tlen

Jednym z najczęstszych elementów na ziemi jest tlen. Około jednej piątej objętości tego pierwiastka znajduje się w powietrzu, chociaż jest on bezbarwny, bez smaku i zapachu. Równie często występuje w wodzie i skorupie ziemskiej. Większość żywych istot i żywych komórek potrzebuje tlenu do oddychania.

Co to jest tlen

W układzie okresowym tlen jest oznaczony symbolem „O” i ma liczbę atomową „8”. Najczęściej występuje w związkach oraz jako dwu- i trzyatomowa cząsteczka. Ten ostatni jest również znany jako „ozon”.

Skały i minerały często zawierają tlen, na przykład B. kwarc, marmur lub wapień. Z drugiej strony, wolne i indywidualne atomy tlenu są możliwe tylko w stabilnej postaci w ekstremalnych warunkach. Tak jest w przypadku próżni kosmicznej. Tlen można oddzielić od powietrza na drodze destylacji, a następnie po skropleniu nabiera niebieskawego koloru. Takie warunki stosuje się np. B. w rafinacji metali, ekstrakcji chemikaliów lub jako zastosowanie medyczne do podtrzymywania życia.

Tlen jest zawsze w stanie gazowym w normalnych warunkach i w połączeniu z innymi pierwiastkami bierze udział w wielu procesach spalania. Został odkryty i zbadany w 1772 roku przez chemika i farmaceuty Carla Wilhelma Scheéle.

Ten wyodrębniony tlen jako gaz, proces podobny do procesu pasteryzacji, odkrył w ten sposób także inne pierwiastki, np. B. azot. Ponieważ jednak opublikował swoją pracę dopiero kilka lat później, przed nim pojawił się chemik Josep Priestley, który niezależnie od niego dokonał tego samego odkrycia, w tym jaki wpływ miał tlen na procesy spalania, mimo że sam proces nadal istniał nie został odszyfrowany.

Wcześniej ogień był postrzegany bardziej metafizycznie, jako jeden z czterech elementów składających się na byt. Oprócz ognia była ziemia, powietrze i woda. W XVII wieku ciepło łączyło się z ogniem, a kiedy zostało odkryte w XVIII wieku, substancja stała się żywiołem. Ale dopiero dzięki prywatnemu uczonemu Antoine Laurentowi de Lavoisierowi można było poprawnie zinterpretować spalanie i oddychanie. Przeprowadził eksperymenty z czystym tlenem i określił skład powietrza.

Funkcja, efekt i zadania

W atmosferze tlen zawsze znajduje się w postaci gazowej i jest rozpuszczony w wodzie. Pierwiastek jest bardzo reaktywny i jest wytwarzany głównie przez rośliny w procesie fotosyntezy i ponownie zużywany poprzez oddychanie i inne procesy spalania. Niebiesko-zielone algi i cyjanobakterie również odgrywają rolę w tych procesach, które rozpoczęły się ponad trzy miliardy lat temu do magazynowania światła słonecznego i wykorzystywania go do syntezy związków organicznych. Tlen był i jest zatem bardzo skutecznym produktem odpadowym.

Ludzie, rośliny i bakterie potrzebują tlenu, aby móc żyć i wytwarzać energię w tej formie. Przetwarzanie odbywa się w mitochondriach, gdzie tlen w łańcuchu oddechowym ponownie zamienia się w wodę. Z kolei enzymy rozkładają substancje w organizmie poprzez utlenianie.

Edukacja, występowanie, właściwości i optymalne wartości

Dobra reaktywność tlenu i jego związków może jednak również prowadzić do bardziej niebezpiecznego niszczenia struktur komórkowych. Chociaż ludzie potrzebują tlenu do oddychania, zbyt dużo tlenu jest trujące, aw dużych ilościach może nawet prowadzić do uszkodzenia płuc przez długi czas.

Organizm ludzki funkcjonuje przy stężeniu tlenu w powietrzu wynoszącym około 21 procent. Czerwone krwinki przenoszą tlen z płuc do narządów. Jeśli jest za duże, pęcherzyki puchną i komórki ściany płuc ulegają martwicy, pneumocyty ulegają uszkodzeniu, a masy białkowe odkładają się na wewnętrznej ścianie. Rezultatem jest znacznie zmniejszona wymiana gazowa podczas oddychania i we krwi.

Podobnie, mieszanina gazów ze zwiększoną zawartością tlenu może uszkodzić ośrodkowy układ nerwowy i wywołać objawy ze strony ośrodkowego układu nerwowego. Mówimy o efekcie Paula Berta, który może objawiać się hałasem ucha, zawrotami głowy, nudnościami, wymiotami, ale także w drastycznych stanach, takich jak zmiany osobowości i dezorientacja psychiczna. Jest to częsty efekt uboczny, szczególnie podczas nurkowania, dlatego należy przestrzegać zawartości tlenu i maksymalnej głębokości nurkowania.

Choroby i zaburzenia

Większość organizmów ma enzymy ochronne, takie jak peroksydaza i katalaza, które odtruwają tlen. Rozpad tlenu w organizmie powoduje powstanie wolnych rodników, które uszkadzają mitochondrialne DNA, którym mogą przeciwdziałać przeciwutleniacze. Takie są spożywane z jedzeniem i są z. B. Witaminy C, A i E, minerały i pierwiastki śladowe.

Brak równowagi między substancjami redukującymi i utleniającymi w komórkach prowadzi do zakłócenia funkcji detoksykacji organizmu i uszkadza komórkę. Nazywa się to stresem oksydacyjnym, który z kolei prowadzi do procesów starzenia.

Brak tlenu jest powszechny w chorobach serca i płuc. To z kolei ma szkodliwy wpływ na tętnice i tkanki wszystkich ważnych narządów. W tym przypadku należy również podać tlen i zapewnić sztuczne oddychanie. Tlen służy również samemu procesowi gojenia się ran. Rany mogą ulec zakażeniu po operacji, w której rolę odgrywa napięcie tlenu w tkankach i komórki odpornościowe krwi, które wykorzystują wolne rodniki do walki z bakteriami w organizmie. W większości przypadków tlen podawany jest również po znieczuleniu, aby zmniejszyć ryzyko infekcji.

Choroby związane z przewlekłym niedoborem tlenu wymagają długotrwałej tlenoterapii. Przyczyną może być zwężenie dróg oddechowych, zator tętnicy płucnej, uszkodzenie tkanki płucnej lub poważne wady serca.