Металлы в жизни человека химия

Обновлено: 07.07.2024

Некоторые сведения о металлах.
Когда-то, очень давно, существовала наука алхимия, которая искала способы превратить железо в золото и создать универсальное лекарство. Не найдя ни того, ни другого, алхимики тем не менее совершили немало иных открытий. Так возникла новая наука ХИМИЯ, которой самоотверженно служили многие поколения ученых. Они изучали свойства веществ, способы их получения. Особое место в исследованиях всегда отводилось металлам, как самым распространенным веществам на Земле.
Много веков металлы верно служат человеку, помогая ему строить и созидать, покорять стихию, овладевать тайнами природы, создавать замечательные машины и механизмы.
О роли металлов в жизни человека писал М.В.Ломоносов в "Слове о пользе химии": "Металлы подают укрепление и красоту важнейшим вещам в обществе потребным. И кратко сказать ни едино ремесло, ни едино художество простое употребление металлов миновать не может. "

Нахождение металлов в природе
Многие металлы широко распространены в природе. Так, содержание некоторых металлов в земной коре следующее:
алюминия — 8,2%
железа — 4,1%
кальция — 4,1%
натрия — 2,3%
магния — 2,3%
калия - 2,1 %
титана — 0,56%

Большое количество натрия и магния содержится в морской воде: — 1,05%, — 0,12%.

В каких видах встречаются металлы
в самородном состоянии: серебро , золото , платина , медь , иногда ртуть
в виде оксидов: магнетит Fe3O4, гематит Fe2О3 и др.
в виде смешанных оксидов: каолин Аl2O3 • 2SiO2 • 2Н2О, алунит (Na,K)2O • АlО3 • 2SiO2 и др.
в виде различных солей:
а) сульфидов: галенит PbS, киноварь НgS, серный колчедан FeS2,
б) хлоридов: сильвин КСl, галит NaCl, сильвинит КСl• NаСl, карналлит КСl • МgСl2 • 6Н2О, в) сульфатов: глауберова соль Nа2SO4• 2Н2О, гипс CaSO4 • 2H2O, барит ВaSO4 г) карбонатов: мел, мрамор, известняк СаСО3, магнезит МgСО3,
д) фосфатов: апатит Са 3(РО4)2,
е) нитратов: чилийская селитра NaNO3

Многие металлы часто сопутствуют основным природным минералам: скандий входит в состав оловянных, вольфрамовых руд, кадмий — в качестве примеси в цинковые руды, ниобий и тантал — в оловянные.
Железным рудам всегда сопутствуют марганец, никель, кобальт, молибден, титан, германий, ванадий.

Получение и применение важнейших металлов

Какая бывает металлургия
Наука о промышленных способах получения металлов называется металлургией, соответствующие заводы — металлургическими, а отрасль промышленности — металлургической промышленностью.

Исторически так сложилось, что различают два вида металлургии. Металлургия чугуна и стали называется черной, способы промышленного получения других металлов относят к цветной металлургии.

Физические свойства
Для металлов наиболее характерны следующие свойства: металлический блеск, твердость, пластичность, ковкость и хорошая проводимость тепла и электричества.
1) Блеск, обычно серый цвет и непрозрачность. Электроны отражают световые лучи, а не пропускают, как стекло, поэтому все металлы в кристаллическом состоянии имеют металлический блеск. Самые блестящие металлы - Ag, Hg, Pd. В порошке все металлы, кроме Аl и Mg, теряют блеск и имеют черный или темно-серый цвет.
2) Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. 3) Электропроводность. Объясняется направленным движением свободных электронов от отрицательного полюса к положительному под влиянием небольшой разности потенциалов.

4) Теплопроводность. Закономерность та же. Обусловлена высокой подвижностью свободных электронов и колебательным движением атомов, благодаря чему происходит быстрое выравнивание температуры по массе металла. Наибольшая теплопроводность - у Bi и Hg.
5) Твердость. Самый твердый – хром (царапает стекло); самые мягкие – щелочные металлы – калий, натрий, рубидий и цезий – режутся ножом.
Относительная твердость некоторых металлов
Относительная твердость некоторых металлов

Плотность некоторых металлов

Температура плавления некоторых металлов
-500

Черные металлы
Имеют темно-серый цвет, большую плотность, высокую температуру плавления и относительно высокую твердость.
Типичным представителем черных металлов является железо.
Цветные металлы
Имеют характерную окраску: красную, желтую, белую; обладают большой пластичностью, малой твердостью, относительно низкой температурой плавления.
Типичным представителем цветных металлов является медь.

Влияние недостатка и избытка ионов металлов на состояние растений и животных

История металлов
Уже в глубокой древности человеку были известны семь металлов: золото, серебро, медь, олово, свинец, железо и ртуть. Из этих металлов человек вначале познакомился с теми, которые в природе встречаются в самородном виде. Это золото, серебро и медь. Остальные четыре металла вошли в жизнь человека поле того, как он научился добывать их из руд с помощью огня.
Часы истории человечества стали отсчитывать время быстрее, когда в его жизнь вошли металлы и их сплавы. Век каменный сменился веком медным, потом - бронзовым, а затем веком железным.

Медный век
К концу каменного века человек открыл возможность использования металлов для изготовления орудий труда. Первым таким металлом была медь.
Орудия труда. Медь. Древняя Греция. Период распространения медных орудий называют энеолитом или халколитом, что в переводе с греческого означает «медь». Энеолит схож с неолитом, так как в медном веке медные орудия труда не вытеснили каменные. Медь обрабатывалась с помощью каменных орудий методом холодной ковки. Самородки меди превращались в изделия под тяжелыми ударами молота. В начале медного века из меди делали лишь мелкие орудия, украшения, предметы домашней утвари, поскольку этот металл слишком мягок в чистом виде, чтобы изготавливать из него крупные режущие орудия.
Именно с открытием меди и других металлов стала зарождаться профессия кузнеца. К людям этой профессии разные племена относились по-разному: где-то их уважали, где-то боялись. Например, в России кузнецов недолюбливали, испытывали к ним суеверный страх, это подтверждает этимология слова «кузнец», которое произошло от слова «козни».
Позже появилось литье, а потом человек стал добавлять к меди олово или сурьму, делать бронзу, более долговечную, прочную, легкоплавкую.

Бронзовый век
В археологии это древнейший период употребления металлов, когда железо еще не было известно.
Бронза — сплав меди и олова. Хронологические границы бронзового века датируются с начала 3-го тысячелетия до н. э. до начала 1-го тысячелетия до н. э. Большими преимуществами бронзы в сравнении с медью и другими известными металлами являются более низкая температура плавления (700— 900 °С) и в особенности ее более высокие литейные качества и значительно большая прочность.
Медные руды встречаются довольно часто, а оловянные — значительно реже, поэтому бронза получила распространение там, где имелись оба эти металла, например в Хорасане (Иран), Малой Азии и северо-западной Аравии, а в Европе — в Испании, Англии и Чехии. В странах Передней Азии и в Индии уже в 3-м тысячелетии до н. э. появилось производство бронзовых изделий. В Египте бронзовый век начался во 2-м тысячелетии до н. э.
История цивилизаций Древнего Египта, Древней Греции, Вавилона и других государств неразрывно связана с историей металлов и их сплавов. Установлено, что египтяне за несколько тысячелетий до н.э. уже имели изготавливать изделия из золота, серебра и меди. Из этих металлов чеканились монеты - человечество издавна отвело этим металлам роль мерила стоимости товара мировых денег.

Железный век
По археологической классификации третий и последний период первобытной эпохи, характеризующийся распространением железной металлургии и железных орудий, и знаменует собой железный век, представление о котором возникло впервые еще в античном мире. В современном значении этот термин был введен в употребление в середине XIX века датским археологом К.Ю.Томсоном и вскоре распространился в литературе наряду с терминами "каменный век" и "бронзовый век".
В отличие от других металлов железо, кроме метеоритного, почти не встречается в природе в чистом виде. Наиболее древний сохранившийся образец кованого железа обнаружен при изучении большой пирамиды Хеопса и принадлежит к 2000— 1500 гг. до н. э. Однако не только в Египте, но и в Древней Греции было известно о существовании железа. Ведь герои поэм легендарного Гомера облачались в доспехи и сражались оружием из железа и меди.
Астрологи того времени утверждали, что каждой планете на небе соответствует свой металл на Земле, например красноватому Марсу — гремящее в боях железо. Каждая планета издревле обозначалась особым знаком. Этими же знаками долгое время (вплоть до конца XIX в.) обозначались и "родственные" этим планетам металлы.

Ученые предполагают, что первое железо, попавшее в руки человека, было метеоритного происхождения. Не случайно на некоторых древних языках железо именуется «небесным камнем». Самый крупный железный метеорит нашли в Африке, он весил около 60 т. А во льдах Гренландии нашли железный метеорит весом 33 т. Уже в древности из этих небесных тел, так как они были прочными и твердыми, изготавливались различные предметы. Современные химические анализы огромного числа метеоритов, упавших на нашу планету, показали, что в составе железных метеоритов на долю железа приходится 91%.
Начало производства железа из его руд в Древнем Египте, Индии и других странах было положено около 4 тыс. лет назад, потому что возросла потребность людей в железных предметах — мечах, плугах и других изделиях, — а метеоритного железа на Земле было гораздо меньше, чем химически связанного железа. Поэтому огромное значение имело открытие способа получения железа из железных руд. Эти открытия основывались на наблюдении за процессами горения. В тех случаях, когда вместе с топливом случайно нагревались куски железной руды, железо при соприкосновении с раскаленным древесным углем восстанавливалось. Постепенно человек перешел к сознательному воспроизведению процесса выплавки железа.
В Америке, Австралии и на большинстве островов Тихого океана железо стало известно лишь во 2-м тысячелетии н. э. вместе с появлением в этих областях европейцев. Предполагают, что железо было известно некоторым племенам Центральной и Северной Африки, однако каких-либо достоверных данных по этому вопросу нет. Культурой железного века называется обычно культура первобытных племен Европы и Азии, живших к северу от области древних рабовладельческих цивилизаций. В них металлургия железа распространилась в VIII—VII вв. до н. э.
Так начался «железный век» — тот век, в котором мы и сейчас еще живем. Ведь в настоящее время железные сплавы составляют почти 90% всего количества металлов и металлических сплавов.

Краткое описание документа:

uВ Америке, Австралии и на большинстве островов Тихого океана железо стало известно лишь во 2-м тысячелетии н. э. вместе с появлением в этих областях европейцев. Предполагают, что железо было известно некоторым племенам Центральной и Северной Африки, однако каких-либо достоверных данных по этому вопросу нет. Культурой железного века называется обычно культура первобытных племен Европы и Азии, живших к северу от области древних рабовладельческих цивилизаций. В них металлургия железа распространилась в VIII—VII вв. до н. э.

uТак начался «железный век» — тот век, в котором мы и сейчас еще живем. Ведь в настоящее время железные сплавы составляют почти 90% всего количества металлов и металлических сплавов.

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 3 000 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Проект "Металлы в жизни человека"

Детская исследовательская работа по химии "Металлы в жизни человека" рассматривает историю открытия и изучения металлов, а также их положения в периодической таблице Менделеева и использование в быту.

Подробнее о проекте:

В процессе работы над исследовательским проектом по химии об исследовании свойств и особенностей металлов учащийся техникума рассмотрел историю использования алюминия в быту, его положение в периодической системе и особенности строения атома алюминия. В работе перечислены свойства алюминия, рассмотрены основные области применения алюминия и его влияние на организм человека.

Учащийся 1 курса техникума в рамках своего проекта по химии на тему "Металлы в жизни человека" дал определение такого металла, как железо, и рассмотрел историю его использования в быту. В работе можно узнать о положении железа в периодической системе Менделеева и строение атома железа, а также основные области его применения и соединения. В своем проекте ученик рассказал о влиянии железа на организм человека и провел практическую работу по теме исследования.

Введение
1. Алюминий.
1.1 История использования алюминия в быту.
1.2 Положение в периодической системе Менделеева и строение атома алюминия.
1.3 Свойства алюминия.
1.4 Основные области применения алюминия.
1.5 Влияние алюминия на организм человека.
2. Железо.
2.1 История использования железа в быту.
2.2 Положение в периодической системе Менделеева. Строение атома железа.
2.3. Основные области применения железа.
2.4.Соединения.
2.5 Влияние железа на организм человека.
5. Практическая часть: алюминий.
6. Практическая часть железо.
Заключение
Список использованной литературы
Приложение

Введение

В настоящее время нельзя представить жизнь человека без металлов. Они играют большую роль. Из металлов изготавливаются посуда, транспорт, украшения, стройматериалы и т.д. Изучая химию, я узнал о свойствах металлов, о которых раньше не подозревал.

Мне стало интересно, какие металлы более распространены в быту. Для того, чтобы это узнать, я провёл социологический опрос.

По результатам социологического опроса, мной было выявлено, что наиболее распространёнными металлами являются алюминий и железо. Я решил узнать подробнее об этих металлах:

Алюминий - это достаточно дешевый, легкий и долговечный материал. Он хороший проводник тепла, следовательно, вода и пища в такой посуде нагреваются быстро.

Еще совсем недавно алюминиевая посуда была очень распространена. Но сейчас его популярность сходит на нет, так как в течение многих лет о нем ходят разные слухи. Некоторые люди считают, что алюминий токсичен, другие говорили о связи между алюминиевой посудой и болезнью Альцгеймера. Действительно ли использование алюминиевой посуды опасно для Вашего здоровья?

Об этом сейчас часто спорят. Мы сами дома часто пользуемся алюминиевой посудой и не видим в ней какой – либо опасности. Существуют также другие источники попадания ионов алюминия в организм человека, которые на данный момент изучены гораздо меньше. Считается, что алюминий может попасть в организм человека также через воздух (вдыхание паров), косметические и парфюмерные средства (помада, дезодоранты), лекарственные препараты.

Железо – один из самых распространенных металлов в земной коре. Люди научились извлекать железо из руды и обрабатывать его около 4 тыс. лет назад.

Содержание железа в земной коре составляет 4,65%, а в целом наша планета состоит из железа почти на 35%. В основном оно сосредоточено в земном ядре. Однако железа много не только в земной коре. Этот металл является основным составляющим нашей жизни.

Железо, а точнее его сплавы, в основном используется в строительстве. Из него изготавливают как сложные детали для сборки машин, так и обычные гвозди, которые доступны для всех слоев населения.

Ионы железа являются составляющей частью гемоглобина, который занимается переносом кислорода, необходимого для протекания окислительно-восстановительных процессов в организме. Железо придаёт гемоглобину красный цвет, поэтому кровь животных и человека так же красного цвета. Данный элемент попадает в организм с продуктами питания – печенью, яблоками, творогами, сливами, дынями, хурмой, тыквой, помидорами и абрикосами.

В тоже время мы редко задаёмся вопросом как влияют эти металлы на организм человека ,на повседневную жизнь человека.

Данное исследование актуально, ведь мы встречаемся с этими металлами каждодневно, может быть зная их свойства мы откажемся от их применения или будем применять их с осторожностью?

Предмет исследования: алюминиевая посуда, яблоки.

Проблема исследования: влияние металлов на организм человека и на повседневную жизнь человека.

Гипотеза исследования: металлы могут влиять на организм и на жизнь по- разному.

Цель: исследовать как металлы алюминий и железо влияют на организм человека и на повседневную жизнь человека.

Металлы в жизни человека

Металлы (от лат. metallum — шахта, рудник) — группа элементов, в виде простых веществ обладающих характерными металлическими свойствами, такими как высокие тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность и металлический блеск.

Практически вся жизнь человека связана с металлами. Металлы находятся в составе многих окружающих нас предметов, техники, транспорта. А металлы в свободном состоянии могут образовывать соли и даже входить в состав человеческого организма. Да что там могут — они необходимы человеческому организму для нормального функционирования и развития. В нашей повседневной практике мы ежеминутно встречаемся с металлами.

Еще в Средневековье алхимики утверждали, что поведение и характер человека зависят от того, какое количество металлов содержится в организме. Если в нем преобладает много свинца, то человек угрюмый и предпочитает темные тона в одежде. Если много железа, то он агрессивный и раздражается от красного цвета. А вот если в организме много меди, то человек дружелюбный и мягкий. Доля правды в этом конечно есть: в организме живых существ металлы оказывают влияние на все процессы жизнедеятельности.

Что уж говорить о важности металлургии. Нас просто окружают металлические изделия, которые делают нашу жизнь проще и комфортнее. Металлы широко используются практически во всех сферах промышленности.

Актуальность выбранной темы: среди самых актуальных категорий в системе ценностей общества лидирующую позицию в настоящее время занимает вопрос сохранения и укрепления здоровья человека. Организм человека – это сложная биохимическая система, которая не может функционировать самостоятельно, без взаимосвязи с окружающей средой. От того, какая это будет окружающая среда, что будет из неё попадать в организм с воздухом, водой и пищей, во многом будет зависеть здоровье человека.

Цель проекта: определить значение металлов в нашей жизни;

выяснить влияние металлов на организм человека.

Задачи проекта:

1. Изучить значение металлов для человека.

2. Раскрыть биологическую роль металлов.

3. Рассмотреть влияние недостатка и избытка металлов на здоровье человека.

4. Перечислить источники поступления металлов в организм человека.

5. Провести анализ практических результатов исследования.

Объект исследования: металлы как химические элементы.

Предмет: биологическая роль металлов.

Вид проекта: информационный.

Методы исследования: анализ, обобщение, систематизация.

Продукт проекта: кроссворд.

Глава 1. Теоретическая часть.

1.1. Металлы в науке

Конструкционные материалы

Металлы и их сплавы — одни из главных конструкционных материалов современной цивилизации. Это определяется прежде всего их высокой прочностью, однородностью и непроницаемостью для жидкостей и газов. Кроме того, меняя рецептуру сплавов, можно менять их свойства в очень широких пределах.

Электротехнические материалы

Металлы используются как в качестве хороших проводников электричества (медь, алюминий), так и в качестве материалов с повышенным сопротивлением для резисторов и электронагревательных элементов (нихром и т. п.).

Инструментальные материалы

Металлы и их сплавы широко применяются для изготовления инструментов (их рабочей части).

Применение сплавов в качестве конструкционных материалов.

Сплав — это материал, который образуется в результате затвердения расплава двух или нескольких отдельных веществ.

В состав сплавов кроме металлов могут входить также неметаллы, например, такие как углерод или кремний. Добавляя в определённом количестве примеси других металлов и неметаллов, можно получить многие тысячи материалов с самыми разнообразными свойствами, в том числе и такими, каких нет ни у одного из составляющих сплав элементов.

Сплавы, используемые для изготовления различных конструкций, должны быть прочными и легко обрабатываемыми. В строительстве и в машиностроении наиболее широко используются сплавы железа и алюминия. Такие сплавы железа, как стали, отличаются высокой прочностью и твёрдостью. Их можно ковать, прессовать, сваривать.

Сплавы алюминия, используемые в конструкциях, наряду с прочностью должны отличаться лёгкостью. Сплавы алюминия незаменимы в самолётостроении, вагоностроении и кораблестроении. В некоторых узлах самолётов используются сплавы магния, очень лёгкие и жароустойчивые. В ракетостроении применяют лёгкие и термостойкие сплавы на основе титана.

1.2. Металлы в организме человека.

В любом живом организме, в том числе и в организме человека, непрерывно протекает множество химических реакций. Можно сказать, что каждая живая клетка представляет собой микроскопическую химическую лабораторию.

Совокупность всех химических изменений и всех видов превращений веществ и энергии в организме называется обменом веществ, или метаболизмом. Обмен веществ обеспечивает развитие, жизнедеятельность и самовоспроизведение организмов, их связь с окружающей средой и адаптацию к изменениям внешних условий.

В обмене веществ участвуют и неорганические, и органические вещества. Химические элементы, которые образуют эти вещества, называются биогенными элементами.

Часто говорят, что в организме человека содержится вся таблица химических элементов Д.И. Менделеева. И это не далеко от истины: в организме человека обнаружено более 80 химических элементов.

В живом организме не только присутствуют металлы, но и каждый из них выполняет какую–то биологическую функцию. На данном этапе развития цивилизации выявляется биологическая роль всё большего числа биогенных металлов. Изучает химический состав и структуру металлов–биогенов, содержащихся в живых организмах, пути и способы регуляции их метаболизма, а также энергетическое обеспечение процессов, происходящих в клетке и организме, наука биохимия.

Металлы–биогены или биогенные металлы – это металлы, постоянно входящие в состав организмов и имеющие определённое биологическое значение.

О том, что в организме содержатся металлы, науке было известно давно. Но их исключительное значение для живой природы открылось не сразу. Сегодня твёрдо установлено, что для живых существ необходимы, по крайней мере, 10 металлов. Это железо, медь, магний, кобальт, цинк, марганец, молибден, натрий, калий и кальций. Их называют металлами жизни. Эти элементы входят в состав всех живых организмов и играют большую роль в процессах жизнедеятельности. Содержание большинства из них в организме ничтожно. Но отсутствие хотя бы малого количества любого такого микроэлемента приводит к недугам.

Если бы мы, подобно средневековым алхимикам, захотели создать искусственным путём человека, то для этого надо было бы применить от 30 до 40 разных химических элементов, около 25 которых – это металлы. Роль металлов в организме человека очень и очень высока. Каждый металл своеобразен и каждый выполняет свою функцию. Металлы в организме человека самые различные – кальций, калий, натрий, магний, железо.

Основным источником поступления металлов в организм человека являются пищевые продукты.

Таблица 1 - Содержание «металлов жизни» в организме человека

Массовая доля (в %)

Масса (в г/70 кг)

1.4.Функции металлов-биогенов в организме человека.

Все элементы выполняют свою роль в организме человека, поэтому избыток или их дефицит приводят к неприятным последствиям.

Главная функция железа – это перенос кислорода и участие в ОВР. Также, железо принимает участие в ферментативных реакциях и иммунных функциях. Дефицит железа приводит к анемии, то есть уменьшение количества эритроцитов в крови человека. Поэтому, чтобы поддерживать уровень железа на определенном уровне необходимо употреблять железосодержащие препараты или пищевые. Избыток железа приводит к гемохроматозу, то есть накопление железа в органах; а также избыток железа может вызвать аллергические реакциии угнетает иммунную систему организма.

Марганец является важным составляющим множества ферментов, которые выполняют следующие функции: синтез и обмен нейромедиаторов в нервной системе, синтез гормона щитовидной железы тироксина, обеспечение нормального развития скелетной системы. Марганец имеет несколько степеней окисления и, стало быть, может участвовать в окислительно-восстановительных процессах. Избыток марганца в организме сказывается на нервной системе: появляется сонливость, сильная утомляемость, ухудшение памяти. Также, в больших количествах марганец является ядом, который поражает сердечно-сосудистую систему, легкие и вызывает сильные аллергии. Дефицит марганца вызывает мышечную дисфункцию, припадки эпилепсии, нервные расстройства, нарушение репродуктивной функции

Медь имеет большое значение для организма, так как медь участвует во многих процессах в организме (обмен веществ), входит в состав ферментов, участвует в поддержании нормальной структуры костей, хрящей, сухожилий и эластичности кровяных сосудов. Также медь способствует усвоению железа в организме и обладает сильным противовоспалительным свойством, и повышает устойчивость к инфекциям. При дефиците меди резко снижается ферментативная функция и идет замедление белкового обмена. Избыток меди приводит к мышечным болям, приводит к почечной недостаточности, неврологическим нарушениям.

Цинк участвует в обменных процессах, в синтез коллагена, в процессах деления клеток, в формировании Т-клеточного иммунитета, в синтезе белков, в выработке инсулина и в процессах регенерации кожных покровов. Недостаток цинка в организме приводит к нервным расстройствам, снижению инсулина и уровня зрения, накопление некоторых элементах в очень больших количествах (свинец, железо, кадмий, медь), анемии и аллергическим заболеваниям. Избыток цинка в организме приводит к разрушению костной ткани, некрозу печени, повышенному сахару в крови и сильному отравлению.

Функции серебра в организме человека недостаточно изучены. Известно, что серебро может образовывать соединения с белками, нарушать тканевое дыхание, может блокировать ферменты, связанные с тиоловым группами. 29 При избыточном накоплении серебра в организме человека развивается такое заболевание, как аргирия. Аргирия - это заболевание, которое характеризуется необратимой пигментацией кожи, которая принимает серебристый или серый оттенок. При недостатке серебра может развиваться такое явление, как "серебряный человек" (Приложение 1). Это такое состояние человека, при котором ослабевает иммунная система, и появляются различные недуги (например, головная боль). Но если восполнить количество серебра в организме, то состояние человека улучшится.

По исследованиям ученых известно, что золото содержится в малых количествах в крови. Но даже в таких количествах этот металл считается физиологически активным. При избытке золота в организме наблюдается рост аллергических клеток в крови, нарушение функции почек и печени. Дефицит золота в организме человека изучен недостаточно, чтобы понять, к чему что может привести. Считается, что недостаток золота в организме приводит к ускорению процесса старения.

Натрий относится к макроэлементам. Основным источником поступления натрия в организм является NaCl (поваренная соль). Натрий — один из основных элементов, участвующих в минеральном обмене человека. Натрий является главным внеклеточным ионом. Он играет в организме человека важную биологическую роль. Так, ионы натрия принимают участие в поддерживании постоянного осмотического давления в клетках и кислотноосновного равновесия (рН) в организме. Также натрий участвует в регуляции кровяного давления, водного обмена, активизации пищеварительных ферментов, регуляции нервной и мышечной ткани. Натрий участвует в образовании желудочного сока, регулирует выделение почками многих продуктов обмена веществ. Ионы натрия участвуют в поддержании нормальной деятельности сердечной мышцы, нервно-мышечной возбудимости.

В медицинской практике широкое применение находят следующие препараты.

Изотонический раствор NaCl (0,9 %, 0,15 М) используют для растворения или разбавления инъекционных препаратов, а также как самый простой кровезаменитель при больших потерях воды организмом или при отравлениях.

Гипертонический раствор NaCl— раствор, имеющий бо́льшую концентрацию вещества по отношению к внутриклеточной. При погружении клетки в гипертонический раствор происходит её дегидратация — внутриклеточная вода выходит наружу, что приводит к высыханию и сморщиванию клетки.

Роль ртути в организме человека сводится к тому, что ртуть может взаимодействовать с белками, при этом в соединениях с белками регулирует процессы окисления, повышает уровень сопротивляемости с внешними факторами. Повышенные концентрации ртути вызывают хроническое отравление, и приводит к синдрому меркуриализма, при котором идет нарушение работы всей нервной системы и ЖКТ.

Полностью биологическая роль титана не раскрыта, но известно достаточно много. Титан участвует в образовании эритроцитов костном мозге, синтезе гемоглобина, регулирует уровень холестерина и мочевины в крови. Титан выполняет роль антиоксиданта, который защищает клетки и мелкие капилляры от повреждений.

Биологическая роль ванадия до конца не исследована. Ванадий участвует в ОВР. Этот химический элемент способствует поглощению кислорода тканями печени, ускорению окисления фосфолипидов и влияет на уровень сахара в крови. При дефиците ванадия есть риск развития атеросклероза и сахарного диабета. При избытке ванадия происходят воспалительные процессы, повышается риск развитие опухолей, анемии и системные аллергические реакции.

Хром участвует в обмене липидов, белков, углеводов. Шестивалентный хром является токсичным металлом, который способен вызывать онкологические заболевания, в том числе и рак легких, дерматиты и другие заболевания, связанные с кожей и легкими.

Никель необходим для нормального развития живых организмов, но о его значении известно немного. Никель принимает участие в ферментативных реакциях, участвует в формировании ДНК и РНК, а также способствует регуляции гормонов в организме. Дефицит никеля характеризуется тем, что идет ограничение роста, кожа становится менее пигментирована, возникают заболевания печени, снижается общая двигательная активность. Избыток никеля формируется под влиянием промышленных условий, при этом наблюдаются кровотечения, экзема и аллергические реакции на никель. Никель и его соединения имеют разрушительное воздействие на хромосомы, клетки, замедляет ферментативные процессы и деятельность гормонов, а также снижается иммунитет.

Источники поступления металлов в организм человека

Соединения металлов должны поступать в организм в составе натуральных продуктов. Приведём пример продуктов, в составе которых присутствуют основные «металлы жизни» в наибольшем количестве (таблица 2).

Таблица 2 - Источники поступления металлов в организм человека

Название металла

Источники металлов

Поваренная соль, петрушка, перловка, рис, пшено, овсянка, картофель, сельдерей, морковь, свёкла, цикорий, горох, фасоль стручковая, морская капуста, раки, крабы, свинина, говядина, яйцо куриное, молоко коровье, креветки, камбала, говяжий мозг

Чай, соя, какао, отруби пшеничные, бобовые культуры, орехи, сухофрукты, семена, зелень чеснока и черемши, листовые овощи, злаки, грибы, бурый рис, бананы, капуста брюссельская, гранат, ревень, тыквенное и кунжутное масло, морская капуста, манго, виноградный и яблочный сок, цельное молоко, сыр, морская рыба

Пшеничные отруби, тыквенные семечки, кунжутное семя, миндаль, кедровые орехи, арахис, грецкие орехи, шпинат, фасоль, финики сушёные, семена подсолнечника

Говядина, баранина, индейка, свинина, креветки, окунь, килька, минтай, щука, молоко сгущенное, сыр голландский, пармезан, чеддер, творог, яйцо куриное, молоко коровье, козье, горох, крупа овсяная, рис, пшено, соя, фасоль, макароны, мука пшеничная, абрикос, имбирь, банан, базилик, чеснок, петрушка, тыква

Печень, арахис, фундук, креветки, горох, чечевица, фасоль, гречневая крупа, овсяная крупа, рис, пшеничные изделия, грецкие орехи, фисташки, осьминоги

Печень свиная, бобы, грибы, пивные дрожи, какао, тыквенные семечки, говядина, зелень, пшеничные зародыши, чечевица, семена подсолнечника, шпинат, топинамбур, ржаной хлеб, морская рыба, сало

Сметана, сыр, йогурт, консервированный лосось и сардины, фасоль, чечевица, миндаль, сывороточный протеин, шпинат, капуста, петрушка, укроп, ревень, мука, кукурузная мука, амарант, апельсиновый сок, коровье молоко, инжир.

Металлы важны для живого организма. Каждый из них выполняет какую–либо функцию. Один необходим для построения скелетов, другой имеет огромное значение в кровеносной системе. И каждый из металлов по–своему важен, так как они в организме взаимосвязаны, не будь какого–либо из них – цепочка внутреннего механизма развалится.

Организму небезразлично количественное содержание макроэлементов и микроэлементов, т. к. в зависимости от концентрации вещество может быть и полезным, и вредным, может заслуживать и похвального слова, и справедливого обвинения.

Практическая часть Приложение 1.

Социологический опрос.

Я считаю, что на сегодняшний момент мало кто из людей знает о металлах в своём организме, некоторые даже не догадываются о том, какую огромную роль они выполняют, поэтому я решила провести социологический опрос, что бы узнать, какое количество людей знают о значении металлов для их организма.

По результатам социологического опроса, мной было выявлено, что наиболее распространёнными металлами являются алюминий и железо. Большая же часть металлов не была упомянута. На мой взгляд, каждый человек должен знать о металлах в своём организме. Я считаю, что изучение металлов позволит найти принципиально новые подходы к лечению ранее неизлечимых болезней, развитию медицины, машиностроения и других сфер человеческой жизни.

Также, для более лучшего понимания изученной темы, я решила создать кроссворд, где затронуты интересные факты о металлах.

Самый дорогой металл. (родий)

Из-за содержания какого металла лепестки розы становятся голубыми? (медь)

Презентация по химии "Роль металлов в жизни человека" (9 класс)

Металлы - химические элементы, образующие в свободном состоянии простые вещества с металлической связью с металлической связью
Практически вся жизнь человека связана с металлами. Металлы находятся в составе многих окружающих нас предметов, техники, транспорта. А металлы в свободном состоянии могут образовывать соли и даже входить в состав человеческого организма. Да что там могут — они необходимы человеческому организму для нормального функционирования и развития.
Роль металлов в развитии человечества огромна. Прочность, пластичность, непроницаемость, твердость, ковкость — все эти характеристики сделали металлы ключевым материалом для создания орудий труда, оружия, техники. В истории имели место каменный, медный, бронзовый и железный век и т.д., потом началась эпоха электричества, а уже сейчас — эра электроники. Самые близкие перспективы для современного общества — полная автоматизация производства, распространение дронов (роботов), покорение космоса и т. д. И всё это будет происходить при непосредственном участии металлов.

Медь
Медь обладает редким свойством, которого нет у других металлов. Она не реагирует на электромагнитные бури, которые вызывают скачки давления. Это свойство легло в основу создания лечебных медных браслетов, которые часто носят люди с гипертонией.
Конечно же, много меди и в различных деталях окружающей нас техники. К примеру, в холодильниках, электродвигателях, газовых плитах содержится примерно по 1 кг меди.
Медь также входит в состав катализаторов окислительных процессов в человеческом организме. Известно более 50 белков и ферментов с содержанием меди. При этом медь и железо в живых организмах тесно связаны. Медь ускоряет окислительные реакции клеток, способствует образованию гемоглобина, накоплению железа впрок.
Чтобы получить достаточное организму количество меди, человеку нужно правильно питаться. К примеру, медь содержится в морепродуктах, в печени палтуса и трески, в гречневой и овсяной каше, в ржаном и пшеничном хлебе и т. д.

Железо
С железом всё понятно: в быту и в жизни без него никуда, нужно железо и организму. При недостатке железа в организме возникает железодефицитная анемия. Препараты с содержанием железа использовали еще в древних Китае, Египте, Греции.
При этом опасен и переизбыток железа. Так, если в питьевой воде повышенное содержание железа, это, напротив, может привести к заболеваниям печени, крови и вызывать аллергические реакции.

Золото
Золото — драгоценный металл, красивый и дорогой. Золото легко обрабатывается, не поддается коррозии. Конечно, в первую очередь это металл, важный для ювелирной индустрии.
Всё добытое золото сегодня находится в различных государственных и международных финансовых организациях, ювелирных изделиях, продукции электронной промышленности и стоматологии, а также в инвестиционных накоплениях (как известно, золото можно покупать и хранить в слитках).
Если золото смешать с другими металлами, оно не потеряет своих свойств и не впустит их в свою структуру, поэтому золото используют чистым. При этом золото легко выделить из любого вещества, так как оно не переходит из одного состояния в другое. Даже находясь в составе воздуха, золото останется золотом.

Серебро
Серебро также является редким металлом, но оно не вызывает в людях помешательства и в целом воспринимается более спокойно и в истории, и в наши дни.
Ценность серебра заключается в том, что оно может очищать — воду, воздух. Так, например, часто используются ионизаторы воздуха с серебряными частичками.
В то же время серебро быстро окисляется, когда взаимодействует с кислородом. Поэтому украшения из него делают реже, чем из золота, и они дешевле. Зато оно активно участвует в создании зеркал, елочных игрушек и т. д.

Металлы и окружающая среда
Загрязнение металлами особенно возросло с всеобщей индустриализацией и глобализацией.
Из токсинов, попадающих в организм человека, 70% поступает из пищи, 20% — из воздуха, 10% — из воды. Токсины в виде металлов, не нужных организму в своем основном состоянии, как правило, попадают из воздуха в виде мельчайших частичек, образующихся при сгорании угля, нефти, торфа и другого горючего, а также в результате выбросов отдельных производств.
Кроме того, одним из основных источников токсичных загрязнений также является автотранспорт. Автомобили выбрасывают в атмосферу соли свинца, серу, углерод.
В связи с особенностями влияния металлов на окружающую среду, современные металлургические предприятия повсеместно заботятся об экологической безопасности производства и активно внедряют «зеленые» технологии. Речь идет и об инвестициях в проекты, направленные на минимизацию воздействия компаний на окружающую среду, и о закупке оборудования для природоохранных мероприятий.

Вывод:
Таким образом, металлы в жизни людей сегодня могут играть различные роли: от важных составляющих конструкций и жизненно необходимой человеку техники до незаметных частиц в рассеянном состоянии, от микроэлементов человеческого организма до токсичных веществ, вызывающих аллергию и болезни. И если в промышленности управление металлами лежит на плечах металлургов, то в природе и живых организмах движение металлов регулируется законами биологии. Возможно, когда речь пойдет об освоении космоса и других планет с другими формами жизни, работа с металлами приобретет какие-то иные, новые образы и смыслы.

Читайте также: