Вода неорганические вещества: Дайте определения понятий. Неорганические вещества — Вода —

Неорганические вещества и их роль в клетке

Вода

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

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

Вода как компонент биологических систем выполняет следующие важнейшие функции:

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

Минеральные соли

Неорганические вещества в клетке, кроме воды, прецспавлевы минеральными солями. Молекулы солей в водном растворе распадаются на катионы и анионы. Наибольшее значение имеют катионы (К⁺, Na⁺, Са²⁺, Mg^:+, NH₄⁺) и анионы (С1, Н₂Р0₄^-, НР0₄^2-, НС0₃^-, NO3^2—, SO₄^2- ) Существенным является не только содержание, но и соотношение ионов в клетке.

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

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

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

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

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

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

Тема 2.3. Неорганические вещества клетки.

1. Дайте определение понятия.
Диполь — совокупность двух точечных электрических зарядов, равных по величине и противоположных по знаку, находящихся на некотором расстоянии друг от друга.

2. Какая особенность строения молекулы воды определяет ее свойство универсального растворителя?
Молекула воды представляет собой диполь, на одном конце молекула заряжена положительно, а на другом – отрицательно. Именно это и позволяет воде быть универсальным растворителем. Любые вещества, имеющие заряженные группы, растворяются в ней.

3. Закончите заполнение таблицы.

СВОЙСТВА ВОДЫ

4. Используя рисунок 8, опишите последовательность растворения кристалла хлорида натрия в воде.   

5. Выпишите в таблицу соли, входящие в состав живых организмов.

МИНЕРАЛЬНЫЕ СОЛИ

6. Пользуясь в § 2.3 содержанием раздела «Вода», докажите или опровергните утверждение: «Вода — колыбель жизни».
Вода – единственное вещество на Земле, которое встречается в твердом, жидком и газообразном состоянии в естественных условиях. Покрывая около трех четвертей поверхности нашей планеты, вода является колыбелью жизни на Земле. Все биохимические процессы в клетках сводятся к химическим реакциям в водном растворе – обмену веществ в организме. Вода составляет основу нашего тела, и основу других живых организмов. В океане зародилась жизнь. Благодаря уникальным свойствам воды, жизнь существует и есть на нашей планете. Эти свойства таковы: вода – это универсальный растворитель, обладает высокой теплоемкостью и теплопроводностью, интенсивностью испарения, вязкостью, несжимаемостью, высокой силой поверхностного натяжения.

7. Познавательная задача.
Основа любого органического вещества — углерод, поэтому он встречается в любых организмах. Ближайший его сосед по группе в таблице Д. И. Менделеева — кремний — наиболее распространенный элемент земной коры, однако в живых организмах почти не встречается. Объясните этот факт, исходя из строения и свойств атомов этих элементов.
Кремний более инертен, чем углерод, так как он тяжелее, имеет больше слоев, больший радиус. Окислительные свойства и химическая активность у кремния намного меньше выражена, чем у углерода. Соединения Si с водородом слабы и встречаются относительно редко из-за малой разности электроотрицательностей этих атомов. Хоть кремний и может путем обменного или электростатического взаимодействий образовывать ковалентные связи, но они не являются такими прочными, как аналогичные связи углерода. Он меньше вступает в реакции, соответственно, образует намного меньше химических соединений, особенно, биомолекул.

8. Выберите правильный ответ.
Тест 1.
Какую долю в среднем составляет в клетке вода?
1) 70%;
Тест 2.
Вода выполняет в клетке функцию растворителя благодаря:
4) полярности ее молекул.
Тест 3.
Все нижеперечисленные катионы, кроме одного, входят в состав солей и являются наиболее важными для жизнедеятельности клетки катионами. Укажите «лишний» среди них катион.
4) Fe3+.
Тест 4.
Все нижеперечисленные анионы, кроме одного, входят в состав солей и являются наиболее важными для жизнедеятельности клетки анионами. Укажите «лишний» среди них анион.
4) SO42-.
Тест 5.
Каково соотношение ионов натрия и калия в клетках животных и в окружающей их среде — межклеточной жидкости и крови?
3) натрия в клетке меньше, чем снаружи, а калия, наоборот, больше в клетке, чем снаружи;

9. Объясните происхождение и общее значение слова (термина), опираясь на значение корней, его составляющих.

10. Выберите термин и объясните, насколько его современное значение соответствует первоначальному значению его корней.
Выбранный термин – гидрофобный.
Соответствие: термин, в принципе, соответствует своему первоначальному значению. Вещества не боятся воды, а просто не растворяются в ней из-за того, что не имеют заряженных групп, так как вода – диполь.

11. Сформулируйте и запишите основные идеи § 2.3.
В клетке есть неорганические вещества, это воды и минеральные соли.
Вода – колыбель жизни, единственное вещество на Земле, которое встречается в твердом, жидком и газообразном состоянии. В воде зародилась жизнь, вода – основа жизни. Молекула воды представляет собой диполь, на одном конце молекула заряжена положительно, а на другом – отрицательно. Именно это и позволяет воде быть универсальным растворителем. Любые вещества, имеющие заряженные группы, растворяются в ней.
Вода обладает уникальными свойствами: универсальный растворитель, обладает высокой теплоемкостью и теплопроводностью, интенсивностью испарения, вязкостью, несжимаемостью, высокой силой поверхностного натяжения.
В клетке содержатся также соли. Они могут быть растворимые (анионы соляной, угольной, фосфорной и некоторых других кислот, катионы калия, натрия, кальция, магния) и нерастворимые (фосфаты кальция и магния, карбонаты кальция). И анионы, и катионы, и нерастворимые соли выполняют определенные функции и необходимы для нормальной жизнедеятельности клетки.

Напишем за тебя сочинение в течение 5 часов (платно)

>

<< Химический состав клетки.Органические вещества. Общая характеристика. Липиды. >>

Удаление органических и неорганических веществ из поверхностных вод

ГЛАВНАЯ БЛОГ AMIAD Удаление органических и неорганических веществ из поверхностных вод

Защитите свою оросительную систему с помощью автоматических самоочищающихся фильтров

Урожайность может сильно зависеть от качества воды. На самом деле от этого часто зависит успех. Эффективная фильтрация поверхностных вод — это ваша первая линия защиты вашего ирригационного оборудования и обеспечения наилучшего качества воды.

Что такое поверхностные воды?

Поверхностная вода — это любая вода на поверхности планеты: океаны, реки, озера, пруды, плотины, каналы, дождевая вода и водно-болотные угодья. Покрывает более 71% поверхности Земли . Поверхностные воды обычно несут много органических и неорганических веществ. Чтобы лучше понять, как это влияет на вашу ирригационную систему, мы должны сначала провести различие между двумя видами:

Органические вещества   — Органические соединения, полученные из остатков организмов, таких как растения и животные, и продуктов их жизнедеятельности в окружающая среда, например: палочки, листья, водоросли, мох, рыба, улитки и семена.

Неорганическое вещество  — Неорганические соединения можно определить как любое соединение, не являющееся органическим соединением. Неорганические не обязательно означают искусственные материалы, такие как химикаты и пластмассы. Некоторые простые соединения, содержащие углерод, также часто считаются неорганическими веществами, например: окись углерода, двуокись углерода, карбонаты, цианиды, цианаты, карбиды и тиоцианаты. Песок также считается неорганическим.

В предыдущем сообщении в блоге  мы обсудили три основные причины засорения эмиттеров в ирригационных системах.

Поверхностные воды часто содержат все три вещества:

• Физические причины, такие как ил и глина (неорганические вещества)
• Биологические причины, такие как водоросли, улитки, растения и мох (органические вещества)
• Химические причины, такие как кальций, магний, железо и марганец (неорганические вещества)

Любое засорение ирригационных эмиттеров может значительно снизить производительность вашей ирригационной системы и серьезно повлиять на урожай и прибыль. Поэтому крайне важно использовать сетчатые фильтры при использовании поверхностных вод в качестве источника.

Как работают автоматические самоочищающиеся сетчатые фильтры

Сетчатые фильтры бывают грубой и тонкой очистки. Неочищенная вода поступает через входное отверстие фильтра и сначала проходит через грубое сито, которое улавливает крупный мусор и осадок. Затем вода продолжает течь через фильтр и проходит через внутреннее тонкое сито, которое улавливает оставшиеся более мелкие частицы. Реле дифференциального давления (DPS) контролирует давление, вызванное скоплением мусора на внутреннем сите. Водоросли вместе с неорганическими веществами могут даже создавать слои жесткого «клея» на экране. Когда он чувствует определенную разницу в давлении, он инициирует процесс самоочистки. Механизм внутренней очистки удаляет отложения с экрана, которые затем удаляются.

Mini Sigma

Mini Sigma от Amiad — это многоэкранный автоматический самоочищающийся фильтр, разработанный для удобства использования, эффективности и простоты установки. Поскольку коррозия может возникнуть при использовании источников воды с высоким содержанием органических и неорганических веществ, таких как поверхностные воды, его прочный и долговечный полимерный корпус устойчив к коррозии (чтобы он не ржавел).

Уникальный конический сканер Mini Sigma имеет усовершенствованные насадки, позволяющие фильтру засасывать тяжелые частицы с сетки фильтра. Благодаря низкому минимальному рабочему давлению 1,5 бар (22 фунта на кв. дюйм) во время цикла промывки Mini Sigma работает безупречно даже при низком давлении. Это уменьшает или устраняет образование вакуума и другие проблемы, вызванные низким давлением воды в оросительных линиях. Фильтр можно безопасно эксплуатировать при давлении до 8 бар (116 фунтов на кв. дюйм). Благодаря степени фильтрации от 80 до 500 микрон Mini Sigma подходит практически для любой ирригационной системы.

Заключение

Важно понимать, как использование некачественной поверхностной воды может повлиять на вашу ирригационную систему. Без правильной системы фильтрации органические и неорганические вещества, которые можно найти в этом источнике воды, могут нанести серьезный ущерб вашим культурам и урожаю. Используя сетчатые фильтры, и особенно Mini Sigma, вы получаете наилучшую защиту вашей ирригационной системы и повышаете урожайность. Способность Mini Sigma работать при очень низком рабочем давлении снижает затраты на перекачку и потребность в энергии, тем самым экономя деньги и давая вам душевное спокойствие.

Хотите узнать больше о поверхностной фильтрации?

Неорганические вещества – очистка сточных вод

Последнее обновление: среда, 5 октября 2022 г. |
Очистки сточных вод

Несколько неорганических компонентов являются общими как для сточных вод, так и для природных вод и играют важную роль в установлении и контроле качества воды. Неорганическая нагрузка в воде возникает в результате сбросов очищенных и неочищенных сточных вод, различных геологических образований и неорганических веществ, оставшихся в воде после испарения. Природные воды растворяют горные породы и минералы, с которыми они вступают в контакт. Как уже упоминалось, многие неорганические компоненты, содержащиеся в природных водах, также встречаются в сточных водах. Многие из этих компонентов добавляются в результате использования человеком. Эти неорганические компоненты включают рН, хлориды, щелочность, азот, фосфор, серу, токсичные неорганические соединения и тяжелые металлы.

Когда рассматривается pH воды или сточных вод, мы просто имеем в виду концентрацию ионов водорода. Кислотность, или концентрация ионов водорода, запускает многие химические реакции в живых организмах. Значение pH 7 представляет нейтральное состояние. Низкое значение pH (менее 5) указывает на кислую среду; высокий уровень pH (более 9) указывает на щелочную среду. Многие биологические процессы, такие как размножение, не могут протекать в кислой или щелочной воде. Кислые условия также усугубляют проблемы токсического загрязнения, поскольку отложения выделяют токсиканты в кислых водах.

Многие важные свойства сточных вод обусловлены наличием слабых кислот и оснований и их солей. Процесс очистки сточных вод состоит из нескольких отдельных процессов (они обсуждаются позже). Можно с уверенностью сказать, что одним из наиболее важных единичных процессов в общем процессе очистки сточных вод является обеззараживание. pH влияет на дезинфекцию. Это особенно касается дезинфекции с использованием хлора; например, с увеличением pH увеличивается время контакта, необходимое для дезинфекции с использованием хлора. Распространенными источниками кислотности являются шахтные стоки, стоки с хвостохранилищ и атмосферные осадки.

Хлорид в форме иона Cl- является одним из основных неорганических компонентов воды и сточных вод. Источники хлоридов в природных водах включают: (1) выщелачивание хлоридов из горных пород и почв; (2) в прибрежных районах интрузия соленых вод; (3) сельскохозяйственные, промышленные, бытовые и человеческие сточные воды; и (4) просачивание грунтовых вод в канализационные коллекторы, прилегающие к соленым водам. Соленый вкус, обусловленный концентрацией хлоридов в питьевой воде, изменчив и зависит от химического состава воды. В сточных водах концентрация хлоридов выше, чем в сырой воде, потому что хлорид натрия (соль) является обычной частью рациона и проходит в неизменном виде через пищеварительную систему. Поскольку традиционные методы очистки сточных вод не удаляют хлориды в какой-либо значительной степени, более высокие, чем обычно, концентрации хлоридов могут рассматриваться как показатель того, что водоем используется для удаления отходов (Metcalf & Eddy, 2003).

Как упоминалось ранее, щелочность является мерой буферной способности воды и в сточных водах помогает противостоять изменениям pH, вызванным добавлением кислот. Щелочность вызвана химическими соединениями, растворенными в почве и геологических образованиях, и в основном из-за присутствия ионов гидроксила и бикарбоната. Эти соединения в основном представляют собой карбонаты и бикарбонаты кальция, калия, магния и натрия. Сточные воды обычно щелочные. Щелочность важна при очистке сточных вод, поскольку для анаэробного сбраживания требуется достаточная щелочность, чтобы рН не опускался ниже 6,2; если щелочность падает ниже этого уровня, метановые бактерии не могут функционировать. Чтобы процесс пищеварения проходил успешно, щелочность должна находиться в диапазоне примерно от 1000 до 5000 мг/л карбоната кальция. Щелочность сточных вод также важна при химической очистке, биологическом удалении питательных веществ и всякий раз, когда аммиак удаляется отгонкой воздухом.

В бытовых сточных водах «соединения азота образуются в результате биологического разложения белков и мочевины, попадающей в выделения организма» (Peavy et al. 1987). При очистке сточных вод биологическая очистка невозможна без присутствия азота в той или иной форме. Азот должен присутствовать в форме органического азота (N), аммиака (Nh4), нитрита (NO2) или нитрата (NO3). Органический азот включает такие природные компоненты, как пептиды, белки, мочевина, нуклеиновые кислоты и многочисленные синтетические органические материалы. Аммиак естественным образом присутствует в сточных водах. Его получают в основном деаэрацией органических азотсодержащих соединений и гидролизом мочевины. Нитрит, промежуточная степень окисления азота, может попасть в водную систему из-за его использования в качестве ингибитора коррозии в промышленных целях. Нитраты образуются в результате окисления аммиака.

Данные по азоту необходимы для оценки возможности очистки сточных вод биологическими процессами. Если азота нет в достаточном количестве, может потребоваться его добавление к отходам, чтобы сделать их пригодными для обработки. Когда процесс очистки завершен, важно определить, сколько азота содержится в сточных водах. Это важно, потому что сброс азота в принимающие воды может стимулировать рост водорослей и водных растений. Они, конечно, вызывают высокую потребность в кислороде в ночное время, что неблагоприятно влияет на водную жизнь и отрицательно сказывается на полезном использовании водных ресурсов.

Фосфор (P) является макроэлементом, который необходим всем живым клеткам и является повсеместным компонентом сточных вод. Он в основном присутствует в виде фосфатов, солей фосфорной кислоты. Муниципальные сточные воды могут содержать от 10 до 20 мг / л фосфора в виде фосфора, большая часть которого поступает из фосфатных добавок в моющих средствах. Из-за ядовитого цветения водорослей, которое происходит в поверхностных водах, большой интерес представляет контроль количества соединений фосфора, попадающих в поверхностные воды со сбросами бытовых и промышленных отходов и естественным стоком. Это особенно характерно для Соединенных Штатов, где примерно 15% населения сбрасывает сточные воды в озера, что приводит к эвтрофикации этих водоемов. Эвтрофикация приводит к значительным изменениям качества воды. Сокращение поступления фосфора в водоприемники может решить эту проблему.

Сера (S) необходима для синтеза белков и высвобождается при их расщеплении. Сульфат-ион встречается в природе в большинстве источников воды, а также присутствует в сточных водах. Сульфат восстанавливается биологически до сульфида, который, в свою очередь, может соединяться с водородом с образованием сероводорода (h3S). h3S токсичен для животных и растений; кроме того, в определенных концентрациях h3S является смертельным токсином. h3S в системах улавливания может вызвать серьезную коррозию труб и принадлежностей

Токсичные неорганические соединения, такие как медь, свинец, серебро, мышьяк, бор и хром, классифицируются как приоритетные загрязнители и токсичны для микроорганизмов. Таким образом, их необходимо учитывать при разработке и эксплуатации процесса биологической очистки. При введении в процесс очистки эти загрязняющие вещества могут убить микроорганизмы, необходимые для очистки, и, таким образом, остановить процесс очистки.

Тяжелые металлы являются основными токсичными веществами, содержащимися в промышленных сточных водах; они могут отрицательно сказаться на биологической очистке сточных вод. Ртуть, свинец, кадмий, цинк, хром и плутоний входят в число так называемых тяжелых металлов, имеющих большую атомную массу. (Следует отметить, что термин «тяжелые металлы» является довольно расплывчатым, и некоторые считают, что он включает мышьяк, бериллий и селен, которые на самом деле не являются металлами и лучше называются токсичными металлами.