hapnik

Üks levinumaid elemente maakeral on hapnik. Ligikaudu viiendik selle keemilise elemendi mahust on õhus, ehkki see on värvitu, maitsetu ja lõhnatu. Seda leidub sama sageli ka vees ja maapõues. Enamik elusolendeid ja elusrakke vajab hingamiseks hapnikku.

Mis on hapnik

Periooditabelis on hapnik tähistatud sümboliga „O” ja aatomnumbriga „8.” Enamasti esineb see ühendites ning kahe- ja kolmeaatomilisena. Viimast tuntakse ka kui osooni.

Kivimid ja mineraalid sisaldavad sageli hapnikku, näiteks B. kvarts, marmor või lubjakivi. Vabad ja individuaalsed hapnikuaatomid on seevastu stabiilsel kujul võimalikud ainult äärmuslikes tingimustes. Nii on ka ruumi vaakumis. Hapniku saab õhust destilleerimisega eraldada ja vedeldudes omandab see sinaka värvuse. Selliseid tingimusi kasutatakse nt. B. metallide rafineerimisel, kemikaalide ekstraheerimisel või meditsiinilisel kujul elu toetamiseks.

Hapnik on normaaltingimustes alati gaasiline ja koos teiste elementidega osaleb ta paljudes põlemisprotsessides. Selle avastas ja uuris 1772. aastal keemik ja proviisor Carl Wilhelm Scheéle.

See isoleeritud hapnik gaasina oli protsess, mis sarnanes pastöriseerimisprotsessiga, ja avastas sel moel ka muid elemente, nt. B. lämmastik. Kuna ta avaldas selle kohta oma tööd alles paar aastat hiljem, astus tema ette keemik Josep Priestley, kes temast sõltumatult tegi sama avastuse, sealhulgas ka selle, kuidas hapnik avaldas mõju põlemisprotsessidele, ehkki tegelik protsess ise oli alles ei dešifreeritud.

Varem käsitleti tulekahju metafüüsilisemalt kui ühte neljast olemist moodustanud elemendist. Lisaks tulele leidus veel maad, õhku ja vett. 17. sajandil ühendati seejärel kuumus tulega ja kui see 18. sajandil avastati, sai aine elemendiks. Kuid põlemist ja hingamist sai õigesti tõlgendada ainult erateadlase Antoine Laurent de Lavoisieri kaudu. Ta viis läbi katseid puhta hapnikuga ja määras õhu koostise.

Funktsioon, mõju ja ülesanded

Atmosfääris leitakse hapnik alati gaasilises vormis ja lahustatakse vees. Element on väga reageeriv ja seda toodavad peamiselt taimed fotosünteesi teel ning tarbitakse uuesti hingamise ja muude põlemisprotsesside käigus. Nendes protsessides, mis algasid rohkem kui kolm miljardit aastat tagasi päikesevalguse salvestamiseks ja orgaaniliste ühendite sünteesiks, on oma osa ka sinivetikatel ja sinivetikatel. Hapnik oli ja on seetõttu väga tõhus jäätmetoode.

Inimesed, taimed ja bakterid vajavad hapnikku, et elada ja sellisel kujul energiat toota. Töötlemine toimub mitokondrites, kus hingamisahelas olev hapnik muutub taas veeks. Ensüümid omakorda lagundavad organismis hapniku kaudu aineid.

Haridus, esinemine, omadused ja optimaalsed väärtused

Hapniku ja selle ühendite hea reaktsioonivõime võib siiski põhjustada ka rakustruktuuride ohtlikumat hävimist. Ehkki inimesed vajavad hingamiseks hapnikku, on liiga palju hapnikku mürgine ja võib suures koguses pika aja jooksul isegi kopsukahjustusi põhjustada.

Inimorganismi funktsioneerib õhus hapniku kontsentratsioon umbes 21 protsenti. Punased verelibled kannavad hapnikku kopsudest elunditesse. Kui see on liiga kõrge, paisuvad kopsu alveoolid ja kopsude seinarakud nekroositakse, pneumotsüüdid on kahjustatud ja valgumassid ladestuvad siseseinale. Tulemuseks on oluliselt vähenenud gaasivahetus hingamisel ja vereringes.

Samuti võib suurenenud hapnikuga gaasisegu kahjustada kesknärvisüsteemi ja põhjustada kesknärvisümptomeid. Räägime Paul Berti efektist, mis võib avalduda kõrvamürades, pearingluses, iivelduses, oksendamises, aga ka drastilistes tingimustes, näiteks isiksuse muutused ja vaimne segadus. See on tavaline kõrvaltoime, eriti sukeldumisel, nii et tuleb jälgida hapnikusisaldust ja maksimaalset sukeldumissügavust.

Haigused ja häired

Enamikul organismidest on hapniku detoksikatsiooniks kaitsvad ensüümid nagu peroksüdaas ja katalaas. Hapniku lagunemine organismis loob vabad radikaalid, mis kahjustavad mitokondriaalset DNA-d ja millele antioksüdandid võivad vastu panna. Need on söödud koos toiduga ja on z. B. C-, A- ja E-vitamiinid, mineraalid ja mikroelemendid.

Tasakaalustamatus rakkude redutseerimise ja oksüdeerimise vahel põhjustab häireid keha enda võõrutusfunktsioonis ja kahjustab rakku. Seda nimetatakse oksüdatiivseks stressiks, mis omakorda viib vananemisprotsessideni.

Hapnikupuudus on südame- ja kopsuhaiguste korral tavaline. Sellel on kahjulik mõju kõigi elutähtsate elundite arteritele ja kudedele. Siin tuleb manustada ka hapnikku ja teha kunstlikku hingamist. Hapnik teenib ka haava paranemise protsessi ise. Haavad võivad nakatuda pärast operatsiooni, milles rolli mängivad hapniku pinge koes ja vere immuunrakud, mis kasutavad kehas leiduvate bakterite vastu võitlemiseks vabu radikaale. Enamasti tarnitakse hapnikku ka pärast anesteesiat, et vähendada nakkusohtu.

Kroonilise hapnikuvaegusega seotud haigused vajavad pikaajalist hapnikravi. Põhjused võivad olla hingamisteede ahenemine, kopsuarteri trombemboolia, kopsukoe kahjustus või tõsised südamedefektid.