Важнейшие элементы

Тело человека – сложный, интересный и мощный механизм, но его элементный состав удивительно прост. Примерно 96% массы человеческого тела составляют атомы лишь четырех элементов (в общей сложности в природе  встречается 94 химических элемента). Эти четыре важнейшие элемента – водород, углерод, кислород и азот. Для нормального функционирования человеческого тела естественно необходимы и другие элементы в небольших количествах. Считается, что в организме человека 33 необходимых элемента.

Атомы элементов H, C, O и N составляют примерно 96% массы человеческого тела.

Водород H

Водород (атомный номер 1) – наиболее распространенный во Вселенной элемент. Его атом состоит всего из одного протона и одного электрона. Водород входит в состав множества веществ (воды, сахаров, природного газа).

Простое вещество водород состоит из двух атомов водорода и является самым легким газом. Если поджечь наполненный им воздушный шарик, то водород соединится со свободным кислородом, и образуется вода.

Атом водорода и простое вещество водород H2.
Через некоторое время после Большого взрыва протоны, нейтроны и электроны соединились и образовали самые легкие элементы: водород и гелий. В наше время эти элементы составляют около 95% всех веществ во Вселенной (соответственно 70% и 25%).
В звездах более легкие атомы соединяются и становятся тяжелыми. Если водород закончится, звезда может выбросить всю свою материю во Вселенную. Сверхновая звезда – звезда, достигнувшая этапа, когда содержащиеся в ней элементы выбрасываются во Вселенную.
В Центре науки АХХАА для проведения взрыва используется воздушный шарик, наполненный водородом.
  • твердое вещество.
  • жидкость.
  • газ.
  • воды.
  • Солнца.
  • алмаза.
  • сахара.
  • соли.

Углерод C

Углерод (атомный номер 6) встречается в виде угля, графита и драгоценного камня алмаза. Грифель простого карандаша сделан из графита.

Углерод входит в состав множества веществ: различных видов топлива, углекислого газа (CO2) и плитняка. Углерод – важный элемент всех живых организмов. Отрасль химии, которая изучает содержащие углерод вещества, называется органической химией.

Разные модели атома углерода. Углерод в виде простого вещества входит в состав алмаза и графита.
Алмаз, графит и уголь – различные формы углерода, т. е. его разновидности.
Из углерода также состоит очень легкий и очень прочный материал – углеродное волокно. Именно из него изготовлены корпуса всех автомобилей Формулы-1.
Углерод входит в состав топлива и плитняка. Пузырьки в прохладительном напитке – это углекислый газ (СО2).
  • твердое вещество.
  • жидкость.
  • газ.
  • воды.
  • лимонада.
  • алмаза.
  • тела человека.
  • соли.

Кислород O

Кислород (атомный номер 8) – наиболее распространенный на Земле элемент. Он содержится в воде, которую мы пьем, в воздухе, которым мы дышим, и в пище, которую мы едим. Кислород составляет около 65% массы человеческого тела.

Состоящее из двух атомов кислорода простое вещество кислород (O2) содержится в воздухе; его производят растения и потребляют для дыхания люди.

Без него жизнь на Земле была бы невозможна. Кислород также входит в состав многих веществ, таких как сахар и горные породы.

Атом кислорода и простое вещество кислород О2.
Вода (H2O, читается: аш-два-о) состоит из атомов водорода и кислорода.
С увеличением расстояния от поверхности Земли воздух становится более разряженным. Уже на высоте 2400 м недостаток кислорода настолько велик, что может вызвать серьезные проблемы со здоровьем. В самолетах давление воздуха регулируется искусственно, для чрезвычайных ситуаций предусмотрены кислородные маски.
С целью экономии места в скафандрах астронавтов используется чистый кислород под более низким давлением.
  • твердое вещество.
  • жидкость.
  • газ.
  • воды.
  • соли.
  • воздуха.
  • тела человека.
  • Солнца.

Подумай!

  • Выясни, что произошло бы с астронавтами, если бы в скафандрах не использовалось более низкое давление.
  • Как простые вещества кислорода поддерживают жизнь на Земле?

Озоновый слой

Озон (O3) – простое вещество, состоящее из трех атомов кислорода. Озон находится на расстоянии десятков километров от поверхности Земли, где он образует озоновый слой, защищающий растения и животных от ультрафиолетового излучения (УФ-излучения). В результате деятельности человека в атмосферу выбрасываются газы, которые уничтожают озоновый слой, из-за чего все больше вредного излучения достигает поверхности Земли. Озоновый слой истончается, в первую очередь, на полюсах Земли.

Частица озона (O3) и истощение озонового слоя в районе полюса.

Азот N

Азот (атомный номер 7) – наиболее распространенный элемент в составе воздуха. Азот является важным элементом в организме, так как он входит в состав генетического материала, или ДНК.

Простое вещество азот состоит из двух атомов азота и является очень устойчивым. При комнатной температуре азот находится в газообразном состоянии, а при очень низких температурах он становится жидким. Жидкий азот используется, например, для охлаждения техники и живых тканей, а также для лечения бородавок.

Атом азота и простое вещество азот N2.
Ученый охлаждает живые ткани с помощью жидкого азота (температура около –196 °C).
ДНК человека состоит преимущественно из четырех элементов: C, H, O и N.
  • твердое вещество.
  • жидкость.
  • газ.
  • соли.
  • воздуха.
  • алмаза.
  • тела человека.
  • воды.

Подумай!

  • Из скольки атомов состоят простые вещества азот и водород?
  • Чем простые вещества углерода отличаются от простых веществ водорода, кислорода и азота?

Основные понятия

  • Водород – наиболее распространенный элемент во Вселенной.
  • Углерод – важный элемент в организмах. Встречается в виде различных простых веществ.
  • Кислород – наиболее распространенный элемент на Земле. O2 необходим для дыхания.
  • Простое вещество азот составляет бόльшую часть воздуха.