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Experimentalvortrag Anorganische Chemie „Metalle in Lebewesen“. Ca 2+. Birgit Schubert. Gliederung. 1. Allgemeine Einführung 2. Metalle in Lebewesen 2.1 Calcium 2.2 Blei 2.3 Eisen 2.4 Magnesium 3. Schulrelevanz 4. „Zusammenfassung“. 1. Allgemeine Einführung.

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Presentation Transcript
gliederung
Gliederung

1.Allgemeine Einführung

2. Metalle in Lebewesen

2.1 Calcium

2.2 Blei

2.3 Eisen

2.4 Magnesium

3. Schulrelevanz

4. „Zusammenfassung“

2 metalle in lebewesen

2. Metalle in Lebewesen

2. Metalle in Lebewesen
  • Vorkommen in Form von Ionen
  • Metalle essentiell für Leben
  • Schlüsselelement für Leben auf der Erde: Magnesium
  • Menschliche Körper benötigt 14 Metalle
slide8

2. Metalle in Lebewesen

Definition:

Spurenelemente =

chemische Stoffe, von denen kleinste Mengen (unter 25 mg) vom menschlichen Körper pro Tag benötigt werden, um lebensnotwendige Stoffwechselfunktionen aufrecht zu erhalten.

slide9

2. Metalle in Lebewesen

Biologische Funktionen von Metallen

auswertung

2.1 Calcium

Auswertung:

Ca5(PO4)3OH(s) + H3O+(aq) 5Ca2+(aq) + 3 PO43-(aq) + 2 H2O

CH3COOH(aq) + NH4+(aq) + OH-(aq) NH4+(aq) +CH3COO-(aq) + H2O

Ca2+(aq) + C2O42-(aq) CaC2O4(s)

weiß

calcium

2.1 Calcium

Calcium
  • Element der 2. Gruppe
  • Tagesbedarf ~ 1000 mg
  • Nahrungsquellen: Milchprodukte, Hülsenfrüchte, Eier
slide13

2.1 Calcium

  • Hauptfunktionen im Körper:

- Knochen- und Zahnbildung

- Nerven- und Muskelfunktion

- Blutgerinnung

- Konstanthaltung des Ca2+-Spiegels im Blut

  • Mangelerscheinungen:

- Vermindertes Wachstum, Verlust von Knochensubstanz

slide14

2.1 Calcium

  • Knochen aus Ca5(PO4)3OH
  • Hart, schwer löslich
  • Menschliche Körper: ~ 9 kg, davon ca. 1kg Ca2+ und 2,5 kg PO43-
  • Rest: H2O, Collagen, Na+, K+, Fe3+, Pb2+
  • Pb2+-Gehalt im Knochenspiegel:

heute ~ 2 ppm früher bis zu 100 ppm

auswertung1

2.2 Blei

Auswertung
  • Je größer Pb2+-Konzentration, desto geringer Zellzahl
  • Chlorophyllsynthese gehemmt

 verminderte

Grünfärbung

mit Pb2+

slide17

2.2 Blei

Blei

  • Element der 14. Gruppe
  • MAK-Wert: 0,1 mg/m3
  • Folgen einer Bleikontamination:
  •  Anfangsstadium:
  • Müdigkeit, Erbrechen, Gewichtsverlust, Kopfschmerzen
slide18

2.2 Blei

  • Höheres Vergiftungsstadium:
  • Darmkoliken, Nervosität, Nierenschäden, Schädigung des ZNS, Anämie, Bleisaum am Zahnfleisch, Schädigung der Fertilität
  • Retentionszeiten:
  • im Blut/weichem Gewebe: ~ 1 Monat
  • in Knochen: ~ 30 Jahre
auswertung2

2.2 Blei

Auswertung:

α-Amylase

n

Amylose

n

mK+(aq)+ mI3- (aq) + (C6H10O5)n(aq) mK+(aq)+ "(I3-)m……. (C6H10O5)n(aq)“

intensivblau

auswertung3

2.2 Blei

Auswertung:

+ Pb2+(aq)

+ H+(aq)

(aq)

(aq)

+ Pb2+(aq)

+ 2 H+(aq)

(aq)

2 3 eisen

2.3 Eisen

2.3 Eisen
  • Element der 8. Gruppe
  • Tagesbedarf  Frauen: ~ 14-28 mg,

Männer: ~ 5-9 mg

  • Im Knochenmark 75% des Fe
  • Nahrungsquellen: Fleisch, Kakao, Eier, Getreide, Kaviar
slide24

2.3 Eisen

  • Krankheit

 vermehrte Fe-Speicherung:

- im Gehirn: degenerative Krankheiten

- im Pankreas, Leber, Milz, Herz:

Hämochromatase

- Krebserkrankungen

 verminderte Fe-Speicherung/Aufnahme:

- Anämie, Thalassämie

- geschwächte Immunabwehr

auswertung4

2.3 Eisen

Auswertung

2 e-

OX

2 e-

Red/OX

Red

-2

-1 -1

1. Ox.: 2 Cyst-SH 2 e- + 2 H+ + Cyst-S-S-Cyst

Red.: 2 Fe3+ + 2 e- 2 Fe2+

2. Ox.: 2 Fe2+ 2 Fe3+ + 2 e-

Red.: ½ O2 + 2 e- O 2-

Gesamt: 2 Cyst-SH + ½ O2 Cyst-S-S-Cyst + H2O

+2

+3

+2

+3

0

-2

-2

-1 -1

-2

0

slide28

2.3 Eisen

  • - Fe(III)- Komplex
  • oktaedrisch umgeben
  • von 2 Cystein

blauviolett

auswertung5

2.3 Eisen

Auswertung
  • Enzymatisch katalysierte Disproportionierung

2 H2O2(aq) 2 H2O + O2(g)

+1 -1

+1 -2

0

<Katalase>

Red

Ox

slide31

2.3 Eisen

Mg

Fe

Phytyl

Häm

Chlorophyll

2 4 magnesium

2.4 Magnesium

2.4 Magnesium
  • Element der 2. Gruppe
  • Tagesbedarf ~ 200 mg

 überschüssiges abführend

  • Nahrungsquellen: Getreide, grünes Blattgemüse
  • Funktionen im Körper:

- Baustein von Enzymen

- Regulation des Stofftransportes durch Membranen

- ZA des Chlorophylls

auswertung7

2.4 Magnesium

Auswertung
  • Nachweis mit Titangelb:

Mg2++

hellroter NS

auswertung8

2.4 Magnesium

Auswertung

Carotine

Phaeophytin

Chlorophyll a

Chlorophyll b

Xanthophylle

  • Laufstrecke Substanz Laufstrecke Fließmittelfront
  • -Typische Rf-Werte:
        • Carotin: 0,82
        • Chlorophyll a: 0,61
        • Chlorophyll b: 0,45

Rf =

3 schulrelevanz

3. Schulrelevanz

3. Schulrelevanz
  • 8: Trennverfahren für Stoffgemische 

Chromatographie

Katalysatoren

  • 10: Aufbau und Funktion von Böden
  • 11/1: Redoxreaktionen
  • 12/1: Kohlenstoffverbindungen und funkt. Gruppen

12/2: Technisch und biologisch wichtige Kohlenstoffverbindungen

slide39

3. Schulrelevanz

12/2: Enzyme: Aufbau und Bedeutung in Stoffwechselprozessen

Kohlenhydrate: Photosynthese (Energiestoffwechsel und Zellatmung)

  • 13/1: Enzymkinetik: Bedeutung im Stoffwechsel

13/2: Wahlthema Komplexchemie

Nahrungsmittel und deren Abbau im Körper

Umweltchemie: chemische Untersuchung von Stoffen im Alltag (Ionen/Moleküle); Chromatographische Verfahren

slide40

„4. Zusammenfassung“

Paracelsus (1493-1541):

„Was ist das nit gifft ist?

Alle ding sind gifft/ und nichts ohn gifft/

allein die dosis macht das ein ding

kein gifft ist.“

slide42

3. Schulrelevanz

Biologie

  • 7/1 Bau einer Zelle einer grünen Pflanze
  • 7/2 Bedeutung des Lichtes für grüne Pflanzen: Experimentelles Arbeiten, Nachweisreaktionen für Stärke
  • Bedeutung der Photosynthese für das Leben auf der Erde und unsere Ernähung: Nachweisreaktionen für Zucker, Stärke, Fett, Eiweiße
  • 9/1 Aufnahme und Verarbeitung von Informationen im Nervensystem, Schädigung des Nervensystems durch Gifte, Drogen
slide43

3. Schulrelevanz

  • 9/2 Blut und Immunsystem: Blutgerinnung,
  • O2-Bindung an Hämoglobin
  • 11 Membrane, Katalyse (Enzyme), Transportmechanismen
  • 12/1 DNA,RNA: Bausteine
  • 12/2 Übersicht über Stoffwechselzusammenhänge: Energieaufnahme  Photosynthese, Zellatmung
  • Regulation  Versuche zur Enzymwirkung
  • 13/1 Signalübertragung und Verrechnung: Nervenzellen, Ruhepotential, Aktionspotential
slide44

2) Einführung in die Metalle

Charakteristische Eigenschaften

  • Metallischer Glanz
  • Elektrische Leitfähigkeit
  • Wärmeleitfähigkeit
  • Duktilität
slide45

2) Einführung in die Metalle

Erklärung der Eigenschaften

  • Elektrische Leitfähigkeit:
  • - Metallgitter
  • Metallischer Glanz:
  • - Elektronengas
  • Duktilität:
  • - Erhalt der Bindungskräfte
  • Wärmeleitfähigkeit:
  • - Energiezufuhr  Energieweitergabe
slide46

2) Einführung in die Metalle

Einteilung der Metalle

slide47

5)1 Blei

Heutige Verwendung des Bleis

  • In manchen Ländern noch als Antiklopfmittel im Benzin
  • Bleifarben: PbCrO4 Chromgelb
  • PbCrO4.PbO Chromrot
  • Pb(OH)2.2 PbCO3 Bleiweiß
  • Bleiakkumulatoren