Содержание

Урок 5. химический состав клетки - Биология - 5 класс

Биология, 5 класс

Урок 5. Химический состав клетки

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

  1. Урок посвящён изучению химического состава клетки.

Ключевые слова:

Клетка, химический состав, неорганические и органические вещества, вода, минеральные соли, белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты

Тезаурус:

Химический элемент – это атомы одного и того же вида.

Органические вещества – это вещества, которые входят в состав живых организмов и образуются только при их участии.

Неорганические вещества – это вещества, которые входят в состав неживой природы и могут образовываться без участия живых организмов.

Обязательная и дополнительная литература по теме

  1. Биология. 5–6 классы. Пасечник В. В., Суматохин С. В., Калинова Г. С. и др. / Под ред. Пасечника В. В. М.: Просвещение, 2019
  2. Биология. 6 класс. Теремов А. В., Славина Н. В. М.: Бином, 2019.
  3. Биология. 5 класс. Мансурова С. Е., Рохлов В. С., Мишняева Е. Ю. М.: Бином, 2019.
  4. Биология. 5 класс. Суматохин С. В., Радионов В. Н. М.: Бином, 2014.
  5. Биология. 6 класс. Беркинблит М. Б., Глаголев С. М., Малеева Ю. В., Чуб В. В. М.: Бином, 2014.
  6. Биология. 6 класс. Трайтак Д. И., Трайтак Н. Д. М.: Мнемозина, 2012.
  7. Биология. 6 класс. Ловягин С. Н., Вахрушев А. А., Раутиан А. С. М.: Баласс, 2013.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Сейчас на Земле известно более ста химических элементов. Из их атомов состоят все вещества, встречающиеся на Земле. 80 химических элементов обнаружены в составе живых организмов. При этом четыре из них – углерод, водород, азот и кислород составляют около 98 % массы любого организма. Остальные химические элементы встречаются в живых организмах в малых количествах.

Клетки всех живых организмов состоят из одних и тех же химических элементов. Эти же элементы входят и в состав объектов неживой природы. Сходство состава указывает на общность живой и неживой природы.

На этом уроке вы узнаете, из каких химических элементов состоят клетки живых организмов, и какие изменения претерпевают эти химические соединения по мере роста и развития клеток.

В клетках живых организмов больше всего содержится таких химических элементов, как углерод, водород, кислород и азот. Вместе они составляют до 98 % массы клетки. Около 2 % массы клетки приходится на восемь элементов: калий, натрий, кальций, хлор, магний, железо, фосфор и серу. Остальные химические элементы содержатся в клетках в очень малых количествах.

Химические элементы, соединяясь между собой, образуют неорганические (вода и минеральные соли) и органические (белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты и др.) вещества.

Значение каждого из веществ, содержащегося в клетке уникально. Вода придаёт клетке упругость, определяет её форму, участвует в обмене веществ. Неорганические вещества используются для синтеза органических молекул. При недостатке минеральных веществ важнейшие процессы жизнедеятельности клеток нарушаются. Углеводы придают прочность клеточным оболочкам, а также служат запасающими веществами. Белки входят в состав разнообразных клеточных структур, регулируют процессы жизнедеятельности и тоже могут запасаться в клетках. Жиры откладываются в клетках. При расщеплении жиров освобождается необходимая живым организмам энергия. Нуклеиновые кислоты играют ведающую роль в сохранении наследственной информации.

Клетка – это миниатюрная природная лаборатория, в которой синтезируются и претерпевают изменения различные химические соединения. Сходство химического состава клеток разных организмов доказывает единство живой природы.

Разбор типового тренировочного задания:

Тип задания: Сортировка элементов по категориям

Текст вопроса: Расставьте названия веществ в таблицу:

Органические вещества

Неорганические вещества

Варианты ответов:

Белки

Вода

Углеводы

Жиры

Кислород

Правильный вариант ответа:

Органические вещества

Неорганические вещества

белки

углеводы

жиры

вода

кислород

Разбор типового контрольного задания

Тип задания: Выделение цветом

Текст вопроса: Выделите цветом вещества, входящие в состав живых организмов:

Варианты ответов:

  1. Вода
  2. Пластик
  3. Белки
  4. Жиры
  5. Нефть
  6. Углеводы
  7. ДНК и РНК

Правильный вариант ответа:

1) Вода

3) Белки

4) Жиры

6) Углеводы

7) ДНК и РНК

Урок 2. неорганические соединения клетки. углеводы и липиды. регулярные и нерегулярные биополимеры - Биология - 10 класс

Химические вещества и их роль в живой природе

Органические вещества клетки. Углеводы. Липиды

Необходимо запомнить

ВАЖНО!

Живые системы – клетки, ткани, организмы – состоят из тех же химических элементов, что и объекты неживой природы, что свидетельствует о единстве и взаимосвязи живой и неживой материи. Но соотношение элементов в живом и неживом веществе существенно отличается.

Живые организмы имеют сходный химический состав (одни и те же химические элементы и вещества в близких количествах), что является доказательством родства всего живого на Земле.

К неорганическим соединениям относятся относительно простые соединения, которые встречаются и в неживой природе: вода, минеральные соли, ионы.

Органические соединения, основой строения которых являются атомы углерода, составляют отличительный признак живого. Из органических соединений всеобщее биологическое значение имеют белки, нуклеиновые кислоты, углеводы и липиды.

Особенности химической организации живой материи:

– 98 % элементного состава приходится на углерод, кислород, водород и азот;

– большое содержание воды;

– наличие органических веществ.

Углеводы – органические вещества с общей формулой Сn2О)m.

Липиды – органические соединения с различной структурой, нерастворимые в воде, но растворимые в органических растворителях.

Общие функции углеводов и липидов: энергетическая, структурная, запасающая, защитная. Кроме того, липиды выполняют ещё терморегуляторную функцию и являются гормонами.

Группы химических элементов в клетке

Биологическая роль воды

Интересные факты

Регулярные и нерегулярные биополимеры

6. Неорганические вещества клетки. Биология. Общая биология. 10 класс. Базовый уровень

6. Неорганические вещества клетки

Вспомните!

Что такое неорганические вещества?

Какими физическими и химическими свойствами обладает вода?

Что называют ионами, анионами и катионами?

Значительная часть соединений, входящих в состав клетки, встречается в больших количествах только в живой природе. Это органические вещества. Однако есть соединение, которое одинаково характерно как для живой, так и для неживой природы. Это вода (рис. 9).

Вода. Считается, что миллиарды лет тому назад в первичном океане на нашей планете зародилась жизнь и вся дальнейшая эволюция природы была неразрывно связана с водой. Уникальные свойства этой относительно небольшой молекулы позволили нашей планете стать такой, какая она есть сейчас. Все жители Земли, растения и животные, грибы и бактерии, обязаны воде жизнью. В чём же заключается особенность этого вещества?

Молекула воды – это диполь, т. е. на одной стороне молекулы сосредоточен частичный положительный заряд, а на другом конце – частичный отрицательный (рис. 10). Именно эта особенность строения молекулы воды определяет её свойство

универсального растворителя. Любые вещества, имеющие заряженные группы, растворяются в воде (рис. 11). Такие соединения называют гидрофильными (от греч. hydros – вода и phileo – люблю). Большинство веществ, присутствующих в клетке, относится к этой группе, например соли, аминокислоты, сахара, белки, простые спирты. Когда вещество переходит в раст вор, его реакционная способность увеличивается. Однако есть соединения, которые в воде растворяются очень плохо или вовсе не растворяются. Такие вещества называют гидрофобными (от греч. hydros – вода и phobos – страх), к ним относятся, в частности, жиры (липиды), жироподобные вещества (липоиды), полисахариды и некоторые белки.

Рис. 9. Вещества, входящие в состав живых организмов

Рис. 10. Диполь. Схематичное изображение молекулы воды

Рис. 11. Растворение в воде хлорида натрия

Большинство процессов, которые протекают внутри клетки, могут осуществляться только в водной среде. Но вода не только обеспечивает условия химических реакций, она сама участвует во многих метаболических процессах

. В реакциях гидролиза[1] белки расщепляются до аминокислот, а крахмал – до глюкозы. Высвобождение энергии в организме происходит при взаимодействии с водой главной энергетической молекулы – АТФ. Вода участвует в реакциях фотосинтеза и в синтезе АТФ в митохондриях.

Отрицательные и положительные полюсы разных молекул воды притягиваются друг к другу, что приводит к образованию водородных связей. Наличие этих связей придаёт воде структурированность, что объясняет многие её необычные свойства: высокую температуру кипения, плавления, высокую теплоёмкость.

Сочетание высокой теплоёмкости и теплопроводности делает воду идеальной жидкостью для поддержания теплового равновесия. Тепло быстро и равномерно распределяется между всеми частями организма.

Рис. 12. Уменьшение количества воды в клетках приводит к увяданию растений

Высокая интенсивность испарения приводит к быстрой потере тепла и предохраняет от перегрева: испарение у растений и потоотделение у животных являются защитными реакциями и позволяют при минимальной потере воды существенно снизить температуру тела.

Практически полная несжимаемость воды обеспечивает поддержание формы клетки (рис. 12), а вязкость придаёт воде свойства смазки.

Высокая сила поверхностного натяжения воды обеспечивает восходящий и нисходящий транспорт веществ в растениях и движение крови в капиллярах. Многие мелкие организмы легко удерживаются и передвигаются по поверхности воды благодаря наличию плёнки поверхностного натяжения.

Полость тела круглых червей заполнена жидкостью, находящейся под давлением и образующей гидроскелет, что придаёт этим организмам постоянную форму. Свойство несжимаемости воды используется медузами, чьё тело на 95 % состоит из этого вещества.

Жидкость в подчерепном пространстве предохраняет от сотрясения головной мозг, а околоплодные воды в матке защищают и поддерживают плод у млекопитающих.

Жидкость в околосердечной сумке – перикарде – облегчает движения сердца при его сокращениях, а в плевральной полости снижает трение при дыхании.

Благодаря высокому тургорному давлению растительные ткани обладают упругостью, а стебли травянистых растений поддерживают вертикальное положение.

Соли. Важную роль в жизнедеятельности клетки играют минеральные соли, представленные в основном катионами калия (K+), натрия (Na+), кальция (Ca2+), магния (Mg2+) и анионами соляной (Сl), угольной (HCO3), фосфорной (HPO42–, H2PO4) и некоторых других кислот. Многие ионы неравномерно распределены между клеткой и окружающей средой, так, например, в цитоплазме концентрация ионов калия в 20–30 раз выше, чем снаружи, а концентрация ионов натрия внутри клетки, наоборот, в 10 раз ниже. Именно благодаря существованию подобных градиентов концентраций осуществляются многие важные процессы жизнедеятельности, такие как возбуждение нервных клеток, сокращение мышечных волокон. После гибели клетки концентрация катионов снаружи и внутри быстро выравнивается.

Анионы слабых кислот (HCO3, HPO42–) участвуют в поддержании кислотно-щелочного баланса (рН) клетки. Анионы фосфорной кислоты необходимы для синтеза нуклеотидов и нуклеиновых кислот.

Минеральные соли в живых организмах находятся не только в виде ионов, но и в твёрдом состоянии. Кости нашего скелета в основном состоят из фосфатов кальция и магния. Раковины моллюсков формируются из карбоната кальция.

Вопросы для повторения и задания

1. Каковы особенности пространственной организации молекул воды, обусловливающие её биологическое значение?

2. В чём заключается биологическая роль воды?

3. Какие вещества называют гидрофильными; гидрофобными? Приведите примеры.

4. Какие вещества поддерживают pH клетки на постоянном уровне? Объясните, почему жизнедеятельность клетки возможна только при определённом значении pH.

5. Расскажите о роли минеральных солей в жизнедеятельности клетки.

Подумайте! Выполните!

1. Почему при работе в горячих цехах для утоления жажды рекомендуют пить минеральную или подсоленную воду?

2. Известно, что ионный состав внутреннего содержимого клетки имеет большое сходство с ионным составом морской воды. Какой вывод можно из этого сделать?

3. Как изменяется количество воды в теле человека с возрастом?

4. Вспомните из курса биологии растений, какие структуры покровной ткани растений обеспечивают испарение воды. Каков принцип их работы?

5. Выполните исследовательскую работу «Изучение процесса осмоса в растительных клетках». Исследуйте влияние гипо– и гипертонических растворов на мембрану типичной вакуолизированной растительной клетки.

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.

Повторите и вспомните!

Растения

Поглощение корнями воды и минеральных веществ. Большая часть воды с растворёнными в ней минеральными веществами поглощается корнем с помощью корневых волосков в зоне всасывания. Всасывание воды происходит пассивно, посредством осмоса, так как концентрация осмотически активных веществ (минеральных солей и органических веществ) в клетках корня больше, чем в почвенном растворе. Интенсивность поглощения воды корневыми волосками называют сосущей силой (S). Она равна разнице между осмотическим (P) и тургорным (T) давлением: S = P – T. Когда осмотическое давление равно тургорному (P = T), то S = 0 и вода перестаёт поступать в корневой волосок. Если же концентрация веществ в почвенном растворе будет выше, чем внутри клеток корня, то вода будет выходить из клеток и растение завянет (см. рис. 12). Такое явление наблюдается при засухе или при неумеренном внесении удобрения в почву.

Животные

Первично– и вторичноводные животные. Кроме систематического деления на классы, подтип Позвоночные обычно условно подразделяют ещё на две группы, не имеющие таксономического значения: первичноводные (анамнии) и первичноназемные (амниоты). Жизнь и размножение животных, относящихся к анамниям, неразрывно связаны с водой. В качестве органов дыхания у них в течение всей жизни или на личиночной стадии функционируют жабры. При развитии оплодотворённой яйцеклетки не образуются защитные зародышевые оболочки. К этой группе относят классы Круглоротые, Хрящевые рыбы, Костные рыбы, Земноводные.

Размножение первичноназемных животных не связано с водой. Жаберного дыхания нет ни на одной из жизненных стадий. При развитии зародыша формируются зародышевые оболочки. К группе амниот относят классы Пресмыкающиеся, Птицы, Млекопитающие.

Вторичноводными называют амниот, которые вернулись к обитанию в воде. Такими животными, например, являются китообразные, которые полностью перешли к водному образу жизни. Их передние конечности превратились в ласты, задние – редуцированы.

Человек

Водный и минеральный обмены. Ткани взрослого человека содержат в среднем до 60 % воды. В сутки организм человека теряет около 2,0–2,5 л воды. В составе мочи выводится 1,2–1,5 л, с потом – около 0,5–0,7 л, с парами воздуха через лёгкие – 0,3–0,5 л, через кишечник с калом – около 0,1 л. Столько же воды в сумме организм получает с питьём (1,0 л) и пищей (1,0 л), а часть воды образуется при обмене белков, жиров, углеводов (0,3–0,4 л). Для нормальной жизнедеятельности важно, чтобы поступление воды полностью покрывало её расход. Отношение количества потреблённой воды к количеству выделенной называют водным балансом. Обезвоживание организма приводит к быстрой гибели, без воды человек может прожить не более 5–6 дней. Однако обильное избыточное питьё тоже вредно, оно повышает нагрузку на организм и нарушает работу сердца и почек.

Минеральные соли поступают в организм человека с пищей и водой. И хотя они составляют не более 4 % от массы тела, набор их очень разнообразен. В сутки в организм человека должно поступать не менее 4,4 г натрия, 5 г хлора, 2 г калия, 1 г кальция, 1 г фосфора, 0,2 г железа. Из различных минеральных солей специально в пищу мы добавляем только поваренную соль (NaCl), около 10 г в сутки. Все остальные минеральные соли содержатся в натуральных продуктах. Вода и растворённые в ней минеральные соли всасываются по всему желудочно-кишечному тракту, но больше всего в тонком кишечнике.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Технологическая карта урока биологии 5 класс по теме «Химический состав клетки»

Технологическая карта урока

ФИО: Ершова А.Л., учитель биологии и химии МКОУ Чесменская СОШ Бобровского района Воронежской области

Класс: 5

Предмет: биология

Автор УМК: И.Н. Пономарева, И.В Николаев, О.А. Корнилова « Биология 5 класс» М., изд.центр « Вентана-Граф» 2015г.

Урок № 6

Тема урока « Химический состав клетки».

Тип урока: урок открытия новых знаний

Технология построения урока: развивающее обучение, здоровьесберегающие технологии.

Цель: Изучить химический состав клетки, выявить роль неорганических и органических веществ.

Задачи:

образовательные: знать о химическом составе клетки, а так же о роли органических веществ в жизнедеятельности клетки.

развивающие: анализировать, сравнивать и обобщать факты; устанавливать причинно-следственные связи; определять органические вещества в клетках растений с помощью лабораторных опытов; уметь организовать совместную деятельность; уметь выражать свои мысли.

воспитательные: осознанно достигать поставленную цель; воспитывать положительное отношение к совместному труду

Планируемые результаты учебного занятия:

Предметные:

знать химический состав клетки;

рассмотреть разнообразие веществ и их роль в клетке;

уметь отличать неорганические вещества от органических.

Метапредметные:

регулятивные: самостоятельно определять цель учебной деятельности, искать пути решения проблемы и средства достижения цели; участвовать в коллективном обсуждении проблемы, интересоваться мнением товарища и высказывать свое.

коммуникативные: обсуждать информацию в рабочей группе; и уметь выслушать товарища; выражать свои идеи и мысли.

познавательные: работать с учебником; находить отличия; составлять схемы - опоры; работать с информационными текстами; объяснять значение новых слов; сравнивать и выделять признаки; уметь использовать графические организаторы, символы, схемы для структурирования информации.

Личностные:

осознавать неполноту знаний, проявлять интерес к новому содержанию;

устанавливать связь между целью и ее результатом;

оценивать свой вклад в работу группы.

Формирование УУД:

Познавательные УУД

Продолжить формирование умения работать с учебником.

Продолжить формирование умения находить отличия, составлять схемы-опоры, работать с информационными текстами, объяснять значение новых слов, сравнивать и выделять признаки.

Продолжить формирование навыков использовать графические организаторы, символы, схемы для структурирования информации.

Коммуникативные УУД

Продолжить формирование умения самостоятельно организовывать учебное взаимодействие при работе в группе.

Продолжить формирование умения слушать товарища и обосновывать свое мнение.

Продолжить формирование умения выражать свои идеи и мысли.

Регулятивные УУД:

Продолжить формирование умения самостоятельно обнаруживать и формулировать учебную проблему, определять цель учебной деятельности, выдвигать версии.

Продолжить формирование умения участвовать в коллективном обсуждении проблемы, интересоваться чужим мнением, высказывать свое.

Продолжить формирование умения определять критерии изучения химического состава клетки.

Продолжить формирование навыков в диалоге с учителем, совершенствовать самостоятельно выработанные критерии оценки.

Продолжить обучение основам самоконтроля, самооценки и взаимооценки.

Личностные УУД

Создание условий к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и самопознанию.

Осознавать неполноту знаний, проявлять интерес к новому содержанию.

Устанавливать связь между целью деятельности и ее результатом.

Оценивать собственный вклад в работу группы.

Формы работы: индивидуальная, фронтальная, групповая.

Методы: частично-поисковый.

Информационно-технологические ресурсы: учебник, рабочая тетрадь, таблицы по биологии « Строение клетки» и «Химический состав клетки», клубень картофеля, семена подсолнечника и огурца, мука, вода, раствор йода, марля, микролаборатория.

Основные термины и понятия: Химические элементы, химические вещества. Химические вещества клетки: неорганические и органические. Минеральные соли. Органические вещества: белки, жиры, углеводы.

Ход урока

1.Мотивация

Начинается урок,
Надеюсь, он пойдет вам впрок.
Постарайтесь все понять,
Учитесь тайны открывать,
Ответы полные давать,
Чтоб за работу получать
Только лишь отметку «пять»!

Не беда, что идти далеко,

Не боимся, что путь будет труден,

Никогда не давались легко

Достижения людям.

***

Прошу, Вас, присаживайтесь. Я рада видеть вас. На сегодняшнем занятии нам предстоит изучить нечто очень интересное из курса биологии и тему нашего урока ……. Вы позже назовете сами.

А сейчас я хочу напомнить вам наши занятия по внеурочной деятельности клуба «МикроЛаб» в прошедшем учебном году и показать пару опытов. Внимание! ( показательные опыты)

Сода с раствором уксуса → «шипение» - выделение пузырьков газа.

В раствор марганцовки добавить раствор перекиси водорода → обесцвечивание раствора.

Что же произошло? (превращение)

И это действительно так. Одно вещество превратилось в другое. Наука, которая изучает вещества и их превращения это ……………….( химия)

«Химия вокруг нас» - это вы слышали, используя бытовые предметы, такие как мыло, гели, шампуни и многое другое. Но и мы с вами тоже состоим из химических элементов. Что же получается, что химия не только вокруг, она и… (внутри любого организма).

Верно. А теперь попробуем сформулировать тему нашего урока, но для этого вспомните «золотое правило» биологии: Все живое состоит из ………. (клеток). Используя два термина - химия и клетка, попробуйте назвать тему

( версии детей). Правильно.

Проговоренная тема записывается на доске, ребята пишут в тетрадях.

« Химический состав клетки» - тема нашего урока.


 

II. Актуализация пройденного материала

Мы уже изучили строение клетки, рассмотрели, чем отличаются клетки растительного и животного организма. Давайте вспомним и проверим наши знания ( на столах учащихся лежат листы с заданиями).

Ребята работают по индивидуальным карточкам (тестовые задания с выбором одного правильного ответа), самостоятельно проверяют ответы, анализируют их. ( Приложение 1)

    Карточка 1.

    Растительная клетка отличается от клетки животного наличием органоида:

      А) рибосома Б) митохондрия В) хлоропласт Г) лизосома

      Клеточная стенка имеется у клетки:

        А)растительной Б) бактериальной В) животной

        Органоид, который является источником энергии:

          А) аппарат Гольджи Б) вакуоль В) митохондрия Г) ядро

          Для какой клетки характерен процесс фагоцитоза:

            А)вирус Б) животной В) растительной Г) бактерии

            Как называется внутренняя среда клетки, в которой происходят обменные процессы:

              А) цитоплазма Б) ядро В) ЭПС Г) рибосома.


               

              Карточка 2.

              Выбери правильный ответ

                Клеточная оболочка не характерна для:

                  А) растений Б) грибов В) животных

                  2. Растительная клетка отличается от животной клетки наличием:

                  А) хлоропластов Б) рибосом В) митохондрий

                  2. Допиши предложение

                  Для передвижения некоторые одноклеточные животные используют приспособления в виде …………….

                  (ложноножки или псевдоподии, реснички, жгутики)

                  Карточка 3

                  Дайте определения органоидам по их функциям:

                  А) ограничивает клетку от окружающей среды -_______________________________

                  Б) служит «энергетической станцией» клетки - _______________________________

                  В) отсутствует в животной клетке -_________________________________________

                  Г) служит транспортной системой клетки -__________________________________

                  Д) является центром деления клетки - ________________________________________

                  Е) синтезирует белки - ____________________________________________

                  2.Один ученик работает у доски с кроссвордом «Строение клетки»

                  Ответь на вопросы кроссворда.

                  Из выделенных букв необходимо составить ключевое слово.

                   

                  Л

                                   

                  1.Какие структуры  придают растительной клетке зелёный цвет? (слово во множественном числе)

                  2.  Группа клеток, сходных по строению и функциям.

                   

                   

                  К

                   

                   

                   

                   

                   

                   

                  3. С помощью чего можно рассмотреть клетки живых организмов?

                  4. Тонкая эластичная структура клетки, ограничивающая её снаружи.

                  5.Полость с клеточным соком, содержащим  запас воды  и растворённые в ней вещества.  

                     

                  Т

                               

                             6. Вязкое, полужидкое вещество внутри клетки.

                  Ключевое слово:__________________________

                  III. Актуализация нового материала

                  Ребята, ознакомьтесь с текстом своих учебников на стр. 25-26 и попробуйте самостоятельно в тетрадях составить схему « Вещества клетки» (Приложение 2)

                  ВЕЩЕСТВА КЛЕТКИ

                  Неорганические вещества Органические вещества

                  1.______________________ 1.________________________

                  2.___________________________________ 2.________________________

                  3.________________________

                   

                  Мы с вами говорили о том, что все живое на Земле имеет клеточное строение. И что их клетки имеют сходное строение ( есть небольшие исключения). Оказывается, кроме сходства в строении. Для всех клеток характерен одинаковый химический состав.

                  Вещества, из которых состоят клетки разнообразны. Из 113, имеющихся в природе химических элементов в составе клеток можно найти 80. Но большинство этих элементов встречаются в виде химических веществ. Из чего же состоят химические вещества? (из атомов). Все вещества клетки можно разделить на органические и неорганические.

                  Неорганические вещества – это вода и минеральные соли. Вы, наверное, слышали, что человек на 80% состоит из воды, а в клетках растений ее – около 60 %.

                  Демонстрационные опыты, доказывающие присутствие воды в клетках растений:

                    1. Прокаливание семян

                    Положим в пробирку сухие семена огурца и прокалим их на огне спиртовки. На стенках пробирки мы увидим капельки воды, которая выделяется при нагревании из клеток.

                    2. Взвешивание

                    Взять два одинаковых по массе листа капусты. Один из них высушили. Зачем? Как вы думаете? (совершенно верно, чтобы вода испарилась из клеток растения). Давайте взвесим эти два листа и посмотрим, сколько же там было воды.

                    Используя результаты опытов и прочитанный вами материал учебника, сделаем вывод и его запишем в тетради.

                    Роль воды в клетке:

                    Вода обеспечивает транспорт веществ в клетке.

                    Входит в состав цитоплазмы.

                    Составляет основу клеточного сока.

                    Кроме воды в составе клетки можно обнаружить и минеральные соли, так же относящиеся к неорганическим веществам клетки.

                    Минеральные соли составляют около 1 % массы клетки, но их значение также велико.

                    Чаще всего в растительных клетках встречаются соединения азота, фосфора, натрия, калия и др.элементов. Некоторые растения способны накапливать разные минеральные вещества ( химические элементы)

                    *водоросли – накапливают йод, поэтому некоторым людям, испытывающим недостаток этого химического элемента, рекомендуют есть ламинарию – «морскую капусту»;

                    * по месту распространения лютиков можно судить о присутствии в почве элемента лития;

                    * хвощ растет на кислых почвах ( наличие в почве элемента водорода).

                    Демонстрационный опыт по определению наличия минеральных веществ и химических элементов в клетках растений и животных.

                        1. Давайте сожжем сухой лист капусты ( из первого опыта). Что же осталось в чашке? Верно, зола – это и есть минеральные вещества.

                          Кусочек скорлупы куриного яйца положим в пробирку и прильем раствор уксусной кислоты. На поверхности скорлупы появились пузырьки , выделяется какое-то газообразное вещество. Что же это?

                      Проверить можно с помощью горящей лучинки, которую можно поднести к отверстию пробирки. Она погаснет, а это значит, что выделяющиеся пузырьки – это углекислый газ ( свойства которого вы знаете из курса внеурочной деятельности – газ, который не поддерживает горение). В формуле углекислого газа есть два элемента – углерод и кислород, которые входят в состав клеток животных.

                      Опять сделаем вывод и запишем его в тетради, используя стр.26-27 учебника и результаты опыта.

                      Роль минеральных солей в клетке

                      1.Они необходимы для нормального обмена веществ между клеткой и средой;

                      2. В состав минеральных солей входят атомы химические элементов.

                      3. Химические элементы, которые содержатся в клетке:

                      калий, водород, фосфор, углерод, кальций, сера, кислород и азот.
                       

                      Итак, вода и минеральные соли входят в состав неживой природы. Но, между химическим составом живых организмов и неживой природой существует единство).

                      Кроме неорганических веществ, в состав клетки входят органические вещества - вещества, состоящие из углерода, водорода, кислорода и азота. Эти вещества содержатся или производятся живыми организмами. К этим веществам относят белки, жиры, углеводы.

                      Используя стр.27 учебников, самостоятельно заполните таблицу ( образцы на столе у каждого учащегося)

                      « Органические веществами клетки». (Приложение 3)

                      Вещество

                      Значение

                      Белки

                       

                      Углеводы

                       

                      Жиры

                       


                       

                      А сейчас, вы сами продолжите исследования.

                      Лабораторные опыты (выполняются в малых группах, инструкции по выполнению работы и отчет «старшего» группы). (Приложение 4)

                      Группа 1.

                      Опыты, доказывающие наличие углеводов в клетке растения.

                      Определение крахмала

                      А) На клубень картофеля капните йод. Что наблюдаете?

                      Б) Для этого возьмите стаканчик, налейте в него немного воды, приблизительно треть и опустите туда комочек теста, завернутый в марлю. Поболтайте его в стаканчике.

                      Что вы наблюдаете? (Помутнение воды)

                      Отлейте немного воды в стаканчик и накапайте туда раствор йода.

                      Что наблюдаете? (Раствор посинел)

                      Какой вывод мы можем сделать? (В клетках растений содержится крахмал, который синеет при действии йода)

                      В каких органах растений мы чаще всего обнаружим крахмал?

                      Как вы думаете, из чего получают сахар? (правильно, из сахарного тростника или свеклы)

                      А что такое тростник и свекла? (Растения)

                      Какой вывод мы можем сделать, опираясь на эти знания? (Действительно, в клетках растений содержится сахар)

                      Роль углеводов в клетке:

                      Крахмал и сахар являются основными запасными веществами для обеспечения энергией растения.

                      Кроме крахмала и сахара в состав клеток растений входит целлюлоза или клетчатка.

                      Где в клетке мы ее обнаружим? (клеточная оболочка)

                      Как вы думаете, а какую роль это вещество играет? (Придает прочность и упругость различным частям растений)


                       

                      Группа 2

                      Опыт, доказывающий наличие белка в клетке растения.

                      Аккуратно выньте комочек теста и рассмотрите его, развернув марлю, потрогайте его пальцем.

                      Что чувствуете? (скользкое, клейкое)

                      Когда сомкнете пальцы что чувствуете? (пальцы склеиваются). Правильно, это выделяется из теста белок – клейковина. Он содержится в клетках пшеницы, ржи и других злаков. Благодаря этому белку человек может из муки получать тесто и печь хлеб и пироги.

                      Группа 3

                      Опыт, доказывающий наличие жира в клетке растения.

                      Возьмите салфетку между листочками положите несколько семечек подсолнечника. Обратной стороной карандаша или ручки раздавите семена.

                      Что наблюдаете? (Появляется жирное пятно на бумаге)

                      Какой можно сделать вывод? (В клетках растений содержится масло-жир)

                      Человек с давних пор использует растения, в которых содержится в большом количестве жир. Эти растения называют масличными.

                      Какие масличные растения вам известны?

                      Как вы думаете, в каких частях растения чаще всего накапливается жир?

                      Почему именно в семенах наибольшее накапливание жира?

                      Роль жира в клетках: жир накапливается для питания зародыша семени при прорастании семян.


                       

                      VI. Закрепление по эталону

                       

                      Биологический диктант: (Приложение 5)

                      1.Какое вещество используют для определения содержания крахмала. ( йод)

                      2.Одно из органических веществ, которое в клетке используется как вещество запаса. (сахар)

                      3.Химический элемент, содержание которого в клетке 17%. (углерод)

                      4.Вещество-углевод, можно обнаружить в клубнях картофеля. (крахмал)

                      5.Общее название солей, содержащихся в клетке. (минеральные)

                      6.Органические вещества, необходимые в клетке для получения энергии.(жиры)

                      7.Группа веществ, к которым относятся вода и минеральные соли. (неорганические)

                      8.Органические вещества, играющие большую роль во всех жизненных процессах клетки. (белки)

                      9.Что мы получим, добавив к размолотым зернам пшеницы воду? (тесто)

                      10.Растительный белок, оставшийся после промывания теста. (клейковина)

                      11.Цвет воды с крахмалом после добавления раствора йода. (синий)

                      12.Часть картофеля, в которой при проведении лабораторной работы мы обнаружили крахмал. (клубень)

                      Вставьте пропущенные буквы:

                      Кисл…род, в...д…род, б…лки, угл…воды, м..н..ральные соли, ж...ры.

                      V. Рефлексия.

                      Проверка уровня понимания учебного материала, психологического состояния учащихся после урока по вопросам:

                      Все ли вам было понятно в течение урока?

                      Какая часть урока показалась самой интересной?

                      Какая часть урока вызвала затруднение?

                      Какое у вас настроение после урока?

                      Подведение итогов с помощью стихотворения:

                      Из элементов химических состоят вещества.

                      И в клетках различных творят чудеса.

                      Кипит там работа.

                      Идут превращения,

                      Названье таким превращеньям - явления.

                      И создают вещества органические,

                      Процессы те сложные, по сути химические.

                      VI. Домашнее задание.

                      Всем учащимся: §6, вопросы на странице 27, в рабочей тетради задание 5-7 на странице 41-42.

                      На выбор:

                      Изучите этикетки продуктов питания растительного происхождения и найдите информацию о содержании белков, жиров и углеводов. Выясните, какие продукты наиболее богаты этими веществами. Результаты исследования запишите в тетрадь.

                      Используя Интернет или дополнительную литературу, проведите исследование и сделайте краткие сообщения о том, какие масличные растения используют люди в разных странах?

                      Используя Интернет или дополнительную литературу, проведите исследование и сделайте краткие сообщения о том, какие растения используют люди в разных странах для производства сахара, кроме сахарного тростника и сахарной свеклы?

                        Используемая литература:

                          1. Биология. 6 класс. Растения. Бактерии. Грибы. Лишайники. Методическое пособие для учителя. – Воронеж: ИП Лакоценина Н.А., 2011. – 192с.

                            Пономарёва И.Н. Биология 5 класс: методическое пособие. - Москва: Вентана - Граф, 2013.

                          Неорганические вещества - простые вещества и соединения, не являющиеся органическими, то есть, не содержащие углерода, а также некоторые углеродсодержащие соеди

                          Пользователи также искали:

                          неорганические вещества клетки 10 класс, неорганические вещества клетки таблица, неорганические вещества клетки являются, неорганические вещества в быту, Неорганические, неорганические, вещества, Неорганические вещества, клетки, формулы, неорганические вещества список, неорганические вещества в быту, неорганические вещества формулы, класс, неорганические вещества примеры, биология, примеры, список, таблица, быту, являются, неорганические вещества биология, неорганические вещества клетки таблица, неорганические вещества клетки являются, неорганические вещества клетки 10 класс, неорганические вещества клетки класс, неорганические вещества,

                          Ответ §6. Химический состав клетки

                          1) Завершите схему, отражающую химический состав клетки

                           

                          • Ответ:

                             

                           

                          2) Заполните таблицу.

                           

                          • Ответ:

                             

                            Органические вещества клетки

                             

                            Группа веществ

                            Значение

                            Белки

                            Участвуют в газообразование между лёгкими и организмом, сокращение мышц, выполняют защитную функцию

                            Жиры

                            Запасной источник энергии

                            Углеводы

                            Основной источник энергии. Выполняют строительную функцию.

                                 

                           

                          3) Заполните таблицу.

                           

                          • Ответ:

                            Минеральные вещества клетки

                             

                            Вещества

                            Значение

                            калий

                            Участвует в регулировке мышечной активности

                            натрий

                            Перемещает вещества в организме, участвует в процессе передачи нервных импульсов

                            кальций

                            Входит в состав костей

                            вода

                            Участвует во всех процессах, происходящих в организме

                            магний

                            Передает нервные импульсы, принимает участие в мышечной деятельности

                                 

                           

                          4) Укажите, что доказывают результаты опыта. Немного муки размешали в воде, добавили две капли йода. Мучная смесь окрасилась в синий цвет.

                           

                           

                          5) Вставьте пропущенные буквы в слова.

                           

                           

                          6) Составьте три предложения с какими- либо из слов, перечисленных в задании 5.

                           

                            

                           

                          • Ответ: Вещества бывают органические (белки, жиры, углеводы) и неорганические (вода, минеральные соли). Клетчатка – это углевод.


                          Неорганические вещества и их роль в клетке

                          Вода. Из неорганических веществ, входящих в состав клетки, важнейшим является вода. Количество ее составляет от 60 до 95% общей массы клетки. Вода играет важнейшую роль в жизни клеток и живых организмов в целом. Помимо того что она входит в их состав, для многих организмов это еще и среда обитания.

                          Роль воды в клетке определяется ее уникальными химическими и физическими свойствами, связанными главным образом с малыми размерами молекул, с полярностью ее молекул и с их способностью образовывать друг с другом водородные связи.

                          Вода как компонент биологических систем выполняет следующие важнейшие функции:

                          1. Вода—универсальный растворитель для полярных веществ, например солей, Сахаров, спиртов, кислот и др. Вещества, хорошо растворимые в воде, называются гидрофильными. Когда вещество переходит в раствор, его молекулы или ионы получают возможность двигаться более свободно; соответственно возрастает реакционная способность вещества. Именно по этой причине большая часть химических реакций в клетке протекает в водных растворах. Ее молекулы участвуют во многих химических реакциях, например при образовании или гидролизе полимеров. В процессе фотосинтеза вода является донором электронов, источником ионов водорода и свободного кислорода.
                          2. Неполярные вещества вода не растворяет и не смешивается с ними, поскольку не может образовывать с ними водородные связи. Нерастворимые в воде вещества называются гидрофобными. Гидрофобные молекулы или их части отталкиваются водой, а в ее присутствии притягиваются друг к другу. Такие взаимодействия играют важную роль в обеспечении стабильности мембран, а также многих белковых молекул, нуклеинов вых кислот и ряда субклеточных структур.
                          3. Вода обладает высокой удельной теплоемкостью. Для разрыва водородных связей, удерживающих молекулы воды, требуется поглотить большое количество энергии. Это свойство обеспечивает поддержание теплового баланса организма при значительных перепадах температуры в окружающей среде. Кроме того, вода отличается высокой теплопроводностью, что позволяет организму поддерживать одинаковую температуру во всем его объеме.
                          4. Вода характеризуется высокой теплотой парообразования, т. е. способностью молекул уносить с собой значительное количество тепла при одновременном охлаждении организма. Благодаря этому свойству воды, проявляющемуся при потоотделении у млекопитающих, тепловой одышке у крокодилов и других животных, транспирации у растений, предотвращается их перегрев.
                          5. Для воды характерно исключительно высокое поверхностное натяжение. Это свойство имеет очень важное значение для адсорбционных процессов, для передвижения растворов по тканям (кровообращение, восходящий и нисходящий токи в растениях). Многим мелким организмам поверхностное натяжение позволяет удерживаться на воде или скользить по ее поверхности.
                          6. Вода обеспечивает передвижение веществ в клетке и организме, поглощение веществ и выведение продуктов метаболизма.
                          7. У растений вода определяет тургор клеток, а у некоторых животных выполняет опорные функции, являясь гидростатическим скелетом (круглые и кольчатые черви, иглокожие).
                          8. Вода — составная часть смазывающих жидкостей (синовиальной — в суставах позвоночных, плевральной — в плевральной полости, перикардиальной — в околосердечной сумке) и слизей (облегчают передвижение веществ по кишечнику, создают влажную среду на слизистых оболочках дыхательных путей). Она входит в состав слюны, желчи, слез, спермы и др.

                          Минеральные соли. Неорганические вещества в клетке, кроме воды, прецспавлевы минеральными солями. Молекулы солей в водном растворе распадаются на катионы и анионы. Наибольшее значение имеют катионы (К+, Na+, Са2+, Mg:+, NH4+) и анионы (С1 , Н2Р04-, НР042- , НС03-, NO32--, SO42- ) Существенным является не только содержание, но и соотношение ионов в клетке.

                          Разность между количеством катионов и анионов на поверхности и внутри клетки обеспечивает возникновение потенциала действия, что лежит в основе возникновения нервного и мышечного возбуждения. Разностью концентрации ионов по разные стороны мембраны обусловлен активный перенос веществ через мембрану, а также преобразование энергии.

                          Анионы фосфорной кислоты создают фосфатную буферную систему, поддерживающую рН внутриклеточной среды организма на уровне 6,9.

                          Угольная кислота и ее анионы формируют бикарбонатную буферную систему, поддерживающую рН внеклеточной среды (плазма крови) на уровне 7,4.

                          Некоторые ионы участвуют в активации ферментов, создании осмотического давления в клетке, в процессах мышечного сокращения, свертывании крови и др.

                          Ряд катионов и анионов необходим дпясинтеза важных органических веществ (например, фосфолипидов, АТФ, нуклеоти-дов, гемоглобина, гемоцианина, хлорофилла и др.), а также аминокислот, являясь источниками атомов азота и серы.

                          Источник : Н.А. Лемеза Л.В.Камлюк Н.Д. Лисов "Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы"

                          2.4 Неорганические соединения, необходимые для функционирования человека - анатомия и физиология

                          Цели обучения

                          К концу этого раздела вы сможете:

                          • Сравнить и сопоставить неорганические и органические соединения
                          • Определить свойства воды, которые делают ее жизненно важной
                          • Объясните роль солей в функционировании организма
                          • Различайте кислоты и основания и объясняйте их роль в pH
                          • Обсудить роль буферов в поддержании гомеостаза pH в организме

                          Концепции, которые вы изучили до сих пор в этой главе, управляют всеми формами материи и будут работать как основа как для геологии, так и для биологии.Этот раздел главы сужает фокус до химии человеческой жизни; то есть соединения, важные для структуры и функций организма. Как правило, эти соединения бывают либо неорганическими, либо органическими.

                          • Неорганическое соединение - это вещество, не содержащее ни углерода, ни водорода. Многие неорганические соединения действительно содержат атомы водорода, такие как вода (H 2 O) и соляная кислота (HCl), вырабатываемая вашим желудком. Напротив, только несколько неорганических соединений содержат атомы углерода.Двуокись углерода (CO 2 ) - один из немногих примеров.
                          • Органическое соединение - это вещество, содержащее как углерод, так и водород. Органические соединения синтезируются ковалентными связями в живых организмах, в том числе в организме человека. Вспомните, что углерод и водород являются вторым и третьим по распространенности элементами в вашем теле. Вскоре вы обнаружите, как эти два элемента сочетаются в пищевых продуктах, которые вы едите, в соединениях, составляющих структуру вашего тела, и в химических веществах, которые питают ваше функционирование.

                          В следующем разделе рассматриваются четыре группы неорганических соединений, необходимых для жизни: вода, соли, кислоты и основания. Органические соединения рассматриваются далее в этой главе.

                          Вода

                          До 70 процентов веса взрослого человека составляет вода. Эта вода содержится как внутри клеток, так и между клетками, из которых состоят ткани и органы. Несколько функций делают воду незаменимой для жизнедеятельности человека.

                          Вода как смазка и амортизатор

                          Вода является основным компонентом многих смазочных жидкостей организма.Подобно тому, как масло смазывает петли двери, вода в синовиальной жидкости смазывает суставы тела, а вода в плевральной жидкости помогает легким расширяться и отскакивать при дыхании. Водянистая жидкость помогает пище течь по пищеварительному тракту и обеспечивает отсутствие трения при движении соседних органов брюшной полости.

                          Вода также защищает клетки и органы от физических травм, смягчая, например, мозг внутри черепа и защищая нежную нервную ткань глаз.Вода также смягчает развивающийся плод в утробе матери.

                          Вода как теплоотвод

                          Радиатор - это вещество или объект, которые поглощают и рассеивают тепло, но не испытывают соответствующего повышения температуры. В организме вода поглощает тепло, выделяемое в результате химических реакций, без значительного повышения температуры. Более того, когда температура окружающей среды стремительно растет, вода, хранящаяся в организме, помогает ему сохранять прохладу. Этот охлаждающий эффект возникает, когда теплая кровь из ядра тела течет к кровеносным сосудам под кожей и переносится в окружающую среду.В то же время потовые железы выделяют теплую воду вместе с потом. Когда вода испаряется в воздух, она уносит тепло, а затем более холодная кровь с периферии циркулирует обратно к сердцевине тела.

                          Вода как компонент жидких смесей

                          Смесь - это комбинация двух или более веществ, каждое из которых сохраняет свою химическую идентичность. Другими словами, составляющие вещества не связаны химически в новое, более крупное химическое соединение. Эту концепцию легко представить, если вы подумаете о порошкообразных веществах, таких как мука и сахар; когда вы перемешиваете их в миске, очевидно, что они не связываются с образованием нового соединения.Воздух в помещении, которым вы дышите, представляет собой газовую смесь, содержащую три отдельных элемента - азот, кислород и аргон - и одно соединение - диоксид углерода. Есть три типа жидких смесей, все из которых содержат воду в качестве ключевого компонента; это растворы, коллоиды и суспензии.

                          Чтобы клетки тела выжили, они должны оставаться влажными в жидкости на водной основе, называемой раствором. В химии жидкий раствор состоит из растворителя, который растворяет вещество, называемое растворенным веществом.Важной характеристикой растворов является их однородность; то есть молекулы растворенного вещества равномерно распределяются по всему раствору. Если бы вы размешали чайную ложку сахара в стакане воды, сахар растворился бы в молекулах сахара, разделенных молекулами воды. Соотношение сахара и воды в левой части стакана будет таким же, как соотношение сахара и воды в правой части стакана. Если бы вы добавили больше сахара, соотношение сахара к воде изменилось бы, но распределение - при условии, что вы хорошо перемешали - все равно было бы равномерным.

                          Вода считается «универсальным растворителем», и поэтому считается, что жизнь не может существовать без воды. Вода, безусловно, является самым распространенным растворителем в организме; практически все химические реакции организма происходят между соединениями, растворенными в воде. Поскольку молекулы воды полярны, с областями положительного и отрицательного электрического заряда, вода легко растворяет ионные соединения и полярные ковалентные соединения. Такие соединения называют гидрофильными или «водолюбивыми».Как было сказано выше, сахар хорошо растворяется в воде. Это связано с тем, что молекулы сахара содержат области полярных водородно-кислородных связей, что делает его гидрофильным. Неполярные молекулы, которые с трудом растворяются в воде, называются гидрофобными или «водобоязненными».

                          Концентрации растворенных веществ

                          В химии описаны различные смеси растворенных веществ и воды. Концентрация данного растворенного вещества - это количество частиц этого растворенного вещества в данном пространстве (кислород составляет около 21 процента атмосферного воздуха).В кровотоке человека концентрация глюкозы обычно измеряется в миллиграммах (мг) на децилитр (дл), а у здорового взрослого человека в среднем составляет около 100 мг / дл. Другой метод измерения концентрации растворенного вещества - его молярность, которая составляет моль (M) молекул на литр (L). Моль элемента - это его атомный вес, а моль соединения - это сумма атомных весов его компонентов, называемая молекулярной массой. Часто используемый пример - вычисление моля глюкозы по химической формуле C6h22O6.Согласно периодической таблице, атомный вес углерода (C) составляет 12,011 грамма (г), а в глюкозе шесть атомов углерода, что дает общий атомный вес 72,066 г. Проведя те же вычисления для водорода (H) и кислорода (O), молекулярная масса равна 180,156 г («грамм молекулярной массы» глюкозы). Когда вода добавляется для получения одного литра раствора, у вас есть один моль (1М) глюкозы. Это особенно полезно в химии из-за отношения родинок к «числу Авогадро». В моль любого раствора столько же частиц: 6.02 × 10 23 . Многие вещества в кровотоке и других тканях тела измеряются в тысячных долях моля или миллимолях (мМ).

                          Коллоид представляет собой смесь, которая чем-то похожа на тяжелый раствор. Частицы растворенного вещества состоят из крошечных сгустков молекул, достаточно больших, чтобы сделать жидкую смесь непрозрачной (поскольку частицы достаточно большие, чтобы рассеивать свет). Знакомые примеры коллоидов - молоко и сливки. В щитовидной железе гормон щитовидной железы хранится в виде густой белковой смеси, также называемой коллоидом.

                          Суспензия представляет собой жидкую смесь, в которой более тяжелое вещество временно суспендировано в жидкости, но со временем оседает. Такое отделение частиц от суспензии называется седиментацией. Пример седиментации происходит в анализе крови, который устанавливает скорость седиментации или скорость седиментации. Тест измеряет, как быстро красные кровяные тельца в пробирке выделяются из водянистой части крови (известной как плазма) в течение определенного периода времени. Быстрое осаждение клеток крови обычно не происходит в здоровом организме, но некоторые заболевания могут вызывать слипание клеток крови, и эти тяжелые скопления клеток крови оседают на дно пробирки быстрее, чем нормальные клетки крови.

                          Роль воды в химических реакциях

                          Два типа химических реакций включают образование или потребление воды: дегидратационный синтез и гидролиз.

                          • При дегидратационном синтезе один реагент отдает атом водорода, а другой реагент отдает гидроксильную группу (ОН) при синтезе нового продукта. При образовании их ковалентной связи в качестве побочного продукта выделяется молекула воды (рис. 2.4.1). Это также иногда называют реакцией конденсации.
                          • При гидролизе молекула воды разрушает соединение, разрывая его связи. Сама вода делится на H и OH. Одна часть разорванного соединения затем связывается с атомом водорода, а другая часть связывается с гидроксильной группой.

                          Эти реакции обратимы и играют важную роль в химии органических соединений (о чем мы вскоре поговорим).

                          Рисунок 2.4.1 - Дегидратационный синтез и гидролиз: Мономеры, основные единицы для построения более крупных молекул, образуют полимеры (два или более химически связанных мономера).(а) При дегидратационном синтезе два мономера ковалентно связаны в реакции, в которой один отдает гидроксильную группу, а другой - атом водорода. Молекула воды выделяется как побочный продукт во время реакций дегидратации. (b) При гидролизе ковалентная связь между двумя мономерами расщепляется путем присоединения атома водорода к одному и гидроксильной группы к другому, что требует участия одной молекулы воды.

                          Соли

                          Напомним, что соли образуются, когда ионы образуют ионные связи.В этих реакциях один атом отдает один или несколько электронов и, таким образом, становится положительно заряженным, тогда как другой атом принимает один или несколько электронов и становится отрицательно заряженным. Теперь вы можете определить соль как вещество, которое при растворении в воде диссоциирует на ионы, отличные от H + или OH -. Этот факт важен для отличия солей от кислот и оснований, обсуждаемых далее.

                          Типичная соль NaCl полностью диссоциирует в воде (рисунок 2.4.2). Положительные и отрицательные области молекулы воды (концы водорода и кислорода соответственно) притягивают отрицательные ионы хлорида и положительные ионы натрия, отталкивая их друг от друга.Опять же, в то время как неполярные и полярные ковалентно связанные соединения распадаются на молекулы в растворе, соли диссоциируют на ионы. Эти ионы являются электролитами; они способны проводить электрический ток в растворе. Это свойство имеет решающее значение для функции ионов при передаче нервных импульсов и стимулировании сокращения мышц.

                          Рисунок 2.4.2 - Диссоциация хлорида натрия в воде: Обратите внимание, что кристаллы хлорида натрия диссоциируют не на молекулы NaCl, а на катионы Na + и анионы Cl - , каждый из которых полностью окружен молекулами воды.

                          Многие другие соли важны для организма. Например, соли желчных кислот, вырабатываемые печенью, помогают расщеплять пищевые жиры, а соли фосфата кальция образуют минеральную часть зубов и костей.

                          Кислоты и основания

                          Кислоты и основания, как и соли, диссоциируют в воде с образованием электролитов. Кислоты и основания могут очень сильно изменить свойства растворов, в которых они растворены.

                          Кислоты

                          Кислота - это вещество, выделяющее ионы водорода (H + ) в растворе (Рисунок 2.4.3 a ). Поскольку у атома водорода есть только один протон и один электрон, положительно заряженный ион водорода - это просто протон. Этот одиночный протон с большой вероятностью участвует в химических реакциях. Сильные кислоты - это соединения, которые выделяют весь свой H + в растворе; то есть они полностью ионизируются. Соляная кислота (HCl), которая выделяется из клеток слизистой оболочки желудка, является сильной кислотой, поскольку она выделяет весь свой H + в водянистую среду желудка.Эта сильная кислота помогает пищеварению и убивает микробы, попавшие в организм. Слабые кислоты не ионизируются полностью; то есть некоторые из их ионов водорода остаются связанными внутри соединения в растворе. Пример слабой кислоты - уксус или уксусная кислота; он называется ацетатом после того, как отдает протон.

                          Рисунок 2.4.3. - Кислоты и основания: (a) В водном растворе кислота диссоциирует на ионы водорода (H + ) и анионы. Почти каждая молекула сильной кислоты диссоциирует, образуя высокую концентрацию H + .(b) В водном растворе основание диссоциирует на гидроксильные ионы (OH - ) и катионы. Почти каждая молекула сильного основания диссоциирует, образуя высокую концентрацию OH - .

                          Базы

                          A base - это вещество, которое выделяет гидроксильные ионы (OH - ) в растворе, или вещество, которое принимает H +, уже присутствующий в растворе (см. Рисунок 2.4.3 b ). Ионы гидроксила (также известные как ионы гидроксида) или другие основные вещества объединяются с присутствующим H + с образованием молекулы воды, тем самым удаляя H + и снижая кислотность раствора.Сильные основания высвобождают большую часть или все свои гидроксильные ионы; слабые основания выделяют только некоторые гидроксильные ионы или поглощают только несколько H + . Пища, смешанная с соляной кислотой из желудка, сожгла бы тонкий кишечник (следующий участок пищеварительного тракта после желудка), если бы не высвобождение бикарбоната (HCO 3 - ), слабого основания, которое привлекает Н + . Бикарбонат принимает часть протонов H +, тем самым снижая кислотность раствора.

                          Концепция pH

                          Относительную кислотность или щелочность раствора можно определить по его pH. pH раствора представляет собой отрицательный десятичный логарифм концентрации иона водорода (H + ) в растворе. Например, раствор с pH 4 имеет концентрацию H + , которая в десять раз больше, чем у раствора с pH 5. То есть раствор с pH 4 в десять раз более кислый, чем раствор с pH 5. Понятие pH станет более понятным, когда вы изучите шкалу pH, как показано на рисунке 2.4.4. Шкала состоит из серии приращений от 0 до 14.Раствор с pH 7 считается нейтральным - ни кислым, ни основным. Чистая вода имеет pH 7. Чем ниже число ниже 7, тем кислее раствор или тем выше концентрация H + . Концентрация ионов водорода при каждом значении pH в 10 раз отличается от следующего значения pH. Например, значение pH 4 соответствует концентрации протонов 10 –4 M или 0,0001M, а значение pH 5 соответствует концентрации протонов 10 –5 M или 0.00001M. Чем выше число выше 7, тем более щелочной (щелочной) раствор или тем ниже концентрация H + . Например, человеческая моча в десять раз более кислотная, чем чистая вода, а HCl в 10 000 000 раз кислотнее воды.

                          Рисунок 2.4.4 Шкала pH

                          Буферы

                          pH крови человека обычно находится в диапазоне от 7,35 до 7,45, хотя обычно его определяют как pH 7,4. При таком слегка щелочном pH кровь может снизить кислотность, возникающую из-за того, что углекислый газ (CO 2 ) постоянно попадает в кровоток триллионами клеток тела.Гомеостатические механизмы (наряду с выдыханием CO 2 при дыхании) обычно поддерживают pH крови в этом узком диапазоне. Это очень важно, потому что колебания - либо слишком кислые, либо слишком щелочные - могут привести к опасным для жизни расстройствам.

                          Все клетки организма зависят от гомеостатической регуляции кислотно-щелочного баланса при pH примерно 7,4. Таким образом, в организме есть несколько механизмов для этой регуляции, включая дыхание, выделение химических веществ с мочой и внутреннее высвобождение химических веществ, вместе называемых буферами, в жидкости организма.Буфер представляет собой раствор слабой кислоты и ее конъюгированного основания. Буфер может нейтрализовать небольшое количество кислот или оснований в жидкостях организма. Например, если есть даже небольшое снижение pH жидкости организма ниже 7,35, буфер в жидкости - в данном случае действующий как слабое основание - будет связывать избыточные ионы водорода. Напротив, если pH поднимается выше 7,45, буфер будет действовать как слабая кислота и вносить ионы водорода.

                          Гомеостатический дисбаланс

                          Избыточная кислотность кислот и оснований, крови и других жидкостей организма известна как ацидоз.Распространенными причинами ацидоза являются ситуации и нарушения, которые снижают эффективность дыхания, особенно способность человека полностью выдыхать, что вызывает накопление CO 2 (и H + ) в кровотоке. Ацидоз также может быть вызван метаболическими проблемами, которые снижают уровень или функцию буферов, которые действуют как основания или способствуют выработке кислот. Например, при тяжелой диарее из организма может выводиться слишком много бикарбоната, в результате чего кислоты накапливаются в жидкостях организма.У людей с плохо управляемым диабетом (неэффективное регулирование уровня сахара в крови) кислоты, называемые кетонами, вырабатываются в качестве топлива для организма. Они могут накапливаться в крови, вызывая серьезное заболевание, называемое диабетическим кетоацидозом. Почечная недостаточность, печеночная недостаточность, сердечная недостаточность, рак и другие заболевания также могут вызывать метаболический ацидоз.

                          Напротив, алкалоз - это состояние, при котором кровь и другие жидкости организма слишком щелочные (щелочные). Как и в случае ацидоза, основной причиной являются респираторные расстройства; однако при респираторном алкалозе уровни углекислого газа падают слишком низко.Заболевания легких, передозировка аспирином, шок и обычное беспокойство могут вызвать респираторный алкалоз, который снижает нормальную концентрацию H + .

                          Метаболический алкалоз часто возникает в результате продолжительной сильной рвоты, которая вызывает потерю ионов водорода и хлорида (как компонентов HCl). Лекарства также могут вызвать алкалоз. К ним относятся диуретики, которые заставляют организм терять ионы калия, а также антациды при приеме в чрезмерных количествах, например, при стойкой изжоге или язве.

                          Обзор главы

                          Неорганические соединения, необходимые для функционирования человека, включают воду, соли, кислоты и основания. Эти соединения неорганические; то есть они не содержат ни водорода, ни углерода. Вода - это смазка и подушка, теплоотвод, компонент жидких смесей, побочный продукт реакций синтеза дегидратации и реагент в реакциях гидролиза. Соли - это соединения, которые при растворении в воде диссоциируют на ионы, отличные от H + или OH -.Напротив, кислоты выделяют в растворе H + , делая его более кислым. Основания принимают H + , тем самым делая раствор более щелочным (едким).

                          pH любого раствора - это его относительная концентрация H + . Раствор с pH 7 нейтрален. Растворы с pH ниже 7 являются кислотами, а растворы с pH выше 7 - основаниями. Изменение одной цифры на шкале pH (например, от 7 до 8) представляет десятикратное увеличение или уменьшение концентрации H + .У здорового взрослого человека pH крови колеблется от 7,35 до 7,45. Механизмы гомеостатического контроля, которые важны для поддержания крови в здоровом диапазоне pH, включают химические вещества, называемые буферами, слабые кислоты и слабые основания, высвобождаемые, когда pH крови или других жидкостей организма колеблется в любом направлении за пределами этого нормального диапазона.

                          Контрольные вопросы

                          Вопросы критического мышления

                          pH лимонного сока равен 2, а pH апельсинового сока равен 4.Какой из них более кислый и насколько? Что это значит?

                          Лимонный сок в сто раз более кислый, чем апельсиновый сок. Это означает, что в лимонном соке концентрация ионов водорода в сто раз выше.

                          Во время вечеринки Эли проигрывает пари и вынужден выпить бутылку лимонного сока. Вскоре после этого он начинает жаловаться на затрудненное дыхание, и его друзья отвозят его в местное отделение неотложной помощи. Там ему внутривенно вводят раствор бикарбоната.Почему?

                          Лимонный сок, как и любая кислота, выделяет ионы водорода в растворе. Поскольку избыток H + попадает в пищеварительный тракт и всасывается в кровь, pH крови Эли падает ниже 7,35. Напомним, что бикарбонат - это буфер, слабое основание, которое принимает ионы водорода. Вводя бикарбонат внутривенно, врач отделения неотложной помощи помогает поднять pH крови Эли до нейтрального.

                          Неорганические соединения, необходимые для функционирования человека - Анатомия и физиология

                          OpenStaxCollege

                          Цели обучения

                          К концу этого раздела вы сможете:

                          • Сравнить и сопоставить неорганические и органические соединения
                          • Определить свойства воды, которые делают ее жизненно важной
                          • Объясните роль солей в функционировании организма
                          • Различайте кислоты и основания и объясняйте их роль в pH
                          • Обсудить роль буферов в поддержании гомеостаза pH в организме

                          Концепции, которые вы изучили до сих пор в этой главе, управляют всеми формами материи и будут работать как основа как для геологии, так и для биологии.Этот раздел главы сужает фокус до химии человеческой жизни; то есть соединения, важные для структуры и функций организма. Как правило, эти соединения бывают либо неорганическими, либо органическими.

                          • Неорганическое соединение - это вещество, не содержащее ни углерода, ни водорода. Многие неорганические соединения действительно содержат атомы водорода, такие как вода (H 2 O) и соляная кислота (HCl), вырабатываемая вашим желудком. Напротив, только несколько неорганических соединений содержат атомы углерода.Двуокись углерода (CO 2 ) - один из немногих примеров.
                          • Таким образом, органическое соединение - это вещество, содержащее как углерод, так и водород. Органические соединения синтезируются ковалентными связями в живых организмах, в том числе в организме человека. Вспомните, что углерод и водород являются вторым и третьим по распространенности элементами в вашем теле. Вскоре вы обнаружите, как эти два элемента сочетаются в пищевых продуктах, которые вы едите, в соединениях, составляющих структуру вашего тела, и в химических веществах, которые питают ваше функционирование.

                          В следующем разделе рассматриваются три группы неорганических соединений, необходимых для жизни: вода, соли, кислоты и основания. Органические соединения рассматриваются далее в этой главе.

                          До 70 процентов веса взрослого человека составляет вода. Эта вода содержится как внутри клеток, так и между клетками, из которых состоят ткани и органы. Несколько функций делают воду незаменимой для жизнедеятельности человека.

                          Вода как смазка и подушка

                          Вода является основным компонентом многих смазочных жидкостей организма.Подобно тому, как масло смазывает петли двери, вода в синовиальной жидкости смазывает суставы тела, а вода в плевральной жидкости помогает легким расширяться и отскакивать при дыхании. Водянистая жидкость помогает пище течь по пищеварительному тракту и обеспечивает отсутствие трения при движении соседних органов брюшной полости.

                          Вода также защищает клетки и органы от физических травм, смягчая, например, мозг внутри черепа и защищая нежную нервную ткань глаз.Вода также смягчает развивающийся плод в утробе матери.

                          Вода как теплоотвод

                          Радиатор - это вещество или объект, которые поглощают и рассеивают тепло, но не испытывают соответствующего повышения температуры. В организме вода поглощает тепло, выделяемое в результате химических реакций, без значительного повышения температуры. Более того, когда температура окружающей среды стремительно растет, вода, хранящаяся в организме, помогает ему сохранять прохладу. Этот охлаждающий эффект возникает, когда теплая кровь из ядра тела течет к кровеносным сосудам под кожей и переносится в окружающую среду.В то же время потовые железы выделяют теплую воду вместе с потом. Когда вода испаряется в воздух, она уносит тепло, а затем более холодная кровь с периферии циркулирует обратно к сердцевине тела.

                          Вода как компонент жидких смесей

                          Смесь - это комбинация двух или более веществ, каждое из которых сохраняет свою химическую идентичность. Другими словами, составляющие вещества не связаны химически в новое, более крупное химическое соединение. Эту концепцию легко представить, если вы подумаете о порошкообразных веществах, таких как мука и сахар; когда вы перемешиваете их в миске, очевидно, что они не связываются с образованием нового соединения.Воздух в помещении, которым вы дышите, представляет собой газовую смесь, содержащую три отдельных элемента - азот, кислород и аргон - и одно соединение - диоксид углерода. Есть три типа жидких смесей, все из которых содержат воду в качестве ключевого компонента. Это растворы, коллоиды и суспензии.

                          Чтобы клетки тела выжили, они должны оставаться влажными в жидкости на водной основе, называемой раствором. В химии жидкий раствор состоит из растворителя, который растворяет вещество, называемое растворенным веществом. Важной характеристикой растворов является их однородность; то есть молекулы растворенного вещества равномерно распределяются по всему раствору.Если бы вы размешали чайную ложку сахара в стакане воды, сахар растворился бы в молекулах сахара, разделенных молекулами воды. Соотношение сахара и воды в левой части стакана будет таким же, как соотношение сахара и воды в правой части стакана. Если бы вы добавили больше сахара, соотношение сахара к воде изменилось бы, но распределение - при условии, что вы хорошо перемешали - все равно было бы равномерным.

                          Вода считается «универсальным растворителем», и поэтому считается, что жизнь не может существовать без воды.Вода, безусловно, является самым распространенным растворителем в организме; практически все химические реакции организма происходят между соединениями, растворенными в воде. Поскольку молекулы воды полярны, с областями положительного и отрицательного электрического заряда, вода легко растворяет ионные соединения и полярные ковалентные соединения. Такие соединения называют гидрофильными или «водолюбивыми». Как уже было сказано выше, сахар хорошо растворяется в воде. Это связано с тем, что молекулы сахара содержат области полярных водородно-кислородных связей, что делает его гидрофильным.Неполярные молекулы, которые с трудом растворяются в воде, называются гидрофобными или «водобоязненными».

                          Концентрации растворенных веществ

                          В химии описаны различные смеси растворенных веществ и воды. Концентрация данного растворенного вещества - это количество частиц этого растворенного вещества в данном пространстве (кислород составляет около 21 процента атмосферного воздуха). В кровотоке человека концентрация глюкозы обычно измеряется в миллиграммах (мг) на децилитр (дл), а у здорового взрослого человека в среднем составляет около 100 мг / дл.Другой метод измерения концентрации растворенного вещества - его молярность, которая составляет моль (M) молекул на литр (L). Моль элемента - это его атомный вес, а моль соединения - это сумма атомных весов его компонентов, называемая молекулярной массой. Часто используемый пример - вычисление моля глюкозы по химической формуле C 6 H 12 O 6 . Согласно периодической таблице, атомный вес углерода (C) составляет 12,011 грамма (г), а в глюкозе шесть атомов углерода, что дает общий атомный вес 72.066 г. Проведя те же вычисления для водорода (H) и кислорода (O), молекулярная масса равна 180,156 г («грамм молекулярной массы» глюкозы). Когда вода добавляется для получения одного литра раствора, у вас есть один моль (1М) глюкозы. Это особенно полезно в химии из-за отношения родинок к «числу Авогадро». В моль любого раствора столько же частиц: 6,02 × 10 23 . Многие вещества в кровотоке и других тканях тела измеряются в тысячных долях моля или миллимолях (мМ).

                          Коллоид - это смесь, которая чем-то похожа на тяжелый раствор. Частицы растворенного вещества состоят из крошечных сгустков молекул, достаточно больших, чтобы сделать жидкую смесь непрозрачной (поскольку частицы достаточно большие, чтобы рассеивать свет). Знакомые примеры коллоидов - молоко и сливки. В щитовидной железе гормон щитовидной железы хранится в виде густой белковой смеси, также называемой коллоидом.

                          Суспензия - это жидкая смесь, в которой более тяжелое вещество временно взвешено в жидкости, но со временем оседает.Такое отделение частиц от суспензии называется седиментацией. Пример седиментации происходит в анализе крови, который устанавливает скорость седиментации или скорость седиментации. Тест измеряет, как быстро красные кровяные тельца в пробирке выделяются из водянистой части крови (известной как плазма) в течение определенного периода времени. Быстрое осаждение клеток крови обычно не происходит в здоровом организме, но некоторые заболевания могут вызывать слипание клеток крови, и эти тяжелые скопления клеток крови оседают на дно пробирки быстрее, чем нормальные клетки крови.

                          Роль воды в химических реакциях

                          Два типа химических реакций включают образование или потребление воды: дегидратационный синтез и гидролиз.

                          • При дегидратационном синтезе один реагент отдает атом водорода, а другой реагент отдает гидроксильную группу (ОН) при синтезе нового продукта. При образовании их ковалентной связи в качестве побочного продукта выделяется молекула воды ([ссылка]). Это также иногда называют реакцией конденсации.
                          • При гидролизе молекула воды разрушает соединение, разрывая его связи. Сама вода делится на H и OH. Одна часть разорванного соединения затем связывается с атомом водорода, а другая часть связывается с гидроксильной группой.

                          Эти реакции обратимы и играют важную роль в химии органических соединений (о чем мы вскоре поговорим).

                          Обезвоживание, синтез и гидролиз

                          Мономеры, основные единицы для построения более крупных молекул, образуют полимеры (два или более химически связанных мономера).(а) При дегидратационном синтезе два мономера ковалентно связаны в реакции, в которой один отдает гидроксильную группу, а другой - атом водорода. Молекула воды выделяется как побочный продукт во время реакций дегидратации. (b) При гидролизе ковалентная связь между двумя мономерами расщепляется путем присоединения атома водорода к одному и гидроксильной группы к другому, что требует участия одной молекулы воды.


                          Напомним, что соли образуются, когда ионы образуют ионные связи.В этих реакциях один атом отдает один или несколько электронов и, таким образом, становится положительно заряженным, тогда как другой атом принимает один или несколько электронов и становится отрицательно заряженным. Теперь вы можете определить соль как вещество, которое при растворении в воде диссоциирует на ионы, отличные от H + или OH -. Этот факт важен для отличия солей от кислот и оснований, обсуждаемых далее.

                          Типичная соль NaCl полностью диссоциирует в воде ([ссылка]). Положительные и отрицательные области молекулы воды (концы водорода и кислорода соответственно) притягивают отрицательные ионы хлорида и положительные ионы натрия, отталкивая их друг от друга.Опять же, в то время как неполярные и полярные ковалентно связанные соединения распадаются на молекулы в растворе, соли диссоциируют на ионы. Эти ионы являются электролитами; они способны проводить электрический ток в растворе. Это свойство имеет решающее значение для функции ионов при передаче нервных импульсов и стимулировании сокращения мышц.

                          Диссоциация хлорида натрия в воде

                          Обратите внимание, что кристаллы хлорида натрия диссоциируют не на молекулы NaCl, а на катионы Na + и анионы Cl - , каждый из которых полностью окружен молекулами воды.


                          Многие другие соли важны для организма. Например, соли желчных кислот, вырабатываемые печенью, помогают расщеплять пищевые жиры, а соли фосфата кальция образуют минеральную часть зубов и костей.

                          Кислоты и основания, как и соли, диссоциируют в воде с образованием электролитов. Кислоты и основания могут очень сильно изменить свойства растворов, в которых они растворены.

                          Кислоты

                          Кислота - это вещество, которое выделяет ионы водорода (H + ) в растворе ([ссылка] a ).Поскольку у атома водорода есть только один протон и один электрон, положительно заряженный ион водорода - это просто протон. Этот одиночный протон с большой вероятностью участвует в химических реакциях. Сильные кислоты - это соединения, которые выделяют весь свой H + в растворе; то есть они полностью ионизируются. Соляная кислота (HCl), которая выделяется из клеток слизистой оболочки желудка, является сильной кислотой, поскольку она выделяет весь свой H + в водянистую среду желудка. Эта сильная кислота помогает пищеварению и убивает микробы, попавшие в организм.Слабые кислоты не ионизируются полностью; то есть некоторые из их ионов водорода остаются связанными внутри соединения в растворе. Пример слабой кислоты - уксус или уксусная кислота; он называется ацетатом после того, как отдает протон.

                          Кислоты и основания

                          (a) В водном растворе кислота диссоциирует на ионы водорода (H + ) и анионы. Почти каждая молекула сильной кислоты диссоциирует, образуя высокую концентрацию H + . (b) В водном растворе основание диссоциирует на гидроксильные ионы (OH - ) и катионы.Почти каждая молекула сильного основания диссоциирует, образуя высокую концентрацию OH - .


                          Базы

                          Основание - это вещество, которое выделяет гидроксильные ионы (OH - ) в растворе, или вещество, которое принимает H + , уже присутствующий в растворе (см. [Ссылка] b ). Ионы гидроксила (также известные как ионы гидроксида) или другие основные вещества объединяются с присутствующим H + с образованием молекулы воды, тем самым удаляя H + и снижая кислотность раствора.Сильные основания высвобождают большую часть или все свои гидроксильные ионы; слабые основания выделяют только некоторые гидроксильные ионы или поглощают только несколько H + . Пища, смешанная с соляной кислотой из желудка, сожгла бы тонкий кишечник, следующую часть пищеварительного тракта после желудка, если бы не высвобождение бикарбоната (HCO 3 - ), слабого основания, которое привлекает H + . Бикарбонат принимает часть протонов H + , тем самым снижая кислотность раствора.

                          Концепция pH

                          Относительную кислотность или щелочность раствора можно определить по его pH. PH раствора - это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода (H + ) в растворе. Например, раствор с pH 4 имеет концентрацию H + , которая в десять раз больше, чем у раствора с pH 5. То есть раствор с pH 4 в десять раз более кислый, чем раствор с pH 5. Понятие pH станет более понятным, когда вы изучите шкалу pH, как показано в [ссылка].Шкала состоит из серии приращений от 0 до 14. Раствор с pH 7 считается нейтральным - ни кислым, ни основным. Чистая вода имеет pH 7. Чем ниже число ниже 7, тем кислее раствор или тем выше концентрация H + . Концентрация ионов водорода при каждом значении pH в 10 раз отличается от следующего значения pH. Например, значение pH 4 соответствует концентрации протонов 10 –4 M или 0,0001M, а значение pH 5 соответствует концентрации протонов 10 –5 M или 0.00001M. Чем выше число выше 7, тем более щелочной (щелочной) раствор или тем ниже концентрация H + . Например, человеческая моча в десять раз более кислотная, чем чистая вода, а HCl в 10 000 000 раз кислотнее воды.

                          Шкала pH


                          Буферы

                          pH крови человека обычно находится в диапазоне от 7,35 до 7,45, хотя обычно его определяют как pH 7,4. При таком слегка щелочном pH кровь может снизить кислотность, возникающую из-за того, что углекислый газ (CO 2 ) постоянно попадает в кровоток триллионами клеток тела.Гомеостатические механизмы (наряду с выдыханием CO 2 при дыхании) обычно поддерживают pH крови в этом узком диапазоне. Это очень важно, потому что колебания - либо слишком кислые, либо слишком щелочные - могут привести к опасным для жизни расстройствам.

                          Все клетки организма зависят от гомеостатической регуляции кислотно-щелочного баланса при pH примерно 7,4. Таким образом, в организме есть несколько механизмов для этой регуляции, включая дыхание, выделение химических веществ с мочой и внутреннее высвобождение химических веществ, вместе называемых буферами, в жидкости организма.Буфер представляет собой раствор слабой кислоты и сопряженного с ней основания. Буфер может нейтрализовать небольшое количество кислот или оснований в жидкостях организма. Например, если есть даже небольшое снижение pH жидкости организма ниже 7,35, буфер в жидкости - в данном случае действующий как слабое основание - будет связывать избыточные ионы водорода. Напротив, если pH поднимается выше 7,45, буфер будет действовать как слабая кислота и вносить ионы водорода.

                          Гомеостатический дисбаланс

                          Кислоты и основания
                          Чрезмерная кислотность крови и других жидкостей организма известна как ацидоз.Распространенными причинами ацидоза являются ситуации и нарушения, которые снижают эффективность дыхания, особенно способность человека полностью выдыхать, что вызывает накопление CO 2 (и H + ) в кровотоке. Ацидоз также может быть вызван метаболическими проблемами, которые снижают уровень или функцию буферов, которые действуют как основания или способствуют выработке кислот. Например, при тяжелой диарее из организма может выводиться слишком много бикарбоната, в результате чего кислоты накапливаются в жидкостях организма.У людей с плохо управляемым диабетом (неэффективное регулирование уровня сахара в крови) кислоты, называемые кетонами, вырабатываются в качестве топлива для организма. Они могут накапливаться в крови, вызывая серьезное заболевание, называемое диабетическим кетоацидозом. Почечная недостаточность, печеночная недостаточность, сердечная недостаточность, рак и другие заболевания также могут вызывать метаболический ацидоз.

                          Напротив, алкалоз - это состояние, при котором кровь и другие жидкости организма слишком щелочные (щелочные). Как и в случае ацидоза, основной причиной являются респираторные расстройства; однако при респираторном алкалозе уровни углекислого газа падают слишком низко.Заболевания легких, передозировка аспирином, шок и обычное беспокойство могут вызвать респираторный алкалоз, который снижает нормальную концентрацию H + .

                          Метаболический алкалоз часто возникает в результате продолжительной сильной рвоты, которая вызывает потерю ионов водорода и хлорида (как компонентов HCl). Лекарства также могут вызвать алкалоз. К ним относятся диуретики, которые заставляют организм терять ионы калия, а также антациды при приеме в чрезмерных количествах, например, при стойкой изжоге или язве.

                          Неорганические соединения, необходимые для функционирования человека, включают воду, соли, кислоты и основания. Эти соединения неорганические; то есть они не содержат ни водорода, ни углерода. Вода - это смазка и подушка, теплоотвод, компонент жидких смесей, побочный продукт реакций синтеза дегидратации и реагент в реакциях гидролиза. Соли - это соединения, которые при растворении в воде диссоциируют на ионы, отличные от H + или OH -. Напротив, кислоты выделяют в растворе H + , делая его более кислым.Основания принимают H + , тем самым делая раствор более щелочным (едким).

                          pH любого раствора - это его относительная концентрация H + . Раствор с pH 7 нейтрален. Растворы с pH ниже 7 являются кислотами, а растворы с pH выше 7 - основаниями. Изменение одной цифры на шкале pH (например, от 7 до 8) представляет десятикратное увеличение или уменьшение концентрации H + . У здорового взрослого человека pH крови колеблется от 7,35 до 7,45. Механизмы гомеостатического контроля, важные для поддержания крови в здоровом диапазоне pH, включают химические вещества, называемые буферами, слабые кислоты и слабые основания, высвобождаемые, когда pH крови или других жидкостей организма колеблется в любом направлении за пределами этого нормального диапазона.

                          CH 4 - метан. Это соединение ________.

                          1. неорганическое
                          2. органический
                          3. реактивная
                          4. кристалл

                          Что из следующего, вероятнее всего, будет равномерно распределено в воде в гомогенном растворе?

                          1. ионы натрия и хлорид-ионы
                          2. молекул NaCl
                          3. кристаллов соли
                          4. эритроцитов

                          Дженни смешивает тесто для блинов, затем добавляет шоколадную стружку.Ожидая, когда приготовятся первые несколько блинов, она замечает, как шоколадная стружка опускается на дно прозрачной стеклянной миски. Тесто с шоколадной крошкой является примером ________.

                          1. растворитель
                          2. растворенное вещество
                          3. раствор
                          4. подвеска

                          Вещество распадается на K + и Cl - в растворе. Вещество a (n) ________.

                          1. кислота
                          2. база
                          3. соль
                          4. буфер

                          Тай три года, и в результате «желудочного недуга» его рвало около 24 часов.Его pH крови 7,48. Что это значит?

                          1. Кровь Тая слегка кислая.
                          2. Кровь Тая слабощелочная.
                          3. Кровь Тая очень кислая.
                          4. Кровь Тая в пределах нормы

                          pH лимонного сока составляет 2, а pH апельсинового сока - 4. Какой из них более кислый и насколько? Что это значит?

                          Лимонный сок в сто раз более кислый, чем апельсиновый сок. Это означает, что в лимонном соке концентрация ионов водорода в сто раз выше.

                          Во время вечеринки Эли проигрывает пари и вынужден выпить бутылку лимонного сока. Вскоре после этого он начинает жаловаться на затрудненное дыхание, и его друзья отвозят его в местное отделение неотложной помощи. Там ему внутривенно вводят раствор бикарбоната. Почему?

                          Лимонный сок, как и любая кислота, выделяет ионы водорода в растворе. Когда избыток H + попадает в пищеварительный тракт и всасывается в кровь, pH крови Эли падает ниже 7,35. Напомним, что бикарбонат - это буфер, слабое основание, которое принимает ионы водорода.Вводя бикарбонат внутривенно, врач отделения неотложной помощи помогает поднять pH крови Эли до нейтрального.

                          Глоссарий

                          кислота
                          соединение, выделяющее ионы водорода (H + ) в растворе
                          основание
                          соединение, которое принимает ионы водорода (H + ) в растворе
                          буфер
                          Раствор, содержащий слабую кислоту или слабое основание, противодействующий широким колебаниям pH жидкостей организма
                          коллоид
                          жидкая смесь, в которой частицы растворенного вещества состоят из сгустков молекул, достаточно больших, чтобы рассеивать свет
                          неорганическое соединение
                          вещество, не содержащее ни углерода, ни водорода
                          органическое соединение
                          Вещество, содержащее как углерод, так и водород
                          pH
                          отрицательный логарифм концентрации иона водорода (H + ) в растворе
                          раствор
                          гомогенная жидкая смесь, в которой растворенное вещество растворено в молекулах в растворителе
                          подвеска
                          жидкая смесь, в которой частицы, распределенные в жидкости, оседают с течением времени

                          Органические соединения

                          Химические соединения живых существ известны как органических соединений из-за их связи с организмами и потому, что они являются углеродсодержащими соединениями.Органические соединения, которые представляют собой соединения, связанные с жизненными процессами, являются предметом органической химии. Среди многочисленных типов органических соединений во всем живом есть четыре основные категории: углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты.

                          Углеводы

                          Почти все организмы используют углеводов в качестве источников энергии. Кроме того, некоторые углеводы служат конструкционными материалами. Углеводы - это молекулы, состоящие из углерода, водорода и кислорода; отношение атомов водорода к атомам кислорода и углерода составляет 2: 1.

                          Простые углеводы, обычно называемые сахарами , могут быть моносахаридами, , если они состоят из одиночных молекул, или дисахаридами, , если они состоят из двух молекул. Самый важный моносахарид - это глюкоза, углевод с молекулярной формулой C 6 H 12 O 6 . Глюкоза - это основная форма топлива для живых существ. В многоклеточных организмах он растворим и транспортируется жидкостями организма ко всем клеткам, где метаболизируется, чтобы высвободить свою энергию.Глюкоза является исходным материалом для клеточного дыхания и основным продуктом фотосинтеза (см. Главы 5 и 6).

                          Три важных дисахарида также содержатся в живых организмах: мальтоза, сахароза и лактоза. Мальтоза представляет собой комбинацию двух ковалентно связанных единиц глюкозы. Сахароза столового сахара образуется путем связывания глюкозы с другим моносахаридом, называемым фруктозой. (Рисунок 2-2 показывает, что при синтезе сахарозы образуется молекула воды. Поэтому процесс называется реакцией дегидратации . Обратный процесс - это гидролиз , процесс, в котором молекула расщепляется и добавляется вода.) Лактоза состоит из единиц глюкозы и галактозы.

                          Рисунок 2-2 Молекулы глюкозы и фруктозы объединяются, образуя дисахарид сахарозу.

                          Сложные углеводы известны как полисахариды . Полисахариды образуются путем связывания бесчисленных моносахаридов. Среди наиболее важных полисахаридов - крахмал, который состоит из сотен или тысяч единиц глюкозы, связанных друг с другом.Крахмал служит формой хранения углеводов. Большая часть населения мира удовлетворяет свои потребности в энергии с помощью крахмала в виде риса, пшеницы, кукурузы и картофеля.

                          Два других важных полисахарида - это гликоген и целлюлоза. Гликоген также состоит из тысяч единиц глюкозы, но эти единицы связаны другим образом, чем в крахмале. Гликоген - это форма, в которой глюкоза хранится в печени человека. Целлюлоза используется в основном как структурный углевод.Он также состоит из единиц глюкозы, но единицы не могут высвобождаться одна из другой, за исключением нескольких видов организмов. Древесина состоит в основном из целлюлозы, как и стенки растительных клеток. Хлопчатобумажная ткань и бумага являются товарными продуктами из целлюлозы.

                          Липиды

                          Липиды представляют собой органические молекулы, состоящие из атомов углерода, водорода и кислорода. Отношение атомов водорода к атомам кислорода в липидах намного выше, чем в углеводах. Липиды включают стероиды (материал, из которого состоят многие гормоны), воски и жиры.

                          Молекулы жира состоят из молекулы глицерина и одной, двух или трех молекул жирных кислот (см. Рис. 2-3). Молекула глицерина содержит три гидроксильные (–ОН) группы. Жирная кислота представляет собой длинную цепочку из атомов углерода (от 4 до 24) с карбоксильной (–COOH) группой на одном конце. Все жирные кислоты в жире могут быть одинаковыми или разными. Они связаны с молекулой глицерина в процессе удаления воды.

                          Некоторые жирные кислоты имеют в своих молекулах одну или несколько двойных связей.Жиры, в состав которых входят эти молекулы, представляют собой ненасыщенных жиров. Другие жирные кислоты не имеют двойных связей. Жиры, в состав которых входят эти жирные кислоты, представляют собой насыщенных жиров. В большинстве случаев, связанных со здоровьем человека, потребление ненасыщенных жиров предпочтительнее насыщенных жиров.

                          Жиры, хранящиеся в клетках, обычно образуют прозрачные масляные капли, называемые глобулами , потому что жиры не растворяются в воде. Растения часто хранят жиры в своих семенах, а животные - в больших прозрачных шариках в клетках жировой ткани.Жиры в жировой ткани содержат много концентрированной энергии. Следовательно, они служат резервным источником энергии для организма. Фермент липаза расщепляет жиры на жирные кислоты и глицерин в пищеварительной системе человека.

                          Рис. 2-3 Молекула жира создается путем объединения молекулы глицерина с тремя молекулами жирных кислот. (Две насыщенные жирные кислоты и одна ненасыщенная жирная кислота показаны для сравнения.) Сконструированная молекула находится внизу.

                          Белки

                          Белки, среди самых сложных из всех органических соединений, состоят из аминокислот (см. Рис. 2-4), которые содержат атомы углерода, водорода, кислорода и азота.Некоторые аминокислоты также содержат атомы серы, фосфора или других микроэлементов, таких как железо или медь.

                          Рисунок 2-4 Структура и химический состав аминокислот. Когда две аминокислоты соединяются в дипептид, –OH одной аминокислоты удаляется, а –H второй удаляется. Итак, вода удалена. Дипептидная связь (справа) образует соединение аминокислот вместе.

                          Многие белки огромны и чрезвычайно сложны. Однако все белки состоят из длинных цепочек относительно простых аминокислот.Есть 20 видов аминокислот. Каждая аминокислота (см. Левую иллюстрацию на рис. 2-4) имеет амино (–NH 2 ) группу, карбоксильную (–COOH) группу и группу атомов, называемую группой –R (где R обозначает радикал ). Аминокислоты различаются в зависимости от природы группы –R, как показано на средней иллюстрации рисунка 2-4. Примерами аминокислот являются аланин, валин, глутаминовая кислота, триптофан, тирозин и гистидин.

                          Удаление молекул воды связывает аминокислоты с образованием белка.Процесс называется дегидратационным синтезом , и побочным продуктом синтеза является вода. Связи между аминокислотами составляют пептидных связей, и небольшие белки часто называют пептидами.

                          Все живое зависит от белков. Белки - это основные молекулы, из которых построены живые существа. Некоторые белки растворены или взвешены в водянистом веществе клеток, а другие включены в различные структуры клеток.Белки также являются поддерживающими и укрепляющими материалами в тканях вне клеток. Кости, хрящи, сухожилия и связки состоят из белков.

                          Одна из важнейших функций белков - это фермент. Ферменты катализируют химические реакции, происходящие в клетках. Они не расходуются в реакции; скорее, они остаются доступными для катализа последующих реакций.

                          Каждый вид производит белки, уникальные для этого вида. Информация для синтеза уникальных белков находится в ядре клетки.Так называемый генетический код определяет аминокислотную последовательность в белках. Следовательно, генетический код регулирует химию, происходящую внутри клетки. Белки также могут служить резервным источником энергии для клетки. Когда аминогруппа удаляется из аминокислоты, полученное соединение богато энергией.

                          Нуклеиновые кислоты

                          Подобно белкам, нуклеиновые кислоты представляют собой очень большие молекулы. Нуклеиновые кислоты состоят из более мелких единиц, называемых нуклеотидами. Каждый нуклеотид содержит молекулу углевода (сахар), фосфатную группу и азотсодержащую молекулу, которая в силу своих свойств является азотистым основанием .

                          У живых организмов есть две важные нуклеиновые кислоты. Один тип - это дезоксирибонуклеиновая кислота , ДНК или . Другой - это рибонуклеиновая кислота, или РНК. ДНК находится в основном в ядре клетки, в то время как РНК обнаруживается как в ядре, так и в цитоплазме , - полужидкое вещество, составляющее объем клетки (см. Главу 3).

                          ДНК и РНК

                          отличаются друг от друга по своим компонентам. ДНК содержит углевод дезоксирибозу, а РНК - рибозу. Кроме того, ДНК содержит тимин, а РНК - урацил. Структура ДНК и ее значение в жизни клеток рассматриваются в главе 10.

                          Неорганический материал - обзор

                          25.2.1 Неорганические материалы

                          Неорганические материалы были использованы в первом транзисторе в 1947 году в Bell Labs. Лучший способ получить представление о различных классах неорганических полупроводниковых материалов - это изучить периодическую таблицу элементов.Таблица 25.1 показывает часть таблицы Менделеева, которая связана со многими элементарными и составными полупроводниками.

                          Таблица 25.1. Часть периодической таблицы, которая связана со многими элементарными и сложными полупроводниками

                          II III IV V VI
                          B N C
                          Ma Al Si P S
                          Zn Ga Ge As Se
                          Cd Te
                          Hg Tl Pb Bi

                          Большинство неорганических полупроводников относятся к группе IV, углерод (C) в форме алмаза, кремний (Si), германий (Ge) , и олово (Sn).Кристаллическая структура всех этих полупроводников показана в виде алмаза. Разница между ними заключается в проводящих свойствах металлов и изоляторов. Алмаз гораздо больше похож на изолятор; Между тем олово очень похоже на металл. Между ними кремний и германий действуют как два типичных полупроводника. В настоящее время они являются доминирующими материалами в микроэлектронике и наиболее важными материалами во всех современных коммуникационных технологиях. Помимо чистых элементарных полупроводников Si и Ge, сплавы обоих материалов также обладают полупроводниковыми свойствами, такими как SiGe или Si 1- x Ge x , где x представляет собой мольную долю компонентов сплава.

                          Общей чертой элементов основной группы IV периодической таблицы является то, что на внешней оболочке их электронных облаков, так называемой валентной оболочке, находится четыре электрона. Они могут быть легированы различными типами и концентрациями примесей для изменения их проводимости. Это изменение проводимости можно рассматривать как одно из важнейших свойств полупроводника.

                          На рис. 25.1 показаны три основных представления связей в полупроводнике. На рис. 25.1 (а) показан собственный кремний, который очень чистый и содержит пренебрежимо малое количество примесей.Каждый атом кремния разделяет свои четыре внешних электрона со своими четырьмя соседними атомами, образуя четыре ковалентные связи. На рис. 25.1 (b) показан кремний n-типа, где замещающий атом фосфора с пятью крайними электронами заменил атом кремния. В результате отрицательно заряженный электрон передается решетке в зоне проводимости. Рис. 25.1 (c) показывает, что когда атом бора с тремя крайними электронами заменяет атом кремния, в валентной зоне создается положительно заряженная дырка, и дополнительный электрон будет принят для образования четырех ковалентных связей вокруг бора.Это кремний p-типа.

                          Рисунок 25.1. Три основных изображения связи полупроводника. (а) Собственный Si без примесей; (б) Si n-типа с донором (фосфором). (в) Si p-типа с акцептором (бором).

                          Помимо группы IV, соединения атомов в группах III-V также являются полупроводниками, такими как BN, BP, Bas, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, и InSb. За исключением нитридов, все эти соединения кристаллизуются в структуру цинковой обманки. Нитриды стабильны в структуре вюрцита.Между тем, кристаллы смеси, состоящие из бинарных соединений III-V, также обладают полупроводниковыми свойствами, такими как (Ga, Al) As, Ga (As, P), (In, Ga) As и (In, Ga) (As, P ).

                          Соединения атомов в группах II-VI, такие как ZnS, ZnSe, ZnTe, CdTe, HgSe, HgTe, CdS, CdSe и MgTe, также обладают полупроводниковыми свойствами. Как и в случае соединений III-V, большое количество полупроводниковых сплавов также может быть получено из соединений II-IV, таких как (Hg, Cd) Te, Zn (S, Se), Cd (S, Se) и т. Д.

                          Хотя неорганические материалы обеспечивают изготовленное устройство с лучшими характеристиками в области применения полупроводников, их кристаллическая структура не позволяет использовать их в текстильных изделиях, пригодных для носки.Эти материалы не могут быть нанесены на гибкую основу, такую ​​как лист, пленку или пряжу, с удовлетворительными адгезионными свойствами, поскольку они хрупкие и хрупкие и чувствительны к примесям в производственных условиях. Требование высокой температуры для их нанесения также является препятствием для их нанесения на текстильные основы. Наиболее распространенные текстильные материалы не могут выдерживать температуры выше 300 ° C, что препятствует традиционным технологиям нанесения покрытия, применяемым на текстильных подложках, таким как нанесение напыления (Carlston et al., 1965). Однако это неудобство преодолевается за счет использования аморфного кремния (a-Si) (Madan, 2006).

                          Работа над a-Si с использованием плазменного химического осаждения из паровой фазы (PECVD) в газообразном силане (SiH 4 ) была впервые проведена Стерлингом и его коллегами из Standard Telecommunication Laboratories, начиная с 1965 года (Sterling and Swann, 1965). В настоящее время он стал основой многомиллиардного рынка разнообразных приложений, таких как полевые устройства (Le Comber et al., 1979), жидкокристаллические дисплеи с активной матрицей (Rose, 2012), электрофотография (Schein, 1988). , датчики изображения, солнечные элементы (Rech, Wagner, 1999) и т. д.Его неупорядоченная атомная структура - главная особенность, которая отличает аморфные материалы от кристаллических. Хотя для a-Si существует слово аморфный , он не является полностью аморфным, поскольку a-Si сохраняет ковалентные связи между атомами кремния таким же образом в кристаллическом кремнии, с тем же числом соседей и той же средней связью. длины и валентные углы. Беспорядок представлен функцией распределения пар атомов. Аморфный кремний имеет тот же ближний порядок, что и кристалл, но не имеет дальнего порядка.Тем не менее, из-за неупорядоченной природы материала все еще остаются некоторые дефекты, так называемые оборванные связи.

                          В отличие от традиционного транзистора на основе кремния, для которого обычно требуется высокотемпературный процесс выше 800 ° C, большое преимущество аморфного кремния заключается в том, что он может быть нанесен в виде тонкой пленки при низкой температуре на различные подложки. Это дает огромное количество возможностей для использования в текстильных приложениях. Однако подвижность носителей аморфного кремния ограничена величиной порядка 1 см 2 V −1 с −1 , что на два или три порядка меньше, чем у монокристаллического Si (∼200 см 2 В −1 с −1 для концентрации носителей ∼10 19 см 3 ) (Nomura et al., 2004). Фактически, из-за шероховатости поверхности текстиля и загрязнений фактическая линейная подвижность будет ниже идеального значения.

                          Неорганическое соединение - определение и примеры

                          Определение

                          существительное
                          множественное число: неорганические соединения
                          Химическое соединение, лишенное ковалентных связей углерод-углерод (CC) и углерод-водород (CH)

                          Подробности

                          Обзор

                          Химическое соединение относится к любому веществу, состоящему из двух или более элементов, которые химически связаны друг с другом.Элемент , в свою очередь, относится к элементу, состоящему только из одного типа атомов. Элементы, которые удерживаются вместе химической связью, образуют соединение. Один из способов классификации соединений - определить их как органических или неорганических . Как правило, органическое соединение представляет собой тип соединения, содержащего атом углерода. И наоборот, неорганическое соединение будет таким, которое не содержит углерода.

                          Витализм против выводов Велера

                          Одна из преобладающих теорий первых веков - витализм .Согласно этой теории, живые существа обладают своего рода жизненной силой - vis-vitalis , которая отделяет их от неживых существ. Эта жизненная сила позволяла им производить определенные химические вещества, которые неживые существа не могли производить. Химические вещества, производимые живыми существами, были названы органическими , поскольку они произошли от организмов. Те, которые можно было получить из неживых существ, были названы неорганическими , что означает «неорганические». Это была фундаментальная граница, которая отделяла органические от неорганических соединений.Под неорганическими соединениями понимались соединения, не полученные от организмов. Они могут быть получены, например, из геологических систем, например отложения и руды.
                          Это убеждение существовало на протяжении многих веков, пока Фридрих Вёлер (1800 - 1882) не оспорил его с помощью эмпирических данных своих экспериментов. В одном из своих экспериментов он обнаружил, что мочевина, которая когда-то считалась производимой только живыми существами, может быть произведена из неорганических предшественников. В 1828 году он обнаружил, что мочевину можно химически производить из солей цианата калия и сульфата аммония.Это считается решающим поворотным моментом, который позже привел к развитию современной органической химии.

                          Путаница

                          На пике витализма существовала четкая граница между органическими и неорганическими соединениями. Из-за дискредитации витализма химики так и не пришли к консенсусу по поводу современного определения органических и неорганических соединений. Простое утверждение, что органическое соединение - это любое соединение, содержащее атом углерода, не будет абсолютно правильным, так как это будет намека на включение некоторых углеродсодержащих неорганических соединений.База данных неорганических кристаллических структур, база данных данных о неорганических кристаллических структурах, основанная Гюнтером Бергерхоффом и И.Д. Брауном в 1978 году, определила неорганических соединений углерода как соединения, содержащие либо С-Н, либо С-С связи, но не оба сразу. 1 К неорганическим углеродсодержащим соединениям относятся: карбонаты, цианиды, цианаты, карбиды, тиоцианаты, монооксид углерода и диоксид углерода. Аллотропы углерода , как и алмаз, не соединения, а чистый элемент углерода.Таким образом, это не неорганические соединения, а неорганические вещества.

                          Органические и неорганические соединения

                          Обобщенные различия между органическими и неорганическими соединениями показаны ниже:

                          Органические соединения Неорганические соединения
                          Присутствие в основном атомов углерода атомы В основном отсутствуют атомы углерода
                          Химическая связь Ковалентная связь; в основном со связями углерод-водород (C-H) В основном с ионными связями; в основном отсутствуют связи CH
                          Происхождение По сути, биологическое (в результате биологической активности) Химическое (в результате лабораторных работ или экспериментов) или геологическое (в результате естественного процесса, не связанного с жизнью)
                          Соль образование Не может образовывать соль Может образовывать соль
                          Атомы металлов Не содержат атомов металлов Могут содержать атомы металлов
                          Другие особенности В большинстве водных растворов плохие проводники тепла и электричество В основном хорошие проводники тепла и электричества
                          Примеры углеводы, жиры, белки, нуклеиновые кислоты, мочевина, четыреххлористый углерод хлорид натрия, латунь, стекло, карбонаты, цианиды, цианаты, карбиды , тиоцианаты, монооксид углерода, диоксид углерода, вода
                          900 04 Как указывалось ранее, нет четкого различия между органическими и неорганическими соединениями.Исключения существуют в каждой функции. Таким образом, приведенные в таблице различия между ними следует считать верными для большинства случаев, но не для всех.

                          Типы неорганических соединений

                          Химическое соединение - это вещество, состоящее из атомов или ионов двух или более элементов, которые химически связаны вместе, тогда как химический элемент - это вещество только одного типа атомов. Большинство элементов являются неорганическими, но технически не являются неорганическими соединениями, поскольку они состоят только из одного типа атомов.Таким образом, классификация неорганических соединений влечет за собой группировку веществ, состоящих из более чем одного типа атомов. И наоборот, простые неорганические вещества (не обязательно соединения) типичны как металл или неметалл . Однако нет четкого различия между металлами и неметаллами.
                          Большинство неорганических соединений являются ионными соединениями. Это означает, что химическая связь, удерживающая атомы вместе, является ионной связью. На основе составляющих неорганических соединений ионные соединения можно разделить на основания, кислоты и соли.Ионная связь - это связь, при которой происходит полный перенос электрона от одного атома к другому. Это электростатическое притяжение между противоположно заряженными ионами, то есть катионом и анионом. Катион - это положительно заряженный ион, а анион - отрицательно заряженный ион. Например, хлорид натрия представляет собой ионное соединение, в котором катион Na + и анион Cl - удерживаются вместе ионной связью . Ионное соединение, содержащее ионы водорода (H + ), классифицируется как кислота.И наоборот, ионное соединение, содержащее гидроксид (OH - ) или оксид (O 2 - ), классифицируется как основание. Ионное соединение, образованное кислотно-основными реакциями без этих ионов, называется солью .
                          Вода, безусловно, является одним из важнейших неорганических соединений для всего живого. Это соединение, состоящее из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Однако это не ионное соединение, а молекула, удерживаемая ковалентной связью между водородом и кислородом .

                          Исследования

                          Изучение свойств и синтеза органических соединений известно как органическая химия , тогда как изучение свойств и синтеза в неорганической химии называется неорганической химией .

                          Дополнительный

                          Этимология

                          • назван в честь раннего представления о том, что неорганические соединения не имеют биологического происхождения

                          Дополнительная литература

                          Сравните

                          См. Также

                          9000 Machine4

                          Ссылка

                          Wayback
                            9.(2017, 1 января). База данных неорганических кристаллов: научное руководство. Получено из PDF

                          © Biology Online. Контент предоставлен и модерируется Biology Online Editors


                          Типы органических соединений в химии и биологии

                          Органические соединения называются «органическими», потому что они связаны с живыми организмами. Эти молекулы составляют основу жизни и очень подробно изучаются в химических дисциплинах органической химии и биохимии.

                          Существует четыре основных типа или класса органических соединений, обнаруженных во всем живом: углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты. Кроме того, существуют другие органические соединения, которые могут быть обнаружены в некоторых организмах или вырабатываются ими. Все органические соединения содержат углерод, обычно связанный с водородом (также могут присутствовать другие элементы). Давайте подробнее рассмотрим ключевые типы органических соединений и рассмотрим примеры этих важных молекул.

                          Углеводы - органические соединения

                          Масанянка / Getty Images

                          Углеводы - это органические соединения, состоящие из элементов углерода, водорода и кислорода.Отношение атомов водорода к атомам кислорода в молекулах углеводов составляет 2: 1. Организмы используют углеводы в качестве источников энергии, структурных единиц и для других целей. Углеводы - это самый большой класс органических соединений, содержащихся в организмах.

                          Углеводы классифицируются по количеству содержащихся в них субъединиц. Простые углеводы называются сахарами. Сахар, состоящий из одной единицы, является моносахаридом. Если две единицы соединяются вместе, образуется дисахарид. Более сложные структуры образуются, когда эти более мелкие единицы соединяются друг с другом с образованием полимеров.Примеры этих более крупных углеводных соединений включают крахмал и хитин.

                          Примеры углеводов:

                          • Глюкоза
                          • Фруктоза
                          • Сахароза (столовый сахар)
                          • Хитин
                          • Целлюлоза
                          • Глюкоза

                          Липиды - органические соединения

                          дулезидар / Getty Images

                          Липиды состоят из атомов углерода, водорода и кислорода. Липиды имеют более высокое отношение водорода к кислороду, чем углеводы.Три основные группы липидов - это триглицериды (жиры, масла, воски), стероиды и фосфолипиды. Триглицериды состоят из трех жирных кислот, соединенных с молекулой глицерина. Каждый стероид имеет основу из четырех углеродных колец, соединенных друг с другом. Фосфолипиды напоминают триглицериды, за исключением того, что вместо одной из цепей жирных кислот есть фосфатная группа.

                          Липиды используются для хранения энергии, построения структур и в качестве сигнальных молекул, помогающих клеткам общаться друг с другом.

                          Примеры липидов:

                          • Холестерин
                          • Парафин
                          • Оливковое масло
                          • Маргарин
                          • Кортизол
                          • Эстроген
                          • Фосфолипидный бислой, образующий клеточную мембрану

                          Белки - органические соединения

                          Максимилиан Сток Лтд. / Getty Images

                          Белки состоят из цепочек аминокислот, называемых пептидами. Белок может быть получен из одной полипептидной цепи или может иметь более сложную структуру, в которой полипептидные субъединицы упаковываются вместе, образуя единицу.Белки состоят из атомов водорода, кислорода, углерода и азота. Некоторые белки содержат другие атомы, такие как сера, фосфор, железо, медь или магний.

                          Белки выполняют в клетках множество функций. Они используются для создания структуры, катализатора биохимических реакций, иммунного ответа, упаковки и транспортировки материалов, а также для воспроизведения генетического материала.

                          Примеры белков:

                          • Ферменты
                          • Коллаген
                          • Кератин
                          • Альбумин
                          • Гемоглобин
                          • Миоглобин
                          • Фибрин

                          Нуклеиновые кислоты - органические соединения

                          Stocktrek Images / Getty Images

                          Нуклеиновая кислота - это тип биологического полимера, состоящего из цепочек нуклеотидных мономеров.Нуклеотиды, в свою очередь, состоят из азотистого основания, молекулы сахара и фосфатной группы. Клетки используют нуклеиновые кислоты для кодирования генетической информации организма.

                          Примеры нуклеиновых кислот:

                          • ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота)
                          • РНК (рибонуклеиновая кислота)

                          Другие виды органических соединений

                          Ирина Имаго / Getty Images

                          В дополнение к четырем основным видам органических молекул, обнаруженных в организмах, существует множество других органических соединений.К ним относятся растворители, лекарства, витамины, красители, искусственные ароматизаторы, токсины и молекулы, используемые в качестве предшественников биохимических соединений. Вот некоторые примеры:

                          • Ацетальдегид
                          • Ацетаминофен
                          • Ацетон
                          • Ацетилен
                          • Бензальдегид
                          • Биотин
                          • Бромфеноловый синий
                          • Кофеин
                          • Тетрахлорметан
                          • Фуллерен
                          • Гептан
                          • Метанол
                          • Горчичный газ
                          • Ванилин

                          органических соединений по сравнению с неорганическими

                          Органические и неорганические соединения

                          Есть основные различия между органическими и неорганическими соединениями.Хотя оба типа соединений составляют основу химии, эти два типа довольно сильно различаются. Основное отличие заключается в наличии атома углерода; органические соединения будут содержать атом углерода (и часто атом водорода для образования углеводородов), в то время как почти все неорганические соединения не содержат ни одного из этих двух атомов.

                          В то время как большинство неорганических соединений не содержат углерода, есть некоторые из них. Окись углерода и двуокись углерода, например, содержат атомы углерода, но их количество недостаточно велико для образования прочных связей с кислородом, присутствующим в молекуле.Из-за небольшого количества углерода и слабых связей, которые он образует, ученые давно классифицируют эти молекулы как неорганические, но это побудило некоторых представителей научного сообщества заявить о необходимости создания более совершенной системы классификации соединений.

                          Еще одно важное различие между органическими и неорганическими соединениями - это тип молекулы и ее связь с живыми существами. Органические соединения будут включать такие вещи, как нуклеиновые кислоты, содержащиеся в ДНК, липиды и жирные кислоты, обнаруженные в клетках живых организмов, белки и ферменты, необходимые для протекания клеточных процессов, и многое другое.Между тем неорганические соединения включают соли металлов и других элементарных соединений.

                          1. C 12 H 22 O 11 - Сахароза, более известная как сахар, который мы используем в домашних условиях, является важным органическим соединением, которое содержит не только углерод и водород, но и их в изобилии и в более высоких соотношениях. чем присутствующий кислород.

                          2. CH 4 - Это органическое соединение на основе углерода и водорода, также известное как метан, является широко известным продуктом жизнедеятельности живых существ.

                          3. C 55 H 72 O 5 N 4 Mg - Более известный среди исследователей как хлорофилл-a, этот компонент, обнаруженный в зеленых растениях, не только имеет высокое соотношение углерода и водорода, но также является главный фактор процесса фотосинтеза у растений.

                          Добавить комментарий

                          Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *