«Роль хімічних елементів в організмі людини»

Текст

Вóдень або гідроге́н (хімічний символ — H, лат. Hydrogenium) — хімічний елемент з атомним номером 1, який належить до 1-ї групи, 1-го періоду періодичної системи хімічних елементів, та є першим і найпростішим представником усіх хімічних елементів взагалі. Належить до неметалів.

Також, вóдень (H₂) — проста речовина, яку утворює хімічний елемент водень (гідроген) — (за нормальних умов) дуже легкий (найлегший), двоатомний газ без запаху, кольору та смаку.

Водень є відновником. Водень — найлегший газ, він легший за повітря в 14,5 разів. Взаємодія із лужними та лужноземельними металами.

Застосування

У промисловості

З природного газу, що складається в основному з метану, який змішують з водяною парою та киснем і нагрівають до температури 800—900 °C в присутності каталізатора:{\displaystyle {\mathsf {2CH_{4}+O_{2}+2H_{2}O\rightarrow {}\ 2CO_{2}+6H

У лабораторіях

Дією розбавлених кислот на метали, наприклад дією соляної кислоти на цинк.

{\displaystyle {\mathsf {2HCl+Zn\rightarrow {}\ H_{2}+ZnCl_{2}}}}Взаємодією кальцію з водою.                                                                                                                                {\displaystyle {\mathsf {Ca+2H_{2}O\rightarrow Ca(OH)_{2}+H_{2}\uparrow }

Паливо

Тестування ракетного двигуна RS-25 в якому паливом є зріджений водень та кисень. Рідкий водень застосовується як ракетне паливо та як охолоджувач, оскільки має найвищу теплопровідність з усіх газів.

Хімічна промисловість

Водень використовуюється при виробництві метанолу, мила і пластмас, при синтезі аміаку NH₃, хлороводню HCl, метанолу СН₃ОН, при гідрокрекінгу (крекінг у атмосфері водню) природних вуглеводнів, як відновник при отриманні деяких металів.

Харчова промисловість

•         Гідруванням природних рослинних олій отримують твердий жир — маргарин.
•         Зареєстрований як харчова добавка E949 (упакувальний газ, клас «інші»). Входить у список харчових добавок, які допускаються до застосування в харчовій промисловості як допоміжний засіб для виробництва харчової продукції.

Авіаційна промисловість

Водень дуже легкий і в повітрі завжди піднімається вгору. Колись дирижаблі та повітряні кулі наповнювали воднем. Але у 30-х рр. XX ст. відбулося декілька катастроф, під час яких дирижаблі вибухали і згорали. В наш час дирижаблі наповнюють гелієм, попри його значно більшу вартість.

Метеорологія

Використовується в метеорології для заповнення кулепілотних оболонок.

Він утворюється при гнитті й бродінні органічних речовин і тому міститься в кишкових газах людини й тварин. {\displaystyle {\mathsf {2HCl+Zn\rightarrow {}\ H_{2}+ZnCl_{2}}}}{\displaystyle {\mathsf {Ca+2H_{2}O\rightarrow Ca(OH)_{2}+H_{2}\uparrow }

Калій належить до головної підгрупи першої групи періодичної системи Менделєєва.

У вільному стані калій — сріблясто-білий легкий метал. Густина — 0,856 г/см³. Метал дуже м'який і легко ріжеться ножем. Температура плавлення — 63,38°С.

Хімічно дуже активний метал, сильний відновник, на повітрі легко окиснюється. Металічний калій легко ріжеться ножем.

З водою реагує дуже бурхливо, навіть з вибухом. Ще більш бурхливо реагує з кислотами (теж з вибухом).

Застосування

Основними сполуками, що використовуються як добрива є хлорид калію, сульфат калію і калімагнезія.

Металічний калій служить каталізатором при одержанні деяких видів синтетичного каучуку, наприклад калій - дівінілових каучуків.

Сполуки калію, такі як гідроксид калію або перманганат калію, використовуються як абсорбенти.

Сплави калію з натрієм, рідкі при кімнатній температурі, використовують для охолодження у ядерних реакторах.

Велика кількість сполук калію є лікарськими засобами, наприклад:

• Перманганат калію ("марганцівка") (KMnO₄) — антисептик
• Хлорид калію (KCl) — використовується при нестачі калію в організмі
• Йодид калію (KI) — використовується при нестачі йоду в організмі
• Бромід калію (KBr) — протисудомний і седативний препарат та багато інших.

Сполуки калію застосовують для виготовлення скла, вибухових речовин тощо.

Радіоактивність

Банани багаті калієм, тому їх радіоактивність на одиницю об'єму вища ніж у людини. Відомі випадки спрацювання датчиків радіації, викликані бананами.^[4] Через це, іноді використовується несистемна одиниця "банановий еквівалент", що дорівнює 0,1 мікрозіверта, і відповідає кількості радіації, що отримує людина, з'ївши один банан. Смертельна доза радіації для людини — 100 мільйонів бананових одиниць.^[5]

Розпад калію також робить внесок у тепловий баланс Землі. Підраховано, що якби весь калій-40 розпався миттєво, це призвело б до нагрівання Землі на 400 К

Калій часто називають «серцевим» елементом завдяки його участі в процесах скорочення волокон міокарда. Це важливо для скорочувальної діяльності серцевого м'яза, попередження аритмії, нормалізації артеріального тиску. При нестачі калію порушуються метаболічні процеси в міокарді, виникає електрична нестабільність серцевого м'яза. Дефіцит цього елемента призводить до ризику розвитку серцевої недостатності, інсульту, небезпечних для життя аритмій, порушення серцевого ритму.

Необхідний калій і для підтримки оптимального артеріального тиску.

Йод належить до 7 групи, головної підгрупи Періодичної системи хімічних елементів. Йод — хімічний елемент з атомним номером 53. Найважчий нерадіоактивний неметал.

Подібно до інших галогенів існує як двохатомна молекула I₂. За нормальних умов утворює кристали чорно-сірого кольору з металічним блиском. За звичайного (атмосферного) тиску йод не має рідкої фази: під час нагрівання сублімується й утворює фіолетову пару з запахом, схожим на запах хлору. Погано розчинний у воді, але добре розчиняється у водних розчинах йодидів лужних металів, утворючи добре розчинні трийодиди I₃^-. Розчиняється у спиртах. Розчини йоду в неполярних розчинниках фіолетові.

Застосування йоду та його сполук

В аналітичній хімії

Йодометрія. Йодіметрія. Якісна реакція на алкени. Якісна реакція на крохмаль та глікоген.

У медицині

Як антисептик використовують 5% спиртовий розчин йоду.
Відхаркувальне. Кольпоскопія. Рентгеноконтрастні препарати.

У техніці та промисловості

Фотографія, виробництво барвників, освітлення, акумулятори, засів хмар. Гелій-неоновий лазер.

Біологічна роль

Як мікроелемент йод потрібен людині для утворення гормонів тироксину та трийодтироніну, що синтезуються фолікулярними клітинами щитоподібної залози.

Йод в організмі людини бере участь у регуляції: енергетичного обміну, температури тіла; швидкості біохімічних реакцій; обміну білків, жирів, водно-електролітного обміну; метаболізму деяких вітамінів; процесів росту і розвитку організму, включаючи нервово-психічний розвиток. Крім того, йод підвищує споживання кисню тканинами.

Нестача йоду в організмі людини призводить до йододефіциту — комплексного розладу здоров'я, що є одним з найпоширеніших у світі неінфекційних захворювань.

Натрій належить до головної підгрупи першої групи періодичної системи Менделєєва. На́трій (Natrium, Na) — хімічний елемент з атомним номером 11, та відповідна проста речовина — лужний сріблясто-білий м'який метал, на повітрі швидко окиснюється.

Натрій — дуже активний метал. Легко втрачаючи свої валентні електрони, він є дуже сильним відновником У вільному стані натрій — сріблясто-білий легкий і м'який метал. Густина — 0,968 г/см3. Температура плавлення — 97,83°С.

Застосування

У харчовій промисловості

Сполуки натрію активно використовуються з кулінарними цілями. Перш за все це кухонна сіль, що є хлоридом натрію, і використовується як у промислових масштабах, так і в повсякденному житті при приготуванні їжі а також як консервант. Глутамат натрію, рецептори якого відповідальні за смак умамі — популярна харчова добавка. Бікарбонат натрію, відомий як харчова сода, використовується як розпушувач для випікання.

У металургії

Натрій використовується у якості відновника при виплавці титану, цирконія, торія, урана і інших металів з їх хлоридів і фторидів. Важливу роль грає натрій у виплавці алюмінію — як у процесі отримання оксиду алюмінію з бокситів, так і у подальшому виділенні безпосередньо алюмінію електролізом.

У медицині

Хлорид натрію є основним (окрім води) компонентом фізіологічного розчину, що використовується для ін'єкцій багатьох препаратів а також при порушенні електролітичного балансу, гіпертонічних розчинів, що мають протимікробну дію, та багатьох інших фармакологічних молекул. Достатня концентрація натрію є надзвичайно важливою для нормальної роботи мембранного транспорту, м'язових скорочень, передачі нервових імпульсів і багатьох інших життєво необхідних функцій, а його нестача(Гіпонатріємія) викликає судоми, невралгію, втрату ваги, блювоту, порушення травлення, кому, смерть.

У енергетиці

Розплавлений натрій і його сплав з калієм використовується у реакторах з рідко металічним теплоносієм. Натрій є робочим тілом у натрієвих газорозрядних лампах.

Натрій (Na) - макроелемент, важливий для забезпечення здорового функціонування організму. Натрій досить поширений в людському організмі і міститься головним чином в міжклітинній рідині. Разом з калієм цей макроелемент забезпечує в організмі баланс рідини, запобігаючи його зневодненню.

Натрій бере участь у механізмі скорочення м'язів і регуляції кров'яного тиску.

Цей макроелемент підтримує нормальне серцебиття, надає тканинам витривалість.

Натрій важливий для видільної і травної систем організму. Він сприяє регуляції перенесення поживних речовин кожною клітиною.