Кисень грає у природі роль. Кисень: фізичні та хімічні властивості
Легкий газ кисень - найпоширеніший на Землі елемент. У земної корийого за вагою у 12 разів більше, ніж заліза, у 140 разів більше, ніж вуглецю, майже у 500 разів більше, ніж сірки; він становить 49,13 відсотка від ваги усієї земної кори.
Таке поширення кисню Землі повністю відповідає його значенню у житті живої і мертвої природи. Адже вода – це з'єднання водню з киснем (містить 89 відсотків кисню), пісок – з'єднання кремнію з киснем (53 відсотки кисню), залізна руда – з'єднання заліза з киснем. Кисень входить до складу багатьох руд та мінералів. Але найбільше значеннямає кисень для життя живої природи, для життя тварин та людини. Без кисню життя Землі неможлива.
Вся життєдіяльність людського організму, починаючи з народження і кінчаючи смертю, пов'язана з окислювальними процесами, у яких головну роль відіграє кисень.
Ці процеси починаються з дихання людини. Вдихається людиною повітря надходить у легені. Тут через стінки найтонших кровоносних судин, якими не проходить рідина, але проходить газ, кисень проникає в кров. У крові відбувається найважливіший життя газообміну.
Кров, поглинаючи кисень, виділяє вуглекислий газ, що міститься в ній. Зазвичай повітря містить 0,03 відсотка Вуглекислий газ, що видихається людиною повітря має у своєму складі 4,38 відсотка вуглекислого газу.
Таким чином, вміст вуглекислого газу в повітрі, що видихається людиною, збільшується в 140 разів порівняно з його вмістом у повітрі. А вміст кисню, навпаки, падає до 16,04 відсотка, тобто на 1/5 порівняно з його вмістом у повітрі.
Отриманий кров'ю кисень розноситься по всьому тілу та окислює розчинені в ній поживні речовини. При окисленні киснем, тобто при повільному згорянні поживних речовин, що надходять в організм, утворюється вуглекислий газ, який поглинається кров'ю, що циркулює. Вуглекислий газ кров'ю приноситься до легких і тут, при новому газообміні з свіжим киснем повітря, що надійшов, при видиханні викидається в навколишню атмосферу.
Доросла людина щодня поглинає у процесі дихання приблизно 850 літрів кисню. Окислювальні процеси, які у нашому організмі, супроводжуються виділенням тепла. Це тепло пов'язане з процесом дихання і підтримує температуру нашого тіла на рівні приблизно 37 градусів.
При диханні, при горінні, при будь-яких інших окислювальних процесах (іржавіння металів, гниття і т. д.) йде поглинання кисню повітря. Чи можуть виникнути законні питання: чи не бідніє повітря киснем, чи надовго його вистачить для життя на Землі? Для занепокоєнь щодо цього немає приводу.
В атмосфері міститься 1300000000000000 тонн кисню, і хоча ця величина становить лише одну десятитисячну загального вмісту кисню в земній корі, це число досить велике. Але найголовніше полягає в тому, що воно практично не змінюється завдяки тим, хто йде в природі зворотним процесамвиділення кисню.
Ці процеси виділення кисню відбуваються внаслідок життєдіяльності рослин. Поглинаючи з повітря вуглекислий газ для свого харчування, рослини під дією сонячних променів розкладають його на вуглець та кисень. Вуглець залишається в рослині і йде на побудову його організму, кисень виділяється назад в атмосферу. І хоча рослини також дихають, і їм для дихання необхідний кисень, але загалом та кількість кисню, яку рослини виділяють при своєму харчуванні, у 20 разів більша за ту, яка їм необхідна для дихання. Таким чином, рослини – це живі фабрики кисню.
Ось чому посадки рослин у містах мають велике оздоровче значення. Вони не тільки поглинають надлишкові кількості вуглекислого газу, що накопичується тут в результаті дії фабрик та заводів, але, сприяючи очищенню повітря від шкідливих домішок, вони збагачують його життєдайним для організму людини та тварин киснем.
Зелене кільце навколо міст-це джерело кисню, джерело здоров'я.
«Кисневі сполуки» - Кисневі сполуки N (всі оксиди азоту ендотермічні!). Кисневі сполуки N+5. Галогеніди N. Зв'язування діазоту N2. Кисневі сполуки N+3. Термоліз солей амонію. Розкладання нітратів при T. Кисневі сполуки N+2. Відкриття елементів. нітриди. Властивості. Кисневі сполуки N+4. Аналогічно Li2NH (імід), Li3N (нітрид).
«Застосування кисню» – застосування кисню. Хворий знаходиться у спеціальному апараті в кисневій атмосферіпри зниженому тиску. Лікар розмовляє з хворим по телефону. Пожежник з автономним дихальним апаратом. Поза земною атмосферою людина змушена брати із собою запас кисню. Головними споживачами кисню є енергетика, металургія та хімічна промисловість.
«Кисень хімія» - 1,4 г/л, трохи важчий за повітря. Реакція горіння. Температура плавлення. Кисень у природі. Температура кипіння. Агрегатний стан, колір, запах. Фізичні властивостікисню. Густина. Розчинність. Кисень. Реакції окислення, у яких виділяються теплота і світло, називаються реакціями горіння.
«Тест «Повітря»» - Кількість кліматичних поясів. Дайте відповідь письмово на запитання. Вітер, що змінює напрямок двічі на рік. Повітря. Одиниця виміру тиску. Суміш різних рідин. Прилад вимірювання атмосферного тиску. Газ, що не підтримує горіння. Щільність повітря. Узагальнити та закріпити знання.
"Повітря хімія" - Озонові дірки. Наслідки забруднення повітря. Автомобільні вихлопи, викиди промислових підприємств. Парниковий ефект. Визначити основні шляхи вирішення проблеми забруднення повітря. Змінні складові повітря. Основні шляхи вирішення проблеми забруднення повітря. Екологічний стан у округах Москви.
«Кисень. Озон. Повітря» - Виконайте тест. Виконайте завдання. М.В.Ломоносов. Алотропія. Кисень. Вирішіть проблему. Склад повітря. Вивчити склад повітря. Біологічна роль. Озон та кисень. Одержання кисню. Властивості кисню. А.Лавуазьє. Узагальнення. Застосування кисню. Виділення кисню. Перевірте відповіді. Лабораторний досвід.
Всього у темі 17 презентацій
1. Хімічна природа кисню та вуглекислого газу Кисень Роль кисню у природі та її застосування у техніці Оксид вуглецю (IV). 2. Участь кисню та вуглекислого газу в обміні газів в організмі людини Парціальний тиск кисню та вуглекислого газу Гемоглобін Різновиди гемоглобіну у людини. 3. Гіпоксія. Вплив гіпоксії на функціональний стан людини. 4. Методи дослідження функції зовнішнього дихання. Функціональні проби. 5. Вивчення стану зовнішнього дихання у школярів з різним ступенем фізичної підготовки. Кінець >> Кінець >> > Кінець >>">
Кисень – найпоширеніший елемент Землі. У вільному стані молекулярний кисень входить до складу повітря, де його вміст становить 20,95% (за обсягом). Вміст у земній корі 47,2% (за масою). Кисень – важлива складова частинавуглеводів, жирів, білків. Існує у вигляді двох алотропних модифікацій– молекулярний кисень (дикисень) та озон (трикисень). Найбільш стійка молекула О2, що має парамагнітні властивості. У лабораторних умовах кисень можна отримати наступними способами: А) Розкладанням бертолетової солі: 3KClO 3 = 2KCl + 3O 2 Б) Розкладанням перманганату калію: 2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 В) Нагріванням ні , KNO 3); при цьому виділяється у вільному стані лише 1/3 кисню, що міститься в них: 2NaNO 3 = 2NaNO 2 + O 2 Основним джерелом промислового отриманнякисню є повітря, яке спалюють і потім фракціонують. Спочатку виділяється азот (t кип = -195,8 С), а в рідкому стані залишається майже чистий кисень, так як його температура кипіння вище (-183 С) Широко поширений спосіб отримання кисню, заснований на електролізі води. Фізичні властивості. За нормальних умов кисень – безбарвний газ, без запаху та смаку. Температура кипіння 183˚С, важча за повітря, щільність 1,43 г/см 3. У 1л води за нормальних умов розчиняється 0,04г кисню. Хімічні властивості. Як елемент, що займає місце у правому верхньому кутку періодичної системиД.І. Менделєєва, кисень має яскраво виражені неметалеві властивості. Маючи на зовнішньому енергетичному рівні шість електронів, атом кисню може перейти до гранично заповненої 8-ї електронної оболонки (умова максимальної хімічної стійкості), приєднавши 2 електрони. Тому в реакціях з іншими елементами (крім фтору) кисень виявляє винятково окисні властивості. Кисень утворює сполуки з усіма хімічними елементами, крім гелію, неону та аргону. З більшістю елементів він взаємодіє безпосередньо, крім галогенів, золота та платини. Швидкість реакції, як із простими, і зі складними речовинами залежить від природи речовин, температури та інших умов. Такий активний метал, як цезій, самозаймається в кисні повітря вже за кімнатної температури. З фосфором кисень активно реагує при нагріванні до 60˚С, із сіркою – до 250˚С, із воднем – понад 300˚С, з вуглецем (у вигляді вугілля та графіту) – при ˚С: 4P + 5O 2 = 2P 2 O 5 S + O 2 = SO 2 2H 2 + O 2 = 2H 2 O C + O 2 = CO 2 Горіння водню в кисні протікає ланцюговим механізмом. Ця реакція починається з утворення активних нестабільних частинок - вільних радикалів-носіїв неспарених електронів: H 2 + O 2 = OH + OH (зародження ланцюга) Радикали OH легко реагують з молекулою H 2: OH + H 2 = H 2 O + H Атом водню реагує далі з молекулою O 2 з утворенням знову радикалу OH та атома кисню і т. д. Ці елементарні акти сприяють розвитку ланцюга. При горінні складних речовин у надлишку кисню утворюються оксиди відповідних елементів: 2H 2 S + 3O 2 = 2SO 2 + 2H 2 OCH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O Сірководень 2 O4FeS O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 ЕтанолКолчедан Розглянуті реакції супроводжуються виділенням як теплоти, так і світла. Такі процеси за участю кисню називають горінням. Крім зазначеного типу взаємодії, мають місце й такі, що супроводжуються виділенням лише тепло теплоти, а світло не виділяється. До них передусім слід віднести процес дихання.
За участю кисню відбувається один із життєво найважливіших процесів – дихання. Окислення киснем вуглеводів, жирів і білків є джерелом енергії живих організмів. В організмі людини вміст кисню становить 61% маси тіла. У вигляді різних сполук він входить до складу всіх органів, тканин, біологічних рідин. Людина вдихає на добу м3 повітря. Кисень широко використовується практично у всіх галузях хімічної промисловості: - для отримання азотної та сірчаної кислот; - в органічному синтезі; - у процесах випалу руд. Процес виробництва стали неможливий без кисню, металургія використовує понад 60% всього промислового кисню. Горіння водню у кисні супроводжується виділенням значної енергії – майже 286 кДж/моль. Ця реакція використовується для зварювання та різання металів. Рідкий кисень застосовується виготовлення вибухових сумішей. Величезна потреба у кисні ставить перед людством серйозну екологічну проблему збереження його запасів у атмосфері. До цього часу єдиним джерелом, що поповнює атмосферу киснем, є життєдіяльність зелених рослин. Тому особливо важливо стежити, щоб їх кількість Землі не зменшувалася.
CO2 (вуглекислий газ) має лінійну структуру. Зв'язки у молекулі утворені з допомогою чотирьох електронних пар. У молекулі оксиду вуглецю (IV) має місце sp-гібридизація. Дві sp-гібридні орбіталі вуглецю утворюють дві сигма-зв'язку з атомами кисню, а негібридизовані p-орбіталі вуглецю, що залишилися, дають з двома p-орбіталями атомів кисню пі-зв'язку, які розташовуються в площинах, перпендикулярних один одному. Викладене пояснює лінійна будова CO2. CO2 утворюється при термічному розкладанні карбонатів. У промисловості CO2 отримують при випалюванні вапняку: CaCO 3 = CaO + CO 2 У лабораторії його можна отримати дією розведених кислот на карбонати: CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + CO 2 + H 2 O За звичайних умов CO 2 – безбарвний газ 1 ,5 рази важче за повітря. Розчинний у воді (при 0 С 1,7 л CO 2 в 1 л H 2 O). При підвищенні температури розчинність CO2 сильно зменшується і його надлишок видаляється з розчину у вигляді бульбашок, що утворюють піну. Цю властивість використовують для виготовлення шипучих напоїв. При сильному охолодженні CO 2 кристалізується у вигляді білої снігоподібної маси, яка спресовано випаровується дуже повільно, знижуючи температуру навколишнього середовища. Цим і пояснюється її застосування як «сухий лід». Не підтримує дихання, але є джерелом живлення зелених рослин (фотосинтез). Властивість CO 2 не підтримувати горіння використовується у протипожежних пристроях. При високих температурахоксид вуглецю (IV) може реагувати з металами, спорідненість яких до кисню вище, ніж у самого вуглецю (наприклад, з магнієм): CO 2 +2Mg = 2MgO + C При розчиненні CO 2 у воді відбувається їх часткова взаємодія, що веде до утворення вугільної кислоти H2CO3.
1. Хімічна природа кисню та вуглекислого газу Кисень Роль кисню у природі та її застосування у техніці Оксид вуглецю (IV). 2. Участь кисню та вуглекислого газу в обміні газів в організмі людини Парціальний тиск кисню та вуглекислого газу Гемоглобін Різновиди гемоглобіну у людини. 3. Гіпоксія. Вплив гіпоксії на функціональний стан людини. 4. Методи дослідження функції зовнішнього дихання. Функціональні проби. 5. Вивчення стану зовнішнього дихання у школярів із різним ступенем фізичної підготовки. Кінець >> Кінець >> > Кінець >>">
Альвеоли легень є напівкулястими вп'ячування стінок альвеолярних ходів і дихальних бронхіол. Діаметр альвеол – мкм. Кількість альвеол в одній легені людини в середньому 400 млн (зі значними індивідуальними варіаціями). Більша частина Зовнішню поверхню альвеол стикається з капілярами малого кола кровообігу. Сумарна площа цих контактів велика – близько 90 м 2 . Від альвеолярного повітря кров відокремлює так звана легенева мембрана, що складається з ендотеліальних клітин, двох основних мембран, плоского альвеолярного епітелію, шару суфактанту. Товщина легеневої мембрани лише 0,4 – 1,5 мкм. Газообмін у легенях здійснюється в результаті дифузії кисню з альвеолярного повітря в кров (близько 500 л на добу) та вуглекислого газу з крові в альвеолярне повітря (близько 430 л на добу). Дифузія відбувається внаслідок різниці парціального тиску цих газів в альвеолярному повітрі та їх напругою у крові. Парціальний тиск газу в газовій суміші пропорційно процентному вмісту газу та загальному тиску суміші. Воно залежить від природи газу. Так, при тиску сухого повітря 760 мм. парціальний тиск кисню приблизно 21%, тобто 159 мм рт.ст. При розрахунку парціального тиску в альвеолярному повітрі слід враховувати, що він насичений водяними парами, парціальний тиск яких за температури тіла дорівнює 47 мм.рт.ст. Тому частку парціального тиску газів припадає 760 – 47 = 713 мм.рт.ст. При вмісті кисню в альвеолярному повітрі 14% парціальний тиск буде 99,8 мм.рт.ст. (близько 100 мм.рт.ст.). При вмісті діоксиду вуглецю 5,5% парціальний тиск відповідає 39,2 мм.рт.ст (близько 40 мм.рт.ст.). Парціальний тиск кисню та діоксиду вуглецю в альвеолярному повітрі є тією силою, з якою молекули цих газів прагнуть проникнути через альвеолярну мембрану в кров. У крові гази перебувають у розчиненому (вільному) та хімічно зв'язаному стані. У дифузії беруть участь лише молекули розчиненого газу. Кількість газу, що розчиняється в рідині, залежить від: 1) Складу рідини, 2) Об'єму та тиску газу над рідиною, 3) Температури рідини, 4) Природи досліджуваного газу. Чим вищий тиск даного газу і чим нижча температура, тим більше газу розчиняється в рідині. При тиску 760 мм.рт.мт. і температурі 38 ˚С в 1 мл крові розчиняється 2,2% кисню та 5,1% діоксиду вуглецю. Розчинення газу в рідині триває до настання динамічної рівноваги між кількістю молекул, що розчиняються і виходять в газове середовище газу. Сила, з якою молекули розчиненого газу прагнуть вийти в газове середовище, називається напругою газу в рідині. Таким чином, у стані рівноваги напруга газу дорівнює парціальному тиску газу над рідиною. Якщо парціальний тиск газу вищий за його напругу, газ буде розчинятися. Якщо парціальний тиск газу нижче його напруги, то газ виходитиме з розчину в газове середовище. Проникність легеневої мембрани для газу виражають величиною дифузійної здатності легень. Це кількість газу, що проникає через легеневу мембрану за 1 хв на 1 мм.рт.ст. градієнта тиску. Дифузійна здатність легень пропорційна товщині мембрани. У нормі дифузійна здатність легень для кисню близько 25 мл/хв мм.рт.ст. Для діоксиду вуглецю внаслідок високої розчинності цього газу в легеневій мембрані дифузійна здатність у 24 рази вища. Парціальний тиск і напруга кисню та діоксиду вуглецю в легенях наведені у таблиці. Парціальний тиск і напруга кисню та вуглекислого газу в легенях (мм.рт.ст.) Дифузія кисню забезпечується різницею парціальних тисків, що дорівнює близько 60 мм.рт.ст., а діоксиду вуглецю – лише близько 6 мм.рт.ст. Час протікання крові через капіляри малого кола (в середньому 0,7 с) достатньо для практично повного вирівнювання парціального тиску та напруги газів: кисень розчиняється в крові, а діоксид вуглецю переходить в альвеолярне повітря при відносно невеликій різниці тисків пояснюється високою дифузійною здатністю легень для цього газу. ГазиВінозна кровАльвеолярне повітря Артеріальна кров O2O CO
Гемоглобін є основним складовоюеритроцитів та забезпечує дихальну функцію крові, будучи дихальним ферментом. Він знаходиться всередині еритроцитів, а не в плазмі крові, що: А) Забезпечує зменшення в'язкості крові (розчинення такої ж кількості гемоглобіну в плазмі підвищило б в'язкість крові в кілька разів і різко утруднило б роботу серця та кровообіг); Б) Зменшує онокотичне тиск плазми, запобігаючи зневоднення тканин; В) Запобігає втраті організмом гемоглобіну внаслідок його фільтрації в клубочках нирок та виділення із сечею. За хімічною структурою гемоглобін є хромопротеїдом. Він складається з білка глобіну та простетичної групи гему. У молекулі гемоглобіну міститься одна молекула глобіну та 4 молекули гему. Гем має у своєму складі атом заліза, здатний приєднувати та віддавати молекулу O 2. При цьому валентність заліза не змінюється, тобто воно залишається двовалентним. Залізо входить до складу всіх дихальних ферментів тканин. Така важлива роль заліза у диханні визначається будовою його атома – великою кількістю вільних електроном, здатністю до комплексоутворення та до участі у реакціях окислення – відновлення. У крові здорових чоловіків міститься в середньому гемоглобіну 145 г/л із коливаннями від 130 до 160 г/л. У крові жінок знаходиться близько 130 г/л із коливаннями від 120 до 140 г/л. У клініці часто визначають колірний показник – відносне насичення еритроцитів гемоглобіном. У нормі він становить 0,8-1. Еритроцити, що мають такий показник, називають нормохромними. Якщо показник більший за 1, то еритроцити називають гіперхромними, а якщо менше 0,8 – гіпохромними. Гемоглобін синтезується еритробластами та нормобластами кісткового мозку. При руйнуванні еритроцитів гемоглобін після відщеплення гема перетворюється на жовчний пігмент білірубін. Останній з жовчю надходить у кишечник, де перетворюється на стеркобілін і уробілін, що виводяться з калом та сечею. За добу руйнується та перетворюється на жовчні пігменти близько 8 г гемоглобіну, тобто близько 1% гемоглобіну, що знаходиться в крові.
У перші 7-12 тижнів внутрішньоутробного розвитку зародка його червоні кров'яні тільця містять примітивний гемоглобін. На 9-му тижні у крові зародка з'являється фетальний гемоглобін, а перед народженням – гемоглобін дорослих. Протягом першого року життя фетальний гемоглобін майже повністю замінюється гемоглобіном дорослих. Дуже суттєво, що фетальний Hb має більш високу спорідненість з O 2 , ніж гемоглобін дорослих, що дозволяє йому насичуватися при нижчій напрузі кисню. Гем різних гемоглобінів однаковий, глобини ж відрізняються за своїм амінокислотним складом та властивостями. У нормі гемоглобін міститься у вигляді 3 фізіологічних сполук. Гемоглобін, що приєднав кисень, перетворюється на оксигемоглобін – HbO 2. Ця сполука за кольором відрізняється від гемоглобіну, тому артеріальна кров має яскраво-червоний колір. Оксигемоглобін, що віддав кисень, називають відновленим або дезоксигемоглобіном (Hb). Він знаходиться у венозній крові, яка має темніший колір, ніж артеріальна. Крім того, у венозній крові міститься сполука гемоглобіну з вуглекислим газом – карбогемоглобін, який транспортує CO 2 з тканин до легень. Гемоглобін та оксигемоглобін неоднаково поглинають світлові промені завдовжки, що лягло в основу методу оцінки насичення крові киснем – оксигемометрії. За цим методом вушну раковину або кювету з кров'ю просвічують електричною лампочкою та за допомогою фотоелементу визначають насичення гемоглобіну киснем. Гемоглобін має здатність утворювати і патологічні події. Одним з них є карбоксигемоглобін - з'єднання гемоглобіну з чадним газом(HbCO). Спорідненість заліза гемоглобіну до CO2 перевищує його спорідненість до O2, тому навіть 0,1% CO в повітрі веде до перетворення 80% гемоглобіну в HbCO, який не здатний приєднувати кисень, що є небезпечним для життя. Слабке отруєння чадним газом – оборотний процес. При диханні свіжим повітрям CO поступово відщеплюється. Вдихання чистого кисню збільшує швидкість розщеплення HbCO у 20 разів. Метгемоглобін Ме(Hb) теж патологічна сполука, є окисленим гемоглобіном, в якому під впливом сильних окислювачів (фериціанід, перманганат калію, аміл- та пропілнітрит, анілін, бертолетова сіль, фенацетин) залізо гем із двовалентного перетворюється на тривалентне. При накопиченні у крові великих кількостей метгемоглобіну транспорт кисню тканинам руйнується і може настати смерть. Міоглобін. У скелетних м'язах та міокарді знаходиться м'язовий гемоглобін, званий міоглобіном. Його простетична група ідентична гемоглобіну крові, а білкова частина – глобін – має меншу молекулярною масою. Міоглобін людини пов'язує до 14% від загальної кількості кисню в організмі. Це його властивість відіграє важливу роль у постачанні працюючих м'язів. При скороченні м'язів із кровоносні капіляри здавлюються, і кровотік зменшується або припиняється. Однак, завдяки наявності кисню, пов'язаного з міоглобіном, протягом деякого часу постачання м'язових волокон киснем зберігається.
1. Хімічна природа кисню та вуглекислого газу Кисень Роль кисню у природі та її застосування у техніці Оксид вуглецю (IV). 2. Участь кисню та вуглекислого газу в обміні газів в організмі людини Парціальний тиск кисню та вуглекислого газу Гемоглобін Різновиди гемоглобіну у людини. 3. Гіпоксія. Вплив гіпоксії на функціональний стан людини. 4. Методи дослідження функції зовнішнього дихання. Функціональні проби. 5. Вивчення стану зовнішнього дихання у школярів із різним ступенем фізичної підготовки. Кінець >> Кінець >> > Кінець >>">
Гіпоксія є патологічним станом, що характеризується зниженою напругою кисню в клітинах і тканинах організму. Причини, що визначають розвиток кисневого голодування, різні, тому й самі гіпоксичні стани за фізіологічним механізмом розвитку неоднорідні. Це визначило необхідність класифікації гіпоксії, серед яких виділяють чотири основні форми: - гіпоксичну, - циркуляторну, - гермічну, - гістотоксичну. Зниження парціального тиску кисню у повітрі, що вдихається, призводить до розвитку артеріальної гіпоксемії, яка є пусковим механізмом розвитку гіпоксичного стану, викликаючи, щонайменше, три пов'язані між собою комплекси явищ. По-перше, під впливом гіпоксемії виникає рефлекторне збільшення напруги функції систем, специфічно відповідальних за транспорт кисню з навколишнього середовища та його розподіл усередині організму, тобто гіпервентиляція легень, збільшення хвилинного об'єму кровообігу, розширення судин мозку та серця, звуження судин черевної порожнини та м'язів . По-друге, розвивається активація адренергічної та гіпофізарно-адреналової систем, тобто стрес-реакція. Цей неспецифічний компонент адаптації відіграє роль у мобілізації апарату кровообігу та зовнішнього дихання, але водночас надмірно виражена стрес-реакція за рахунок катаболічної дії може призводити до зриву адаптивних процесів в організмі. Провідною ланкою патогенезу гіпоксичного стану стає дефіцит енергії, пов'язаний з переходом обміну на менш енергетично вигідний анаеробний шлях та порушення сполучення процесів окиснення та фосфорилювання. Порушується процес взаємного окислення – фосфорилювання переносників електронів у дихальному ланцюзі мітохондрій. Слідом за порушенням окислювально-відновного потенціалу переносників електроном знижується окислювальне фосфорилювання, енергоутворення та процес акумуляції енергії в макроергічних зв'язках АТФ та креатипфосфату. Обмежуючи ре-синтез АТВ в мітохондріях, гостра гіпоксія викликає пряму депресію функцій низки систем організму, і ЦНС, міокарда і печінки. У інтенсивно працюючих органах йде посилений розпад глікогену, виникають дистрофічні явища, наростає «кисневий обов'язок» організму. Зміни, що виникають, ще більше посилюються під впливом недоокислених продуктів метаболізму. Спостерігається картина гіпоксичної гіпогсії залежить від зниження парціального тиску кисню у повітрі, що вдихається. Починаючи з висоти 1000м, спостерігається збільшення легеневої вентиляції, спочатку за рахунок збільшення глибини дихання, а на висоті більше 2000м гіпервентиляція легенів зумовлена збільшенням частоти дихань. При цьому глибина дихання може знижуватися за рахунок підвищення тонусу дихальних м'язів та підйому діафрагми, збільшення залишкового об'єму та зниження резервного об'єму видиху, що суб'єктивно оцінюється як почуття здуття грудної клітини. На висотах понад 3000м гіпервентиляція призводить до гіпокапнії, що може призводити до виникнення періодичного дихання та зниження вираженої гіпервентиляції. В результаті прямої дії зниженого парціального тиску кисню на гладку мускулатуру легеневих судин та викиду біологічно активних речовин підвищує артеріальний тиск. Підвищення тиску легеневої артерії є чинником, визначальним підвищення кровотоку через газообмінні структури легких. При цьому звуження просвіту дрібних легеневих судин визначає рівномірне кровопостачання різних ділянок легень та підвищення їхньої дифузійної здатності. Паралельно зі змінами в системі зовнішнього дихання відзначається збільшення хвилинного об'єму кровотоку в основному за рахунок минущої тахікардії, починаючи з висоти 2510 м, а в осіб із розладом кардіореспіраторної системи – зниженою фізичною витривалістю з висоти 1500м. У генезі тахікардії пусковим механізмом є рефлекси з хеморецепторів синокаротидної та аортальної судинної області, до яких приєднуються адренергічні впливи, пов'язані з фазою мобілізації стрес-реакції та реалізуються через адренорецептори міокарда. Існування впливу на клінічну картину гіпоксичної гіпоксії мають більш високі прирости частоти пульсу при виконанні навіть легкої фізичної роботи або при проведенні ортостатичної проби. Найбільш чутливою до дефіциту кисню є ЦНС, з боку якої спостерігаються такі зміни вищих психологічних функцій: - підвищується рівень емоційної збудливості; - знижується критичне мислення, - Уповільнюються тонко координовані реакції. На висотах м відзначаються порушення функції зорового та слухового аналізатора, падає психічна активність, порушуються короткочасна та оперативна пам'ять. На великих висотах до цих явищ приєднується важкість у голові, сонливість, біль голови, адинамія і нудота. Розвитку цих симптомів зазвичай передує ейфорія. Короткочасний вплив помірної гіпоксії може мати стимулюючий ефект на фізичну та розумову працездатність, але перебування більше 30 хв у висотах м може призводити до зниження фізичної та розумової працездатності при надмірному функціонуванні кардіореспіраторної системи. Так, вже в першу добу перебування на висоті 3000м максимальна фізична працездатність може знижуватися на 20-45% залежно від індивідуальної стійкості та гіпоксії. Тому фізична робота навіть невеликої інтенсивності в умовах гіпоксії може оцінюватися організмом як робота субмаксимальної або максимальної потужності, а отже, швидко приводити до втоми та виснаження резервних можливостей організму.
У складній структурі компенсаторно-пристосувальних процесів, що розвиваються в організмі людини на гіпоксичну дію, Меєрсон Ф.З. виділив 4 рівні координованих між собою механізмів: 1. Механізми, мобілізація який може забезпечити достатнє надходження кисню в організм, незважаючи на дефіцит його в навколишньому середовищі(гіпервентиляція, гіперфункція міокарда, що забезпечує обсяг легеневого кровообігу; та відповідне збільшення кисневої ємності крові). 2. Механізми, що уможливлюють достатнє надходження кисню до мозку, серцю та іншим життєво важливим органам, незважаючи на гіпоксію (зменшення дифузної відстані для кисню між капілярною стінкою і мітохондріями клітин за рахунок утворення нових капілярів і підвищенні проникності клітинних мембран; збільшення здатності клітин; внаслідок зростання концентрації міоглобіну, полегшення дисоціації оксигемоглобіну). 3. Збільшення здатності клітин і тканин утилізувати кисень у крові та утворювати АТФ, незважаючи на його дефіцит (підвищення спорідненості цитохромоксидази, новоутворені мітохондрії, збільшення сполучення окислення з фосфорилюванням). 4. Збільшення анаеробного ресинтезу АТФ з допомогою активації гліколізу. Необхідно враховувати обмежені можливостіцих механізмів, лімітуючим ланкою яких є обмежені резерви функціональних систем. Так, ефективність зовнішнього дихання різко знижується при хвилинному обсязі дихання, що перевищує 45л/хв; можливості гемодинаміки лімітуються хронотропним та інотропним резервом міокарда. Лімітує значення резервних систем організму особливо виразно виявляється в ситуаціях їх дефіциту (захворювання кардіореспіраторної системи, інтенсивне фізичне навантаження та ін.), коли синдроми дизадаптації (гостра головна хвороба, високогірний набряк легень, вогнищева дистрофія міокарда) можуть розвиватися. (М). Якщо резервні можливості фізіологічних систем дозволяють підтримувати життєдіяльність організму належним чином, то поступово до механізмів мобілізації підключаються інші механізми, створені задля формування довгострокової стійкої адаптації. Етап термінової реакції на гіпоксію змінюється перехідним. У перехідній стадії дефіцит макроергічних сполук у клітинах, що здійснюють збільшену функцію та піддаються дії гіпоксії, викликає активацію синтезу нуклеїнових кислотта білків. Ця активація протеїнсинтезу охоплює надзвичайно широке коло органів та систем і призводить до формування великого системного структурного сліду адаптації. Так, активація синтезу нуклеїнових кислот і білків у кістковому мозку стає основою проліферації клітин еритроїдного ряду, у легеневій тканині вона призводить до гіпертрофії тканини легень та збільшення їхньої дихальної поверхні. Активація адаптивного протеїнсинтезу в міокарді призводить до збільшення потужності адренергічної регуляції серця, значного збільшення концентрації міоглобіну, пропускної спроможності коронарного русла, а загалом – збільшення потужності системи енергозабезпечення серця. У перехідній стадії починають активно функціонувати механізми, що забезпечують підвищення здатності тканин та клітин утилізувати кисень з крові та утворювати АТФ, незважаючи на його недолік (збільшення окисно-відновного потенціалу ферментів тканинного дихання, збільшення кількості мітохондрій, ступеня окиснення та фосфорилювання субстратів). Також відбувається підвищення інтенсивності анаеробних процесів та процесів нейтралізації недоокислених продуктів метаболізму, таких як гліколіз, глюконеогенез, шунтування лімітуючих ланок циклу трикарбонових кислот. Відбувається формування нового рівня гормональної регуляції фізіологічних систем організму, що призводить до зниження основного обміну та більш економного використання кисню тканинами.
1. Хімічна природа кисню та вуглекислого газу Кисень Роль кисню у природі та її застосування у техніці Оксид вуглецю (IV). 2. Участь кисню та вуглекислого газу в обміні газів в організмі людини Парціальний тиск кисню та вуглекислого газу Гемоглобін Різновиди гемоглобіну у людини. 3. Гіпоксія. Вплив гіпоксії на функціональний стан людини. 4. Методи дослідження функції зовнішнього дихання. Функціональні проби. 5. Вивчення стану зовнішнього дихання у школярів із різним ступенем фізичної підготовки. Кінець >> Кінець >> > Кінець >>">
Показники легеневої вентиляції поділяються (умовно) на анатомічні величини. Вони залежить від статі, віку, ваги, зростання. Правильна оцінка функціонального стану апарату зовнішнього дихання можлива лише при зіставленні абсолютних показників з так званими належними величинами - відповідними величинами у здорової людини того ж віку, ваги, статі, зростання. Розрізняють легеневі обсяги та ємності. 1) Легкові об'єми: - Дихальний об'єм (глибина дихання); - резервний об'єм вдиху (додаткове повітря); - резервний обсяг видиху (резервне повітря); - залишковий об'єм (залишкове повітря) 2) Легкові ємності: - життєву ємність легень (сума дихального об'єму резервного об'єму вдиху та видиху); - загальну ємність легень (сума життєвої ємності легень та залишкового обсягу); - функціональну залишкову ємність (сума залишкового обсягу та резервного обсягу видиху) -ємність вдиху сума дихального та резервного обсягу вдиху). Функція зовнішнього дихання вивчається за допомогою апаратів закритого та відкритого типу. При закритому способі дослідження газообміну (спірографія) використовують вітчизняні спірографи Київського і Казанського заводів медобладнання. В апаратах закритого типу досліджуваний вдихає повітря з апарату і видихає його туди ж, тобто дихальні шляхи та апарат складають замкнуту систему. На шляху видихається повітря є поглинач вуглекислого газу. На паперовій стрічці, що рухається, реєструється крива запису дихання - спірограма. По ній визначають частоту та глибину дихання, хвилинний об'єм, життєву ємність легень та її фракції, поглинання кисню в одиницю часу, розраховують дихальні показники та основний обмін. Дослідження можна проводити при диханні як атмосферним повітрям, і киснем. Необхідною умовою є попереднє ознайомлення з характером дослідження (тренувальне дихання у спірографі, мішок Дугласа). Результати можуть вважатися достовірними у разі, якщо підключення системи не змінює природного характеру дихання. Відкритий спосіб дослідження газообміну (метод Дугласа та Холдена). В апаратах відкритого типу досліджуваний вдихає атмосферне повітря ззовні через клапанну коробку. Повітря, що видихається, надходить у мішок Дугласа (пластмасовий або гумовий мішок, ємністю літрів) або газовий лічильник, безперервно визначальний обсяг повітря, що видихається. Підключення до системи здійснюється одночасно із включенням секундоміра. Зібране повітря у мішку Дугласа перемішується механічним шляхом і береться на аналіз. Повітря, що залишилося, пропускають через газовий годинник для визначення обсягу видихнутого повітря. Останній, розділений на кількість хвилин дослідження, наводиться за спеціальними таблицями до нормальних умов (барометричний тиск 760 мм.рт.ст. і температура 0 ˚С). Отримана цифра становить величину хвилинного об'єму дихання. Аналіз проби видихуваного повітря в газоаналізі (апарат Холдена) дозволяє визначити відсоток поглинання кисню та виділення вуглекислого газу. Використовуючи спеціальні таблиці, розраховують утилізацію кисню в легенях, виділення вуглекислого газу, дихальний коефіцієнт, Основний обмін. До систем відкритого типу відноситься і апарат Белау, що дозволяє безперервно реєструвати вміст кисню і вуглекислоти у повітрі, що видихається. Пневмографія. Метод дослідження дихальних рухів грудної клітки. Запис дихальної кривої (пневмограми) проводиться за допомогою гумової манжетки, яку накладають на груди і з'єднують з капсулою Марея та пристроєм, що пише. Набули також поширення п'єдодатники, що перетворюють механічні рухигрудної клітки в електричний струм. І тут пневмограмма реєструється з допомогою осцилографа. Метод пневмографії дозволяє визначити частоту та ритм дихання, зміни фаз дихального циклу. У нормі співвідношення тривалості вдиху та видиху становить 1:1,2 та 1,5. Рекомендується проводити тривалий запис пневмограми наскільки можна при спокійному стані досліджуваного. Метод пневмографії широко використовується для дослідження дихання у дітей раннього віку, тоді як застосування відкритого та закритого дослідження газообміну у цьому віці важко. Пневмотахометрія. Метод вимірювання потужності форсованого вдиху та видиху. Використовується для судження про опір дихальних шляхів (бронхіальну прохідність). Датчик пневмотахометра є металевою трубкою з діафрагмою. Перепад тисків, що виникає при проходженні повітря через отвори діафрагми, вимірюється спеціальним манометром. Обстеженому пропонують взяти наконечник трубки в рот і зробити швидкий глибокий видих. Потім після короткочасного відпочинку та перемикання крана проводиться швидкий вдих. Стрілка школи приладу показує потужність повітряного потоку в літрах за секунду. Вимірювання здійснюються триразово, враховується найбільший результат. Клінічне значення. При захворюваннях, що супроводжуються порушенням бронхіальної прохідності (хронічна пневмонія, бронхіальна астма), зазвичай спостерігається зниження потужності форсованого виходу та меншою мірою вдиху. Дихальний об'єм. (ДО) - обсяг повітря, що вдихається і видихається при кожному дихальному циклі. Він визначається шляхом поділу хвилинного об'єму та частоти дихання на число подихів за хвилину. Величина ДО залежить від віку, фізичного розвитку та життєвої ємності легень. Дослідження дихального об'єму та частоти дихання дозволяє об'єктивно оцінювати характер легеневої вентиляції. Глибоке та рідкісне дихання створює найкращі умови для легеневого газообміну. Часте і поверхневе дихання, навпаки, малоефективне через збільшення ролі «шкідливого простору» (повітря, що заповнює дихальні шляхи і не бере участь у газообміні) та нерівномірності вентиляції різних ділянок легень. У дитячому віці відзначається значна лабільність показників зовнішнього дихання та, в першу чергу, частоти та глибини дихання. Дихання дитини з раннього віку часте та поверхневе. З віком дихання у дітей стає рідше (від 48 до 17 дихань на 1 хвилину) та наростає дихальний обсяг (від 30 мл у місячному віці до 275 мл у 15 років – середні дані щодо Н.А.Шалкова). Клінічне значення. Практичну значимість має величина обсягу дихання разом із частотою дихання. Так, при гострих пневмоніях та хронічних захворюваннях органів дихання (двосторонній дифузний пневмосклероз, пневмофіброз) дихальний обсяг зменшується, частота дихання збільшується. Зменшення обсягу дихання спостерігається у хворих з тяжкою недостатністю кровообігу, вираженому застою в легенях, ригідності грудної клітки, при гальмуванні дихального центру. Резервний об'єм вдиху – максимальний об'єм повітря, яке можна вдихнути після спокійного вдиху. Визначається за спірограмою. Після спокійного вдиху випробовуваному пропонується зробити максимально глибокий вдих, через секунди повторюється запис максимального вдиху. Вимірюється висота зубця максимального вдиху. Вимірюється висота зубця максимального вдиху рівня спокійного вдиху. Відповідно до масштабу шкали спірографа провадиться перерахунок на мілілітри. У дітей резервний обсяг коливається в межах мл. Резервний об'єм видиху – максимальний об'єм повітря, яке можна видихнути після спокійного видиху. Після спокійного видиху піддослідному пропонують максимально видихнути в спірометр, або спірограф. Вимірюється величина зубця максимального видиху від рівня спокійного видиху до вершини зубця і робиться перерахунок мілілітрів. Розмір резервного обсягу видиху в дітей віком коливається не більше мл, становлячи приблизно 20-25% життєвої ємності легких. Клінічне значення. Значне зменшення резервного обсягу вдиху та видиху спостерігається при зниженні еластичності легеневої такні, бронхіальній астмі, емфіземі легень. Практична значимість резервного обсягу вдиху та видиху через значну індивідуальну варіабельність несуттєва. Життєва ємність легень (ЖЕЛ) – максимальна кількістьповітря, яке можна видихнути після максимального вдиху. Вона вимірюється з допомогою спірометра чи спірографа. Величина ЖЕЛ наростає із віком. По на. Шалкову, середні дані віком 4-6 років становлять 1100 – 1200 мл, збільшуючись до років до мл. У хлопчиків ЖОВ більше, ніж у дівчаток. Рекомендується оцінювати ЖЕЛ досліджуваної особи шляхом порівняння з життєвою ємністю легенів (ДЖЕЛ). Запропоновано різні формули визначення довго життєвої ємності легень: ДЖЕЛ = (27,63-0,112 · вік) · зростання стоячи (для осіб чоловічої статі); або (21,78-0,101 · вік) · зростання стоячи (для осіб жіночої статі). За Антоні: ДЖЕЛ = належний основний обмін · 2,3 (для жінок) або 2,6 (для чоловіків). Отриману таким чином величину потім множать на коефіцієнт поправки 1,21. Зниження ЖЕЛ нижче 80% належної величини розцінюється як явище патологічне. Клінічне значення. Зниження ЖЕЛ спостерігається у дітей при гострих пневмоніях та хронічних захворюваннях органів дихання. Воно прогресує у міру наростання дихальної недостатності. ЖЕЛ знижується при захворюваннях серцево-судинної системи, при обмеженні рухливості грудної клітки, діафрагми. Істотне значення має повторне вимір ЖЕЛ, у поступовій динаміці. У дітей ЖЕЛ збільшується під час занять спортом.
Загальна ємність легень (ОЕЛ) – кількість повітря, що знаходиться у легенях після максимального вдиху. Розраховується після визначення залишкового обсягу та життєвої ємності легень. Залежить від складових її легеневих обсягів. ОЕЛ збільшується із віком у дітей. Для визначення належної загальної життєвої ємності легень (ДОЖЕЛ) запропоновано виходити із величини належної ЖЕЛ. За Антоні: ДОЖОВ дорівнює ДЖЕЛ, помноженої на 1,32. Допускається коливання цих середніх величин на ± 15-20%. Клінічне значення. Різке зниження ОЕЛ відзначається при дифузному фіброзі легень, меншою мірою воно виражене при пневмосклерозі та серцевій недостатності. Під впливом занять спортом ОЕЛ у дітей зростає. Легенева вентиляція. Хвилинний об'єм дихання (МОД) – кількість вентильованого повітря в хвилину. Він може бути виміряний при диханні в мішок Дугласа, на газовому годиннику або по спірограмі. На спірограмі визначається сума дихальних рухів протягом 3-5 хвилин, а потім розраховується середня величина за хвилину. МОД в умовах основного обміну (у стані спокою, лежачи, натще) є величиною щодо постійної. Середня величинаМОД у здорових дітей збільшується від 2000 мл у віці 1 року до 5000 мл у 15-річному віці. МОД у дітей у мл на 1 м2 поверхні тіла зменшується з віком від 7800 мл у віці 1 року до 3750 мл у 15-річному віці. Для оцінки відповідності МОД запропоновано обчислювати дихальний еквівалент (ДЕ), що виражає кількість літрів повітря, яку необхідно провентилювати, щоб використовувати 100 мл кисню. ДЕ дорівнює фактичному МОД, поділеному на належне поглинання кисню, помноженому на 10. Чим більше ДЕ, тим інтенсивніше легенева вентиляція і тим менша ефективність дихальної функції. Велика частота і мала глибина дихання в дітей віком молодшого віку зумовлюють меншу ефективність дихальної функції проти дітьми старшого віку. Це зумовлює поступове зменшення ДЕ із віком дітей (у середньому від 3,8 віком 5 місяців до 2,4 до 15 років). Клінічне значення. Збільшення МОД (гіпервентиляція) спостерігається внаслідок збудження дихального центру, підвищення потреби організму в кисні та погіршення умов легеневого газообміну: зменшення дихальної поверхні легень, утруднення дифузії кисню тощо. Зменшення МОД (гіповентиляція) спостерігається внаслідок пригнічення дихального центру, зменшення еластичності легеневої тканини, обмеження рухливості легень (плевральний випіт, пневмоторакс тощо) Велике значення для виявлення ранніх (прихованих) форм дихальної недостатності набуває визначення МОД при фізичному навантаженні. При дихальній недостатності перехід із дихання повітрям на дихання киснем нерідко супроводжується зменшенням МОД, що не спостерігається у здорових осіб. Максимальна вентиляція легень (МВЛ) (межа дихання, максимальний хвилинний об'єм, максимальна дихальна ємність) – максимальна кількість повітря, яка може бути провентильована протягом хвилини. МВЛ визначається за допомогою газового годинника, мішка Дугласа, прямої спірографії. У дитячому віці найбільш поширеним методом визначення МВЛ є довільне форсоване дихання протягом 15 секунд (триваліша гіпервентиляція веде до підвищеного виділення вуглекислоти з організму та гіпокапнії). По спірограмі обчислюється сума величин зубців (мм) і відповідно до масштабу шкали спірографа здійснюється перерахунок на мілілітри. Виміряна кількість повітря, що видихається зменшується на 4. МВЛ визначається в положенні сидячи, кілька разів, краще протягом декількох днів. При повторних дослідженнях враховують максимальну величину. МВЛ у дітей підвищується з віком від 42 до 8-8 років до 80 л на років. Клінічне значення. Зменшення МВЛ спостерігається при захворюваннях, що супроводжуються зниженням розтяжності легень, порушенням бронхіальної прохідності, серцевої недостатності. Легеневий газообмін. Поглинання кисню (ПO 2) – кількість поглинається кисню за хвилину. Воно визначається при спірографічному методі вивчення функції зовнішнього дихання або за рівнем нахилу спірограми (в апаратах без автоматичної подачі кисню), або за кривою реєстрації подачі кисню (в апаратах з автоматичною подачею кисню – запис спірограми горизонтальна). Враховуючи масштаб шкали спірографа та швидкість руху паперу, розраховують кількість поглиненого кисню за хвилину. Споживання кисню з віком зростає. Діти віком 1-го року воно у середньому становить 60 мл, у років – 200 мл за хвилину. Визначення П 2 проводиться в умовах основного обміну. Розподілом належного основного обміну на 7,07 отримують належну величину ПO 2. Допустимо відхилення від середньої належної величини на ± 20%. Клінічне значення. Збільшення ПO 2 відзначається у разі підвищення окисних процесів в організмі, зі збільшенням легеневої вентиляції. При фізичному навантаженні ПO 2 збільшується. Зменшення П 2 спостерігається при серцевій та легеневій недостатності, при значному збільшенні хвилинної вентиляції. Коефіцієнт використання кисню (КІ) – кількість мл кисню, що поглинається з 1 л вентильованого повітря. Розраховується шляхом розподілу кількості поглиненого протягом хвилини кисню на величину МОД (в л). Визначення проводиться по одній і тій же спірограмі, на тому самому відрізку часу. Користуються фактичними величинами МОД і 2 , визначених при кімнатній температурі. Величина КІ збільшується із віком дітей від 20 мл на першому році життя до 36 мл до 15 років. Клінічне значення. Зниження КІ свідчить про погіршення та зниження ефективності легеневої вентиляції, порушення процесів дифузії. Проведення проби з диханням киснем супроводжується у деяких хворих на збільшення КІ. Цю обставину у комплексі коїться з іншими симптомами можна як прояв дихальної недостатності. Під впливом фізичного навантаженняу здорових дітей КІ збільшується, що є показником гарного використання вентильованого повітря. При прихованій дихальній недостатності відзначається зменшення коефіцієнта використання кисню вже при помірному фізичному навантаженні, при явному – у спокої.
Проби із затримкою дихання на вдиху (Штанге) та на видиху (Генча) прості та доступні. Широко застосовуються для оцінки функціонального стану дихальної та серцево-судинної системи. Дослідження проводиться в положенні сидячи після відпочинку протягом 5-7 хвилин, бажано натщесерце. Проба Штанґе. Дитині пропонують зробити 3 глибоких вдиху та видиху, на висоті четвертого вдиху затримати дихання, затиснувши ніс пальцями. На секундомір відзначають час від моменту закінчення глибокого вдиху до відновлення дихання. Тривалість затримки дихання на вдиху у здорових дітей 6-18 років коливається не більше секунд. Проба Генча. Дитині пропонують зробити 3 глибоких вдиху та видиху та після третього видиху затримати дихання, затиснувши ніс пальцями. Секундоміром реєструється час від закінчення третього видиху до відновлення дихання. У здорових людей шкільного вікуцей час дорівнює секундам. Комбінована проба із затримкою дихання (проба А.Ф. Серкіна) 1-а фаза. Визначається час, протягом якого обстежуваний може затримати дихання на вдиху сидячи в положенні. 2-а фаза. Визначається час затримки дихання на фазі вдиху після двадцяти присідань, виконаних протягом 30 секунд. 3-тя фаза. За хвилину повторюється 1 фаза. Клінічне значення. Тривалість затримки дихання на вдиху та видиху зазвичай зменшується при захворюваннях серцево-судинної та дихальної системи. Залежить від багатьох факторів: збудливості дихального центру, інтенсивності тканинного обміну, вольових якостей, дисциплінованості дитини та ін Реакція апарату зовнішнього дихання на фізичне навантаження. Функціональні проби з фізичним навантаженням застосовуються з метою оцінки резервних можливостей системи зовнішнього дихання та виявлення прихованої дихальної недостатності. Як фізичне навантаження застосовують біг на місці, сходження сходами, глибокі присідання, роботу на велоергометрі і т.п. Широке поширення у медичній практиці набула «диференційована функціональна проба». При сприятливій реакцію навантаження хвилинний обсяг дихання зростає переважно з допомогою поглиблення дихання. Життєва ємність легень залишається незмінною або дещо підвищується. Усі показники повертаються до вихідного рівня через 3-5 хвилин. За наявності дитинної дихальної недостатності спостерігається несприятлива реакція: після фізичного навантаження відбувається збільшення хвилинного обсягу дихання переважно з допомогою його почастішання. Життєва ємність легень нерідко зменшується. Дихальний еквівалент зростає. Відновлювальний період зазвичай подовжений. Системи зовнішнього дихання та кровообігу виконують в організмі єдину функцію – забезпечують тканинне дихання, що обумовлює взаємозв'язок і взаємозалежність. Тому дослідження серцево-судинної та дихальної системи має бути комплексним, особливо при проведенні навантажувальних функціональних проб.
1. Хімічна природа кисню та вуглекислого газу Кисень Роль кисню у природі та її застосування у техніці Оксид вуглецю (IV). 2. Участь кисню та вуглекислого газу в обміні газів в організмі людини Парціальний тиск кисню та вуглекислого газу Гемоглобін Різновиди гемоглобіну у людини. 3. Гіпоксія. Вплив гіпоксії на функціональний стан людини. 4. Методи дослідження функції зовнішнього дихання. Функціональні проби. 5. Вивчення стану зовнішнього дихання у школярів із різним ступенем фізичної підготовки. Кінець >> Кінець >> > Кінець >>">
У дослідженнях брали участь школярі, які не займаються спортом та школярі-спортсмени у віці років. Загальна кількість обстежених – 40 осіб. Для визначення показників зовнішнього дихання у обстежуваних вимірювалася частота дихання, об'єм дихання, життєва ємність легень. Проводилися такі функціональні проби: Штанге та Генча. Результати дослідження показників зовнішнього дихання представлені у таблиці. Як випливає з даних, показники зовнішнього дихання мають найвищі значення в школярів, котрі займаються спортом. Так, дихальний обсяг у спортсменів вищий на 33%, а життєва ємність легень на 27%. Контингент обстежуванихЧастота дихання Дихальний об'єм, лЖиттєва ємність легень, л Школярі нетреновані15 ± 1,30,24 ± 0,192,2 ± 0,56 Школярі-спортсмени17 ± 0,980,32 ± 0,182,4 діаграми. Як випливає з представленої діаграми, іноді від моменту закінчення глибокого вдиху до відновлення дихання достовірно вище у школярів-спортсменів майже на 50%. Така сама картина спостерігається і під час розгляду результатів, отриманих під час проведення проби Генча. Час від закінчення видиху до відновлення дихання достовірно вищий на 38%.
1. Хімічна природа кисню та вуглекислого газу Кисень Роль кисню у природі та її застосування у техніці Оксид вуглецю (IV). 2. Участь кисню та вуглекислого газу в обміні газів в організмі людини Парціальний тиск кисню та вуглекислого газу Гемоглобін Різновиди гемоглобіну у людини. 3. Гіпоксія. Вплив гіпоксії на функціональний стан людини. 4. Методи дослідження функції зовнішнього дихання. Функціональні проби. 5. Вивчення стану зовнішнього дихання у школярів із різним ступенем фізичної підготовки. Кінець >> Кінець >> > Кінець >>">
1. Усі енергетичні перетворення на організмі здійснюються з участю кисню. Насамперед на дефіцит кисню реагують системи дихання та кровообігу, забезпечуючи раціональний перерозподіл крові. 2. Стани, при яких зменшується кількість кисню в крові людини (зокрема гіпоксія) є патологічними змінами в клітинах і тканинах організму. Причини, що визначають розвиток кисневого голодування, різні, тому й самі гіпоксичні стани за фізіологічним механізмом розвитку неоднорідні. 3. Дослідження дихальних параметрів (об'єму та частоти дихання) дозволяють об'єктивно оцінювати характер легеневої вентиляції. Було відзначено, що глибоке та рідкісне дихання створює найкращі умови для легеневого газообміну. 4. В результаті проведеного дослідження було виявлено, що показники зовнішнього дихання у школярів-спортсменів значно вищі, ніж у їхніх однолітків, які не займаються спортом.
Опис презентації з окремих слайдів:
1 слайд
Опис слайду:
2 слайд
Опис слайду:
кисень КИСНЕ (лат. Oxygenium), O (читається «о»), хімічний елементз атомним номером 8 атомна маса 15,9994. У періодичній системі елементів Менделєєва кисень розташований у другому періоді групи VIA. Природний кисень складається із суміші трьох стабільних нуклідів з масовими числами 16 (домінує в суміші, його в ній 99,759 % за масою), 17 (0,037%) та 18 (0,204%). У вільному вигляді кисень - газ без кольору, запаху та смаку. Особливості будови молекули О2: атмосферний кисень складається із двоатомних молекул. Енергія дисоціації молекули О2 на атоми є досить високою і становить 493,57 кДж/моль.
3 слайд
Опис слайду:
Хімічні властивості кисню: Кисень - другий по електронегативності елемент після фтору, тому він виявляє сильні окисні властивості. З більшістю металів він реагує вже за кімнатної температури, утворюючи основні оксиди. З неметалами (крім гелію, неону, аргону) кисень реагує, зазвичай, при нагріванні. Так, з фосфором він реагує при температурі ~ 60 °С, утворюючи Р2О5, із сіркою - при температурі близько 250 °С: S + О2 = SO2. З графітом кисень реагує при 700 °С + О2 = СО2. Взаємодія кисню з азотом починається лише за 1200°З чи електричному розряді N2 + О2 2NО - Q. Кисень реагує і з багатьма складними сполуками, наприклад з оксидом азоту (II) він реагує вже за кімнатної температурі: 2NО + О2 = 2NО.
4 слайд
Опис слайду:
Сірководень, реагуючи з киснем при нагріванні, дає сірку 2Н2S + О2 = 2S + 2Н2О або оксид сірки (IV) 2Н2S + ЗО2 = 2SО2 + 2Н2О залежно від співвідношення між киснем та сірководнем. У наведених реакціях кисень є окислювачем. У більшості реакцій окислення за участю кисню виділяється тепло і світло – такі процеси називаються горінням. Ще сильнішим окислювачем, ніж кисень О2 є озон О3. Він утворюється у атмосфері при грозових розрядах, пояснюється специфічний запах свіжості після грози. Зазвичай озон отримують пропусканням розряду через кисень (ендотермічна реакція і сильно оборотна; вихід озону близько 5%): ЗО2<=>2О3 – 284 кДж. При взаємодії озону з розчином іодиду калію виділяється йод, тоді як із киснем ця реакція не йде: 2КІ + О3 + Н2О = I2 + 2КОН + О2. Реакція часто використовується як якісна виявлення іонів I- або озону. Для цього в розчин додають крохмаль, який дає характерний синій комплекс з йодом, що виділився. Реакція якісна ще й тому, що озон не окислює іони Сl- та Br-.
5 слайд
Опис слайду:
6 слайд
Опис слайду:
Отримання кисню в промисловості кисень отримують: фракційною перегонкою рідкого повітря (азот, що має нижчу температуру кипіння, випаровується, а рідкий кисень залишається); електроліз води. Щорічно у всьому світі одержують понад 80 млн. т кисню. У лабораторних умовах кисень отримують розкладанням ряду солей, оксидів і пероксидів: 2КМnО4 -> К2MnО4 + МnО2 + О2, 4К2Сr2О7 -> 4К2CrO4 + 2Сr2О3 + 3O2, 2КNО3 -> 2N2> О2 , 2ВаО -> 2ВаО + О2, 2Н2О2 -> 2Н2О + О2. Особливо легко кисень виділяється в результаті останньої реакції, оскільки в пероксид водню Н2О2 не подвійна, а одинарний зв'язокміж атомами кисню-О-О-.
7 слайд
Опис слайду:
Основні кількості кисню, що отримується з повітря, використовуються в металургії. Кисне (а не повітряне) дуття в домнах дозволяє суттєво підвищувати швидкість доменного процесу, економити кокс та отримувати чавун кращої якості. Кисневе дуття застосовують у кисневих конвертерах при переділі чавуну в сталь. Чистий кисень або повітря, збагачене киснем, використовується при отриманні багатьох інших металів (міді, нікелю, свинцю та ін.). Кисень використовують при різанні та зварюванні металів. перебувати під тиском до 15 МПа. Балони з киснем пофарбовані у блакитний колір. Рідкий кисень – потужний окислювач, його використовують як компонент ракетного палива. Просочені рідким киснем такі легко окислюються матеріали, як тирса, вата, вугільний порошок та ін. (ці суміші називають оксиліквітами), використовують як вибухові речовини, які застосовуються, наприклад, при прокладанні доріг у горах.
8 слайд
9 слайд
Опис слайду:
У кожній рослині або тварині кисню набагато більше, ніж будь-якого іншого елемента (в середньому близько 70%). М'язова тканина людини містить 16% кисню, кісткова тканина - 28.5%; всього в організмі середньої людини (маса тіла 70 кг) міститься 43 кг кисню. В організм тварин і людини кисень надходить переважно через органи дихання (вільний кисень) і з водою (пов'язаний кисень). Потреба організму в кисні визначається рівнем (інтенсивністю) обміну речовин, який залежить від маси і поверхні тіла, віку, статі, характеру харчування, зовнішніх умов та ін. організмів для його сумарної біомаси. Невеликі кількості кисню використовують у медицині: киснем (з про кисневих подушок) дають деякий час дихати хворим, які мають утруднене дихання. Потрібно, однак, мати на увазі, що тривале вдихання повітря, збагаченого киснем, є небезпечним для здоров'я людини. Високі концентрації кисню викликають у тканинах утворення вільних радикалів, що порушують структуру та функції біополімерів. Подібною дією на організм мають і іонізуючі випромінювання. Тому зниження вмісту кисню (гіпоксія) в тканинах і клітинах при опроміненні організму іонізуючою радіацією має захисну дію - так званий кисневий ефект.
10 слайд
Опис слайду:
Поширення та форми кисню в природі Кисень - найпоширеніший елемент твердої земної кори, гідросфери, живих організмів. Його кларк у літосфері – 47 %, ще вище кларк у гідросфері – 82 % та живій речовині – 70 %. Відомо понад 1400 кисневмісних мінералів, в яких його супутниками є десятки елементів періодичної системи. Кисень - циклічний елемент класифікації В. І. Вернадського, він бере участь у численних кругообігах різних масштабів - від невеликих, у межах конкретного ландшафту, до грандіозних, що пов'язують біосферу з осередками магматизму. Перед кисню припадає приблизно половина всієї маси земної кори, 89 % маси світового океану. В атмосфері кисень становить 23% маси та 21% обсягу
11 слайд
Опис слайду:
на земної поверхнізелені рослини в ході фотосинтезу розкладають воду та виділяють вільний кисень (О2) в атмосферу. Як зазначав Вернадський, вільний кисень - наймогутніший діяч із усіх відомих хімічних тіл земної кори. Тому в більшості систем біосфери, наприклад у ґрунтах, ґрунтових, річкових та морських водах, кисень виступає справжнім геохімічним диктатором, визначає геохімічну своєрідність системи, розвиток у ній окисних реакцій. За мільярди років геологічної історії рослини зробили атмосферу нашої планети кисневої, повітря, яким ми дихаємо, зроблено життям Кількість реакцій окислення, що витрачають вільний кисень, величезна. У біосфері вони переважно мають біохімічну природу, т. е. здійснюються бактеріями, хоча відомо чисто хімічне окислення. У ґрунтах, мулах, річках, морях та океанах, горизонтах підземних вод - скрізь, де є органічні речовини та вода, розвивається діяльність мікроорганізмів, що окислюють органічні сполуки.
12 слайд
Опис слайду:
У більшості природних вод, що містять вільний кисень - сильний окислювач, існують органічні сполуки - сильні відновники Тому всі геохімічні системи з вільним киснем нерівноважні та багаті вільною енергією. Нерівноважність виражена тим різкіше, що більше у системі живої речовини. Скрізь у біосфері, де води, що не містять вільний кисень (з відновним середовищем), зустрічають цей газ, виникає кисневий геохімічний бар'єр, на якому концентруються Fe, Mn, S та інші елементи з утворенням руд цих елементів. Раніше панувала хибна думка, що в міру поглиблення в товщу земної кори середовище стає більш відновним, проте це не повністю відповідає дійсності. На земній поверхні, у ландшафті, може спостерігатися як різко окислювальні, так і різко відновлювальні умови. Окисно-відновна зональність спостерігається в озерах - у верхній зоні розвивається фотосинтез і спостерігається насичення та перенасичення киснем. Але в глибоких частинах озера, в мулах відбувається лише розкладання органічних речовин. Нижче за біосферу, в зоні метаморфізму, ступінь відновленості середовища часто зменшується, як і в магматичних вогнищах. Найбільш відновлювальні умови у біосфері виникають на ділянках енергійного розкладання органічних речовин, а не на максимальних глибинах. Такі ділянки характерні й у земної поверхні, й у водоносних горизонтів.
13 слайд
Опис слайду:
Кругообіг кисню Кисень є найпоширенішим елементом Землі. У морській воді міститься 85,82% кисню, в атмосферному повітрі 23,15% за вагою або 20,93% за обсягом, а земній корі 47,2% за вагою. Така концентрація кисню в атмосфері підтримується постійною завдяки фотосинтезу. У цьому процесі зелені рослини під дією сонячного світлаперетворюють діоксид вуглецю та воду на вуглеводи та кисень. Головна маса кисню перебуває у зв'язаному стані; кількість молекулярного кисню в атмосфері оцінюється в 1,5 * 1015 m, що становить лише 0,01% від загального вмісту кисню в земній корі. У житті природи кисень має виняткове значення. Кисень та його сполуки незамінні підтримки життя.
14 слайд
Опис слайду:
Вони відіграють найважливішу роль у процесах обміну речовин та диханні. Кисень входить до складу білків, жирів, вуглеводів, у тому числі «побудовані» організми; в людському організмінаприклад, міститься близько 65% кисню. Більшість організмів отримують енергію, необхідну виконання їх життєвих функцій, з допомогою окислення тих чи інших речовин з допомогою кисню. Зменшення кисню в атмосфері в результаті дихання, гниття і горіння відшкодовується киснем, що виділяється при фотосинтезі. Вирубування лісів, ерозія грунтів, різні гірські виробітки на поверхні зменшують загальну масу фотосинтезу і знижують кругообіг на значних територіях. Поряд з цим потужним джерелом кисню є, мабуть, фотохімічне розкладання водяної пари у верхніх шарах атмосфери під впливом ультрафіолетових променів сонця. Таким чином, у природі безперервно відбувається кругообіг кисню, що підтримує сталість складу атмосферного повітря. Крім описаного вище круговороту кисню в незв'язаному вигляді, цей елемент робить ще й найважливіший кругообіг, входячи до складу води. Кругообіг води (H2O) полягає у випаровуванні води з поверхні суші та моря, перенесенні її повітряними масами та вітрами, конденсації парів та подальше випадання опадів у вигляді дощу, снігу, граду, туману.
Серед усіх речовин на землі особливе місцезаймає те, що забезпечує життя - газ кисень. Саме його наявність робить нашу планету унікальною серед усіх інших, особливою. Завдяки цій речовині у світі живе стільки чудових створінь: рослини, тварини, люди. Кисень - це абсолютно незамінне, унікальне та надзвичайно важливе з'єднання. Тому постараємося дізнатися, що він являє собою, які характеристики має.
Особливо часто застосовується перший метод. Адже із повітря можна виділити дуже багато цього газу. Однак він буде не зовсім чистим. Якщо ж необхідний продукт більше високої якостітоді в хід пускають електролізні процеси. Сировиною для цього є або вода, або луг. Гідроксид натрію або калію використовують для того, щоб збільшити силу електропровідності розчину. Загалом суть процесу зводиться до розкладання води.
Отримання у лабораторії
Серед лабораторних методів широкого поширення набув метод термічної обробки:
- пероксидів;
- солей кисневмісних кислот.
За високих температур вони розкладаються з виділенням газоподібного кисню. Каталізують процес найчастіше оксидом марганцю (IV). Збирають кисень витісненням води, а виявляють - тліючою лучинкою. Як відомо, в атмосфері кисню полум'я спалахує дуже яскраво.
Ще одна речовина, що використовується для отримання кисню на шкільних урокаххімії, - перекис водню. Навіть 3% розчин під дією каталізатора миттєво розкладається із вивільненням чистого газу. Його треба лише встигнути зібрати. Каталізатор той же - оксид марганцю MnO 2 .
Серед солей найчастіше використовуються:
- бертолетова сіль, або хлорат калію;
- перманганат калію або марганцівка.
Щоб описати процес, можна навести рівняння. Кисню виділяється достатньо для лабораторних та дослідницьких потреб:
2KClO 3 = 2KCl + 3O 2 .
Алотропні модифікації кисню
Існує одна алотропна модифікація, яку має кисень. Формула цієї сполуки Про 3 називається вона озоном. Це газ, який утворюється в природних умовпри впливі ультрафіолету та грозових розрядів на кисень повітря. На відміну від самого О 2 озон має приємний запах свіжості, який відчувається в повітрі після дощу з блискавкою і громом.
Відмінність кисню і озону полягає у кількості атомів у молекулі, а й у будові кристалічної решітки. У хімічному відношенні озон – ще сильніший окислювач.
Кисень – це компонент повітря
Поширення оксигену у природі дуже широко. Кисень зустрічається в:
- гірських породах та мінералах;
- воді солоної та прісної;
- ґрунті;
- рослинних та тваринних організмах;
- повітря, включаючи верхні шари атмосфери.
Очевидно, що ним зайняті всі оболонки Землі – літосфера, гідросфера, атмосфера та біосфера. Особливо важливим є його у складі повітря. Адже саме цей фактор дозволяє існувати на нашій планеті життєвим формам, зокрема й людині.
Склад повітря, яким ми дихаємо, надзвичайно неоднорідний. Він включає як постійні компоненти, так і змінні. До незмінних і завжди присутніх належать:
- вуглекислий газ;
- кисень;
- азот;
- благородні гази.
До змінних можна віднести пари води, частинки пилу, сторонні гази (вихлопні, продукти горіння, гниття та інші), рослинний пилок, бактерії, грибки та інші.
Значення кисню у природі
Дуже важливо, скільки кисню міститься у природі. Адже відомо, що на деяких супутниках великих планет (Юпітер, Сатурн) було виявлено слідову кількість цього газу, проте очевидного життя там немає. Наша Земля має достатню кількість, яка в поєднанні з водою дає можливість існувати всім живим організмам.
Крім того, що він є активним учасником дихання, кисень ще проводить незліченну кількість реакцій окислення, внаслідок яких вивільняється енергія для життя.
Основними постачальниками цього унікального газу у природі є зелені рослини та деякі види бактерій. Завдяки їм підтримується постійний баланс кисню та вуглекислого газу. Крім того, озон вибудовує захисний екран над усією Землею, який не дозволяє проникати великій кількості ультрафіолетового випромінювання, що знищує.
Лише деякі види анаеробних організмів (бактерії, грибки) здатні жити поза атмосферою кисню. Однак їх набагато менше, ніж тих, хто дуже його потребує.
Використання кисню та озону у промисловості
Основні галузі використання алотропних модифікацій кисню у промисловості такі.
- Металургія (для зварювання та вирізування металів).
- Медицина.
- Сільське господарство.
- Як ракетне паливо.
- Синтез багатьох хімічних сполук, У тому числі вибухових речовин.
- Очищення та знезараження води.
Складно назвати хоча б один процес, у якому не бере участі цей великий газ, унікальна речовина – кисень.
- Синестезія – це що за явище у психології?
- Московські політехнічні коледжі: спеціальності та відгуки На кого навчаються у політехнічному коледжі
- Цікаві факти про життя космонавтів на мкс
- Космічний політ Гагаріна: що слід знати про одну з головних подій XX століття На чому відбуваються польоти в космос