температури досить інертні, але при сильному нагріванні їх активність різко зростає і вуглець безпосередньо сполучається з багатьма елементами. Так, при нагріванні на повітрі вугілля горить, утворюючи діоксид вуглецю: C + O₂ = CO₂

При недостатньому доступі кисню повітря він частково згоряє до монооксиду вуглецю CO, в якому вуглець двовалентний: 2C + O₂ = 2CO

Коли через розжарене вугілля пропускати пари сірки, то утворюється сірковуглець: C + 2S = CS₂

При високій температурі вугілля досить сильний відновник. Воно віднімає кисень від оксидів багатьох металів. Наприклад:

2CuO + C = 2Cu + CO₂↑

Через цю здатність, вугілля широко застосовують у металургії для добування металів із руд.

Ступені окислення +4, −4, рідко +2 (З, карбіди металів), +3 (C₂N₂, галогенциани);

Азот належить до головної підгрупи п'ятої групи періодичної системи Менделєєва. Порядковий номер його 7. Атоми азоту мають на зовнішній електронній оболонці п'ять електронів. Тому вони можуть приєднувати три електрони, яких їм бракує для утворення повністю заповненої вісьмома електронами оболонки, і відновлюватись до іонів N₃− або втрачати п'ять валентних електронів, перетворюючись у позитивно заряджені іони N5+ і проявляючи при цьому свою максимальну позитивну валентність. Атоми азоту також можуть втрачати і меншу кількість електронів, проявляючи при цьому позитивну валентність 1+, 2+, 3+ і 4+ .

Молекули азоту двоатомні, обидва атоми міцно зв'язані між собою трьома спільними електронними парами.

Щоб розкласти молекулу азоту на атоми, треба витратити значну кількість енергії. Тому азот при звичайних умовах хімічно досить пасивний.

При високих температурах, коли молекули N₂ розкладаються і азот переходить в атомарний стан, він порівняно легко вступає в реакції з металами (особливо з найактивнішими), утворюючи так звані нітриди, наприклад:

6Li + N₂ = 2Li₃N (нітрид літію)

3Ca + N₂ = Ca₃N₂ (нітрид кальцію)

При високій температурі, високому тиску і наявності каталізатора нітроген сполучається з гідрогеном з утворенням амоніаку. При температурі електричної іскри (понад 3000 °C) нітроген реагує з оксигеном, утворюючи нестійкий при високій температурі монооксид азоту NO за реакцією:

N₂ + O₂ = 2NO

У природі ця реакція відбувається при грозових розрядах.

Кисень – найпоширеніший хімічний елемент на Землі. Масова частка його в оболонці Землі (атмосфера, гідросфера, літосфера) становить приблизно 52%. У вільному стані, тобто як проста речовина, кисень є в повітрі 21%, міститься в природних водах. Біохімічне самоочищення річкової і морської води відбувається з використанням розчиненого у воді О₂. Зв‘язаний (тобто як хімічний елемент) кисень входить до складу води, піску, глини, гірських порід і мінералів, а також до складу живих організмів (в організмі людини міститься 65% кисню) .

Кисень відіграє особливу роль у природі, він виступає одночасно, як будівник, і як руйнівник. Окислюючи органічні речовини, кисень підтримує дихання, а отже і життя. Енергія що при цьому вивільняється , забезпечує життєдіяльність організмів. Проте, за участю кисню в природі постійно відбуваються і руйнівні процеси: іржавіння металів, горіння речовин, гниття рослинних і тваринних решток.

Фізіологічна дія:атмосферний кисень є життєво важливим для всіх живих організмів (виняток становлять анаеробні бактерії). Він бере участь у процесах дихання. Крізь легені кисень потрапляє у кров, розноситься з нею по всьому організму і в клітинах забезпечує перебіг реакції окислення. Реакції окиснення відбуваються і в рослинах, які також поглинають кисень під час дихання.

В медичній практиці збагачені киснем газові суміші використовуються для вдихання при станах, що супроводжуються кисневою недостатністю: при захворюваннях дихальних шляхів (пневмоніях, набряку легень та інше) серцево-судинної системи (декомпенсація серцевої діяльності, коронарна недостатність та ін.), при хірургічних операціях, що проходять в умовах гіпербаричної оксигенації, при отруєннях вуглекислим газом, синильною кислотою, хлором, фосгеном, при травмах і ураженнях, що супроводжуються порушенням функції дихання і окисних процесів.

В анестезіології кисень широко використовують в суміші із засобами для інгаляційного наркозу, а також призначають в післяопераційний період. Кисень ефективний для лікування гельмінтозів, аскаридозу, трихоцефальозу. Кисень володіє антисептичними властивостями, він використовується для анаеробної інфекції, але тривале вдихання чистого кисню, особливо при його поступленні (якщо перевищує 1 атм.) викликає запалення слизових оболонок дихальних шляхів та інші патологічні зміни в організмі.

Медичний кисень, використовується в суміші з повітрям в концентрації 20-80%. Використовувана поспеціальних показах для інгаляції суміші кисню (95%) з вуглекислим газом (5%) носить назву карбоген.

Випускають медичний кисень в сталевих герметичних балонах, пофарбованих в синій колір. Зберігають в прохолодному місці. Стиснений кисень не має контактувати із жирними речовинами, оскільки швидке окислення їх протікає екзотермічно і може привести до спалаху і вибуху. В аптеках кисень відпускають в спеціальних кисневих подушках.

Водень (або Гідроген, тобто “той, що породжує воду”) – найпоширеніший хімічний елемент у космосі. У міжзоряному просторі атоми водню трапляються в кілька сотень разів частіше, ніж атоми всіх інших елементів разом узяті. Значення водню у Всесвіті винятково велике. Він відіграє роль “космічного палива”, що дає енергію зіркам, у тому числі й Сонцю. На Землі водень трапляється в основному в хімічно зв‘язаному вигляді. Він входить до складу води, органічних речовин, з яких складаються всі живі організми, а також до складу нафти, вугілля, багатьох мінералів природного газу. В організмі людини міститься біля 10% водню. У вільному стані водень на землі трапляється лише у вулканічних газах. Вільний водень міститься в горючих газах, що виділяються з землі. Він утворюється при гнитті і бродінні органічних речовин і тому міститься в шлункових газах людини і тварин. Вміст водню у гідросфері та літосфері Землі становить 1% за масою.

Вуглець – хімічний елемент головної підгрупи 4 групи періодичної системи Д.І. Менделєєва, важливий біологічний елемент, що стоїть в основі всього живого і підтримує його життєдіяльність.

Із атомів вуглецю складається скелет молекул білків, вуглеводів, нуклеїнових кислот, ліпідів, вітамінів, гормонів різних матеріалів та ін. Джерелом вуглецю на Землі служить метан і ціанистий водень (синильна кислота) первинної атмосфери. З виникненням життя єдиними джерелом вуглецю для утворення органічної речовини біосфери являється вуглекислий газ біосфери.

В залежності від хімічних форм вуглець використовується живими організмами, останні ділять на автотрофні і гетеротрофні.

Зелені рослини здійснюють фотосинтез – утворення із атмосферного вуглекислого газу органічних речовин завдяки променевій енергії Сонця.

Використання в медицині.

В медицині вуглець використовується під назвою “вугілля активоване”, чи карбоген, використовують при диспепсії, метеоризмі, харчових та інших отруєннях в якості лікарського засобу. Сполуки елементарного вуглецю, наприклад, його діоксид, використовують в анестезіології та ін галузях медицини.

Азот (Nitrogenium, N) – хімічний елемент п‘ятої групи періодичної системи Менделєєва.

Загальний вміст азоту в земній корі складає біля 0,016%. Основна його маса знаходиться в повітрі у вільному вигляді. В окремих кількостях вільний азот знаходиться в розчиненому стані у водах океанів.

Життя нерозривно пов‘язане із властивостями азотистих речовин – білків. В склад білків в середньому входить 15-17% азоту. При відмиранні організмів вони в процесі кругообігу перетворюються в більш прості сполуки: аміак, амонійні солі, нітрити і нітрати.

Основна маса вільного азоту використовується в промисловості для синтезу аміаку, ціанаміду кальцію і азотної кислоти, які являються вихідними речовинами для одержання азотних добрив.

Аміак (сполука азоту і водню) застосовують для виробництва азотної кислоти і азотних добрив. Його використовують для добування аміачної води (розчин аміаку у воді), яку застосовують у с/г (як добриво), в медицині і в повсякденному житті. Аміачну воду іноді називають гідрооксидом амонію, а в побуті – нашатирним спиртом.