Composés inorganiques dans le corps humain. Substances organiques et inorganiques des cellules

ÉLÉMENTS CHIMIQUES DANS LE CORPS HUMAIN (KUKUSHKIN Y. N., 1998), CHIMIE

Pour le corps humain, le rôle d'une trentaine d'éléments chimiques est définitivement établi, sans lesquels il ne peut exister normalement. Ces éléments sont dits vitaux. En plus d'eux, il existe des éléments qui, en petites quantités, n'affectent pas le fonctionnement du corps, mais qui, à certains niveaux, constituent des poisons.

ÉLÉMENTS CHIMIQUES DANS LE CORPS HUMAIN

Yu. N. KUKUSHKINE

Institut technologique d'État de Saint-Pétersbourg

INTRODUCTION

De nombreux chimistes connaissent les mots célèbres prononcés dans les années 40 de ce siècle par les scientifiques allemands Walter et Ida Noddack, selon lesquels chaque pavé du trottoir contient tous les éléments du tableau périodique. Dans un premier temps, ces propos n’ont pas fait l’unanimité. Cependant, à mesure que des méthodes de plus en plus précises de détermination analytique des éléments chimiques étaient développées, les scientifiques sont devenus de plus en plus convaincus de la véracité de ces propos.

Si nous convenons que chaque pavé contient tous les éléments, cela devrait également être vrai pour un organisme vivant. Tous les organismes vivants sur Terre, y compris les humains, sont en contact étroit avec l'environnement. La vie nécessite un métabolisme constant dans le corps. L'entrée des éléments chimiques dans l'organisme est facilitée par la nutrition et l'eau consommée. Conformément aux recommandations de la Commission diététique de l'Académie nationale des États-Unis, l'apport quotidien d'éléments chimiques provenant des aliments doit se situer à un certain niveau (tableau 1). La même quantité d'éléments chimiques doit être excrétée chaque jour par l'organisme, car leur contenu est relativement constant.

Les hypothèses de certains scientifiques vont plus loin. Ils croient que non seulement tous les éléments chimiques sont présents dans un organisme vivant, mais que chacun d’eux remplit une fonction biologique spécifique. Il est fort possible que cette hypothèse ne soit pas confirmée. Cependant, à mesure que les recherches dans ce sens se développent, le rôle biologique d'un nombre croissant d'éléments chimiques se révèle.

Le corps humain est composé de 60 % d’eau, 34 % de matière organique et 6 % de matière inorganique. Les principaux composants des substances organiques sont le carbone, l'hydrogène, l'oxygène ; ils comprennent également l'azote, le phosphore et le soufre. Les substances inorganiques du corps humain contiennent nécessairement 22 éléments chimiques : Ca, P, O, Na, Mg, S, B, Cl, K, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cr, Si, Je, F, Sé. Par exemple, si une personne pèse 70 kg, elle contient (en grammes) : calcium - 1700, potassium - 250, sodium - 70, magnésium - 42, fer - 5, zinc - 3.

Les scientifiques ont convenu que si la fraction massique d'un élément dans le corps dépasse 10 à 2 %, il devrait alors être considéré comme un macroélément. La proportion de microéléments dans le corps est de 10 -3 -10 -5%. Si la teneur d'un élément est inférieure à 10 -5%, il est considéré ultramicroélément. Bien entendu, une telle gradation est arbitraire. Grâce à lui, le magnésium pénètre dans la région intermédiaire entre les macro et microéléments.

Tableau 1. Apport quotidien d'éléments chimiques dans le corps humain

ÉLÉMENTS VITAUX

Sans aucun doute, le temps apportera des ajustements aux idées modernes sur la quantité et le rôle biologique de certains éléments chimiques dans le corps humain. Dans cet article, nous partirons de ce qui est déjà connu de manière fiable. Le rôle des macroéléments qui composent les substances inorganiques est évident. Par exemple, la majeure partie du calcium et du phosphore pénètre dans les os (hydroxyphosphate de calcium Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2) et le chlore sous forme d'acide chlorhydrique se trouve dans le suc gastrique.

Les microéléments font partie de la série susmentionnée de 22 éléments nécessairement présents dans le corps humain. Notez que la plupart d’entre eux sont des métaux et que parmi ces métaux, plus de la moitié sont des métaux. d-éléments. Ces derniers forment dans l’organisme des composés de coordination avec des molécules organiques complexes. Ainsi, il a été établi que de nombreux catalyseurs biologiques - enzymes contiennent des ions de métaux de transition ( d-éléments). Par exemple, on sait que le manganèse fait partie de 12 enzymes différentes, le fer - dans 70, le cuivre - dans 30 et le zinc - dans plus de 100. Les microéléments sont dits vitaux si leur absence ou leur carence perturbe le fonctionnement normal de l'organisme. Une caractéristique de l'élément requis est l'aspect en forme de cloche de la courbe de dose ( n) - réactivité ( R., effet) (Fig. 1).

Riz. 1. Dépendance à la réponse ( R.) à partir de la dose ( n) pour les éléments vitaux

Avec une petite consommation de cet élément, des dommages importants sont causés à l'organisme. Il fonctionne au bord de la survie. Ceci est principalement dû à une diminution de l’activité des enzymes qui contiennent cet élément. À mesure que la dose de l'élément augmente, la réponse augmente et atteint la norme (plateau). Avec une nouvelle augmentation de la dose, l'effet toxique d'un excès de cet élément apparaît, de sorte qu'une issue fatale ne peut être exclue. La courbe de la Fig. 1 peut être interprété comme suit : tout doit être modéré et très peu et beaucoup sont nocifs. Par exemple, un manque de fer dans le corps conduit à l'anémie, car il fait partie de l'hémoglobine dans le sang, ou plutôt de son composant - l'hème. Le sang d'un adulte contient environ 2,6 g de fer. Au cours de la vie, le corps décompose et synthétise constamment l’hémoglobine. Pour reconstituer le fer perdu lors de la dégradation de l'hémoglobine, une personne a besoin d'un apport quotidien moyen d'environ 12 mg de cet élément provenant de l'alimentation. Le lien entre l'anémie et la carence en fer est connu des médecins depuis longtemps, puisqu'au XVIIe siècle, dans certains pays européens, une infusion de limaille de fer dans du vin rouge était prescrite pour l'anémie. Cependant, un excès de fer dans l’organisme est également nocif. Elle est associée à la sidérose des yeux et des poumons, maladies causées par le dépôt de composés de fer dans les tissus de ces organes. Le principal régulateur de la teneur en fer du sang est le foie.

Un manque de cuivre dans l’organisme entraîne la destruction des vaisseaux sanguins, une croissance osseuse pathologique et des défauts des tissus conjonctifs. De plus, la carence en cuivre serait l’une des causes du cancer. Dans certains cas, les médecins associent le cancer du poumon chez les personnes âgées à une diminution de la teneur en cuivre dans l’organisme liée à l’âge. Cependant, un excès de cuivre dans l'organisme entraîne des troubles mentaux et la paralysie de certains organes (maladie de Wilson). Seules des quantités relativement importantes de composés de cuivre sont nocives pour l'homme. À petites doses, ils sont utilisés en médecine comme astringent et bactériostase (inhibant la croissance et la reproduction des bactéries). Par exemple, le sulfate de cuivre (II) est utilisé dans le traitement de la conjonctivite sous forme de collyre (solution à 25%), ainsi que pour la cautérisation du trachome sous forme de crayons pour les yeux (un alliage de sulfate de cuivre (II), nitrate de potassium, alun et camphre) . En cas de brûlures cutanées causées par le phosphore, la peau est soigneusement humidifiée avec une solution à 5 % de sulfate de cuivre (II).

Tableau 2. Symptômes caractéristiques d'une carence en éléments chimiques dans le corps humain

La fonction biologique des autres métaux alcalins dans un corps sain n’est pas encore claire. Cependant, certains éléments indiquent qu'en introduisant des ions lithium dans le corps, il est possible de traiter l'une des formes de psychose maniaco-dépressive. Donnons une table. 2, à partir duquel est visible le rôle important d’autres éléments vitaux.

ÉLÉMENTS D'IMPURETÉS

Il existe un grand nombre d'éléments chimiques, notamment les plus lourds, qui sont des poisons pour les organismes vivants - ils ont des effets biologiques néfastes. Dans le tableau La figure 3 montre ces éléments conformément au tableau périodique de D.I. Mendeleïev.

Tableau 3.

À l’exception du béryllium et du baryum, ces éléments forment des composés sulfurés puissants. Il existe une opinion selon laquelle la raison de l'action des poisons est associée au blocage de certains groupes fonctionnels (en particulier les groupes sulfhydryle) de la protéine ou au déplacement d'ions métalliques, tels que le cuivre et le zinc, de certaines enzymes. Les éléments présentés dans le tableau. 3 sont appelés impuretés. Leur diagramme dose-réponse a une forme différente de celle de sauvetage (Fig. 2).

Riz. 2. Dépendance à la réponse ( R.) à partir de la dose ( n) pour les impuretés éléments chimiques Jusqu'à une certaine teneur de ces éléments, l'organisme ne subit aucun effet nocif, mais avec une augmentation significative de la concentration, ils deviennent toxiques.

Certains éléments sont toxiques en quantités relativement importantes, mais ont un effet bénéfique à faibles concentrations. Par exemple, l'arsenic, un poison puissant qui perturbe le système cardiovasculaire et affecte les reins et le foie, est bénéfique à petites doses, et les médecins le prescrivent pour améliorer l'appétit. L'oxygène, dont une personne a besoin pour respirer, à des concentrations élevées (surtout sous pression), a un effet toxique.

De ces exemples, il ressort clairement que la concentration de l'élément dans le corps joue un rôle très important, et parfois catastrophique. Parmi les éléments d'impuretés, il y a aussi ceux qui, à petites doses, ont des propriétés curatives efficaces. Ainsi, la propriété bactéricide (provoquant la mort de diverses bactéries) de l'argent et de ses sels a été remarquée depuis longtemps. Par exemple, en médecine, une solution d'argent colloïdal (collargol) est utilisée pour laver les plaies purulentes, la vessie, en cas de cystite chronique et d'urétite, ainsi que sous forme de collyre en cas de conjonctivite purulente et de blennorrhée. Les crayons au nitrate d'argent sont utilisés pour cautériser les verrues et les granulations. En solutions diluées (0,1-0,25 %), le nitrate d'argent est utilisé comme agent astringent et antimicrobien pour les lotions, ainsi que comme collyre. Les scientifiques pensent que l'effet cautérisant du nitrate d'argent est associé à son interaction avec les protéines tissulaires, ce qui conduit à la formation de sels protéiques d'argent - albuminates. L'argent n'est pas encore classé comme élément vital, mais sa teneur accrue dans le cerveau humain, les glandes endocrines et le foie a déjà été établie expérimentalement. L'argent pénètre dans l'organisme par le biais d'aliments végétaux, tels que les concombres et le chou.

L'article présente le tableau périodique, dans lequel la bioactivité des éléments individuels est caractérisée. L'évaluation repose sur la manifestation de symptômes de carence ou d'excès d'un élément particulier. Il prend en compte les symptômes suivants (par ordre d'effet croissant) : 1 - perte d'appétit ; 2 - besoin de changer de régime alimentaire ; 3 - changements significatifs dans la composition des tissus ; 4 - dommages accrus à un ou plusieurs systèmes biochimiques, se manifestant dans des conditions particulières ; 5 - incapacité de ces systèmes dans des conditions particulières ; 6 - signes subcliniques d'incapacité ; 7 - symptômes cliniques d'incapacité et dommages accrus ; 8 - croissance inhibée; 9 - manque de fonction reproductrice. La forme extrême de manifestation d’une carence ou d’un excès d’un élément dans le corps est la mort. La bioactivité de l'élément a été évaluée sur une échelle de neuf points en fonction de la nature du symptôme pour lequel une spécificité a été identifiée.

Avec cette évaluation, les éléments vitaux sont caractérisés par le score le plus élevé. Par exemple, les éléments hydrogène, carbone, azote, oxygène, sodium, magnésium, phosphore, soufre, chlore, potassium, calcium, manganèse, fer, etc. sont caractérisés par une note de 9.

CONCLUSION

Identifier le rôle biologique des éléments chimiques individuels dans le fonctionnement des organismes vivants (humains, animaux, plantes) est une tâche importante et passionnante. Les minéraux, comme les vitamines, agissent souvent comme des coenzymes pour catalyser les réactions chimiques qui se produisent constamment dans le corps.

Les efforts des spécialistes visent à révéler les mécanismes de manifestation de la bioactivité des éléments individuels au niveau moléculaire (voir les articles de N.A. Ulakhnovich « Complexes métalliques dans les organismes vivants » : Soros Educational Journal. 1997. N° 8. P. 27- 32 ; D.A. Lemenovsky « Composés de métaux dans la nature vivante » : Ibid. n° 9. P. 48-53). Il ne fait aucun doute que dans les organismes vivants, les ions métalliques se trouvent principalement sous forme de composés de coordination avec des molécules « biologiques » qui agissent comme ligands. En raison du manque d'espace, l'article contient des éléments liés principalement au corps humain. Clarifier le rôle des métaux dans la vie des plantes sera sans doute utile à l’agriculture. Les travaux dans ce sens sont largement menés dans les laboratoires de divers pays.

Une question très intéressante concerne les principes de sélection naturelle des éléments chimiques pour le fonctionnement des organismes vivants. Il ne fait aucun doute que leur prévalence n’est pas un facteur déterminant. Un corps sain est lui-même capable de réguler le contenu des éléments individuels. S'ils ont le choix (nourriture et eau), les animaux peuvent instinctivement contribuer à cette régulation. Les capacités des plantes dans ce processus sont limitées. La régulation consciente par l'homme de la teneur en microéléments du sol des terres agricoles est également l'une des tâches importantes auxquelles sont confrontés les chercheurs. Les connaissances acquises par les scientifiques dans ce sens ont déjà constitué une nouvelle branche de la science chimique - la chimie bio-organique. Il convient donc de rappeler les paroles de l'éminent scientifique du XIXe siècle A. Ampère : « Heureux ceux qui développent la science dans les années où elle n'est pas achevée, mais où un tournant décisif est déjà mûr en elle. Ces mots peuvent être particulièrement utiles à ceux qui sont confrontés au choix d'un métier.

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Yuri Nikolaevich Kukushkin, docteur en sciences chimiques, professeur, chef. Département de chimie inorganique de l'Institut technologique d'État de Saint-Pétersbourg, scientifique émérite de la Fédération de Russie, lauréat du prix nommé d'après. LA. Chugaev de l'Académie des sciences de l'URSS, académicien de l'Académie russe des sciences naturelles. Domaine d'intérêt scientifique : chimie de coordination et chimie des métaux platine. Auteur et co-auteur de plus de 600 articles scientifiques, 14 monographies, manuels et ouvrages de vulgarisation scientifique, 49 inventions.

Chaque science regorge de concepts, et si ces concepts ne sont pas maîtrisés, ou si des sujets indirects peuvent être très difficiles à apprendre. L'un des concepts qui devraient être bien compris par toute personne se considérant plus ou moins instruite est la division des matériaux en organiques et inorganiques. Peu importe l'âge d'une personne, ces concepts figurent sur la liste de ceux à l'aide desquels ils déterminent le niveau général de développement à n'importe quelle étape de la vie humaine. Afin de comprendre les différences entre ces deux termes, vous devez d’abord découvrir ce que signifie chacun d’eux.

Les composés organiques : qu'est-ce que c'est ?

Les substances organiques sont un groupe de composés chimiques à structure hétérogène, qui comprennent éléments de carbone, liés de manière covalente les uns aux autres. Les exceptions sont les carbures, le charbon et les acides carboxyliques. En outre, l'une des substances constitutives, outre le carbone, sont les éléments hydrogène, oxygène, azote, soufre, phosphore et halogène.

De tels composés se forment en raison de la capacité des atomes de carbone à former des liaisons simples, doubles et triples.

L'habitat des composés organiques est constitué d'êtres vivants. Ils peuvent soit faire partie des êtres vivants, soit apparaître à la suite de leurs activités vitales (lait, sucre).

Les produits de la synthèse de substances organiques sont des aliments, des médicaments, des vêtements, des matériaux de construction, divers équipements, des explosifs, divers types d'engrais minéraux, des polymères, des additifs alimentaires, des cosmétiques et bien plus encore.

Substances inorganiques - qu'est-ce que c'est ?

Les substances inorganiques sont un groupe de composés chimiques qui ne contiennent pas les éléments carbone, hydrogène ou composés chimiques dont l'élément constitutif est le carbone. Les éléments organiques et inorganiques sont des composants des cellules. Les premiers sous forme d'éléments vitaux, d'autres dans la composition de l'eau, des minéraux et des acides, ainsi que des gaz.

Qu'ont en commun les substances organiques et inorganiques ?

Qu’y a-t-il de commun entre deux concepts apparemment opposés ? Il s'avère qu'ils ont quelque chose en commun, à savoir :

1. Les substances d'origine organique et inorganique sont composées de molécules.
2. Les substances organiques et inorganiques peuvent être obtenues à la suite d'une certaine réaction chimique.

Substances organiques et inorganiques - quelle est la différence

1. Les biologiques sont mieux connus et étudiés scientifiquement.
2. Il existe beaucoup plus de substances organiques dans le monde. La science connaît environ un million de substances organiques et des centaines de milliers de substances inorganiques.
3. La plupart des composés organiques sont liés les uns aux autres grâce à la nature covalente du composé ; les composés inorganiques peuvent être liés les uns aux autres à l'aide d'un composé ionique.
4. Il existe également une différence dans la composition des éléments entrants. Les substances organiques sont constituées de carbone, d'hydrogène, d'oxygène et, plus rarement, d'éléments d'azote, de phosphore, de soufre et d'halogènes. Inorganique - comprend tous les éléments du tableau périodique, à l'exception du carbone et de l'hydrogène.
5. Les substances organiques sont beaucoup plus sensibles à l'influence des températures élevées et peuvent être détruites même à basse température. La plupart des composés inorganiques sont moins sensibles aux effets de la chaleur extrême en raison de la nature du type de composé moléculaire.
6. Les substances organiques sont les éléments constitutifs de la partie vivante du monde (biosphère), les substances inorganiques sont les parties non vivantes (hydrosphère, lithosphère et atmosphère).
7. La composition des substances organiques est de structure plus complexe que la composition des substances inorganiques.
8. Les substances organiques se distinguent par une grande variété de possibilités de transformations et de réactions chimiques.
9. En raison du type de liaison covalente entre les composés organiques, les réactions chimiques durent légèrement plus longtemps que les réactions chimiques dans les composés inorganiques.
10. Les substances inorganiques ne peuvent pas constituer un produit alimentaire pour les êtres vivants ; de plus, certaines de ces combinaisons peuvent être mortelles pour un organisme vivant. Les substances organiques sont un produit produit par la nature vivante, ainsi qu'un élément de la structure des organismes vivants.

Une cellule est l'unité structurelle élémentaire des organismes vivants. Tous les êtres vivants – qu’il s’agisse d’humains, d’animaux, de plantes, de champignons ou de bactéries – possèdent en leur sein une cellule. Dans le corps d'une personne, il y a beaucoup de ces cellules - des centaines de milliers de cellules composent le corps des mammifères et des reptiles, mais dans le corps d'une personne, il y en a peu - de nombreuses bactéries sont constituées d'une seule cellule. Mais le nombre de cellules n’est pas aussi important que leur présence.

On sait depuis longtemps que les cellules possèdent toutes les propriétés des êtres vivants : elles respirent, se nourrissent, se reproduisent, s'adaptent aux nouvelles conditions et meurent même. Et comme tous les êtres vivants, les cellules contiennent des substances organiques et inorganiques.

Bien plus, car c'est aussi de l'eau, et bien sûr, la plus grande partie de la section appelée « substances inorganiques de la cellule » est allouée à l'eau - elle représente 40 à 98 % du volume total de la cellule.

L'eau dans une cellule remplit de nombreuses fonctions importantes : elle assure l'élasticité de la cellule, la vitesse des réactions chimiques qui s'y déroulent, le mouvement des substances entrantes dans toute la cellule et leur élimination. De plus, de nombreuses substances se dissolvent dans l'eau, elle peut participer à des réactions chimiques, et c'est l'eau qui est responsable de la thermorégulation de tout le corps, car l'eau a une bonne conductivité thermique.

En plus de l'eau, les substances inorganiques de la cellule comprennent également de nombreuses substances minérales, divisées en macroéléments et microéléments.

Les macroéléments comprennent des substances telles que le fer, l'azote, le potassium, le magnésium, le sodium, le soufre, le carbone, le phosphore, le calcium et bien d'autres.

Les oligo-éléments sont majoritairement des métaux lourds comme le bore, le manganèse, le brome, le cuivre, le molybdène, l'iode et le zinc.

Le corps contient également des ultramicroéléments, notamment de l'or, de l'uranium, du mercure, du radium, du sélénium et d'autres.

Toutes les substances inorganiques de la cellule jouent un rôle important. Ainsi, l’azote intervient dans une grande variété de composés, tant protéiques que non protéiques, et contribue à la formation de vitamines, d’acides aminés et de pigments.

Le calcium est un antagoniste du potassium et sert de colle aux cellules végétales.

Le fer est impliqué dans le processus de respiration et fait partie des molécules d'hémoglobine.

Le cuivre est responsable de la formation des cellules sanguines, de la santé cardiaque et du bon appétit.

Le bore est responsable du processus de croissance, notamment chez les plantes.

Le potassium assure les propriétés colloïdales du cytoplasme, la formation de protéines et la fonction cardiaque normale.

Le sodium assure également le bon rythme de l'activité cardiaque.

Le soufre participe à la formation de certains acides aminés.

Le phosphore est impliqué dans la formation d'un grand nombre de composés essentiels, tels que les nucléotides, certaines enzymes, l'AMP, l'ATP, l'ADP.

Et seul le rôle des ultramicroéléments est encore totalement inconnu.

Mais les substances inorganiques de la cellule ne pouvaient à elles seules la rendre complète et vivante. La matière organique est tout aussi importante.

C comprennent les glucides, les lipides, les enzymes, les pigments, les vitamines et les hormones.

Les glucides sont divisés en monosaccharides, disaccharides, polysaccharides et oligosaccharides. Les mono-di- et polysaccharides sont la principale source d'énergie pour les cellules et le corps, mais les oligosaccharides insolubles dans l'eau collent les tissus conjonctifs ensemble et protègent les cellules des influences extérieures néfastes.

Les lipides sont divisés en graisses elles-mêmes et en lipides, substances ressemblant à des graisses qui forment des couches moléculaires orientées.

Les enzymes sont des catalyseurs qui accélèrent les processus biochimiques dans le corps. De plus, les enzymes réduisent la quantité d’énergie consommée pour rendre une molécule réactive.

Les vitamines sont nécessaires pour réguler l’oxydation des acides aminés et des glucides, ainsi que pour une croissance et un développement complets.

Les hormones sont nécessaires à la régulation du fonctionnement du corps.

Un peu de chimie

Sur les 92 éléments chimiques actuellement connus par la science, 81 éléments se trouvent dans le corps humain. Parmi eux se trouvent 4 principaux : C (carbone), H (hydrogène), O (oxygène), N (azote), ainsi que 8 macro- et 69 microéléments.

Macronutriments

Macronutriments- ce sont des substances dont la teneur dépasse 0,005% du poids corporel. Ce Ca (calcium), Cl (chlore), F (fluor). K (potassium), Mg (magnésium), Na (sodium), P (phosphore) et S (soufre). Ils font partie des principaux tissus - os, sang, muscles. Ensemble, les éléments majeurs et macroéléments représentent 99 % du poids corporel d’une personne.

Microéléments

Microéléments- ce sont des substances dont la teneur ne dépasse pas 0,005 % pour chaque élément individuel, et leur concentration dans les tissus ne dépasse pas 0,000001 %. Les microéléments sont également très importants pour une vie normale.

Un sous-groupe spécial de microéléments est ultramicroéléments, contenus dans l’organisme en quantités extrêmement faibles, sont l’or, l’uranium, le mercure, etc.

70 à 80 % du corps humain est constitué d'eau, le reste est constitué de substances organiques et minérales.

Matière organique

Matière organique peuvent être formés (ou synthétisés artificiellement) à partir de minéraux. Le composant principal de toutes les substances organiques est carbone(l'étude de la structure, des propriétés chimiques, des méthodes de production et de l'utilisation pratique de divers composés carbonés fait l'objet de la chimie organique). Carbone est le seul élément chimique capable de former un grand nombre de composés différents (le nombre de ces composés dépasse les 10 millions !). Il est présent dans les protéines, les graisses et les glucides, qui déterminent la valeur nutritionnelle de notre alimentation ; fait partie de tous les organismes animaux et végétaux.

En plus du carbone, les composés organiques contiennent souvent l'oxygène, l'azote, Parfois - phosphore, soufre et d'autres éléments, mais beaucoup de ces composés ont des propriétés inorganiques. Il n’y a pas de frontière nette entre les substances organiques et inorganiques. Principal signes de composés organiques les hydrocarbures ont des caractéristiques différentes composés carbone-hydrogène et leurs dérivés. Les molécules de toute substance organique contiennent des fragments d'hydrocarbures.

Une science particulière s'occupe de l'étude de divers types de composés organiques présents dans les organismes vivants, de leur structure et de leurs propriétés - biochimie.

Selon leur structure, les composés organiques sont divisés en composés simples - acides aminés, sucres et acides gras, plus complexes - pigments, ainsi que vitamines et coenzymes (composants non protéiques des enzymes), et les plus complexes - écureuils Et acides nucléiques.

Les propriétés des substances organiques sont déterminées non seulement par la structure de leurs molécules, mais également par le nombre et la nature de leurs interactions avec les molécules voisines, ainsi que par leur disposition spatiale mutuelle. Ces facteurs se manifestent le plus clairement dans les différences dans les propriétés des substances situées dans différents états d'agrégation.

Le processus de transformation des substances, accompagné d'un changement dans leur composition et (ou) structure, est appelé réaction chimique. L'essence de ce processus est la rupture des liaisons chimiques dans les substances de départ et la formation de nouvelles liaisons dans les produits de réaction. La réaction est considérée comme terminée si la composition matérielle du mélange réactionnel ne change plus.

Réactions des composés organiques (réactions organiques) obéissent aux lois générales des réactions chimiques. Cependant, leur évolution est souvent plus complexe que dans le cas de l'interaction de composés inorganiques. Par conséquent, en chimie organique, une grande attention est accordée à l’étude des mécanismes réactionnels.

Minéraux

Minéraux dans le corps humain moins que les organiques, mais ils sont également vitaux. Ces substances comprennent fer, iode, cuivre, zinc, cobalt, chrome, molybdène, nickel, vanadium, sélénium, silicium, lithium etc. Malgré le faible besoin en termes quantitatifs, ils influencent qualitativement l'activité et la vitesse de tous les processus biochimiques. Sans eux, la digestion normale des aliments et la synthèse des hormones sont impossibles. En cas de carence de ces substances dans le corps humain, des troubles spécifiques surviennent, conduisant à des maladies caractéristiques. Les microéléments sont particulièrement importants pour les enfants pendant la période de croissance intensive des os, des muscles et des organes internes. Avec l'âge, les besoins d'une personne en minéraux diminuent quelque peu.

À la fin du IXe siècle après JC, le scientifique arabe Abu Bakr ar-Razi a divisé toutes les substances connues à cette époque en 3 groupes selon leur origine : minérale, animale et végétale. La classification existe depuis près de 1000 ans. Ce n'est qu'au XIXe siècle que 3 groupes se sont transformés en 2 : les substances organiques et inorganiques.

Substances inorganiques

Les substances inorganiques peuvent être simples ou complexes. Les substances simples sont des substances qui contiennent des atomes d'un seul élément chimique. Ils sont divisés en métaux et non-métaux.

Les métaux sont des substances plastiques qui conduisent bien la chaleur et l’électricité. Presque tous sont blanc argenté et ont un éclat métallique caractéristique. De telles propriétés sont la conséquence d’une structure particulière. Dans un réseau cristallin métallique, les particules métalliques (appelées ions atomiques) sont reliées par des électrons mobiles partagés.

Même ceux qui sont loin de la chimie peuvent citer des exemples de métaux. Il s'agit du fer, du cuivre, du zinc, du chrome et d'autres substances simples formées par des atomes d'éléments chimiques, dont les symboles sont situés dans D.I. Mendeleev sous le B – En diagonale et au-dessus dans les sous-groupes principaux.

Les non-métaux, comme leur nom l’indique, n’ont pas les propriétés des métaux. Ils sont fragiles et, à de rares exceptions près, ne conduisent pas le courant électrique et ne brillent pas (sauf l'iode et le graphite). Leurs propriétés sont plus diverses que celles des métaux.

La raison de ces différences réside également dans la structure des substances. Dans les réseaux cristallins de types atomiques et moléculaires, il n’y a pas d’électrons en mouvement libre. Ici, ils se combinent par paires pour former des liaisons covalentes. Non-métaux bien connus - oxygène, azote, soufre, phosphore et autres. Éléments - les non-métaux dans PSCE sont situés au-dessus de la diagonale B-At

Les substances inorganiques complexes sont :

• acides constitués d'atomes d'hydrogène et de résidus acides (HNO3, H2SO4);
• des bases formées d'atomes métalliques et de groupes hydroxo (NaOH, Ba(OH)2) ;
• les sels dont les formules commencent par des symboles métalliques et se terminent par des résidus acides (BaSO4, NaNO3) ;
• oxydes formés de deux éléments, l'un d'eux est O à l'état d'oxydation -2 (BaO, Na2O) ;
• autres composés binaires (hydrures, nitrures, peroxydes, etc.)

Au total, plusieurs centaines de milliers de substances inorganiques sont connues.

Matière organique

Les composés organiques diffèrent des composés inorganiques principalement par leur composition. Si des substances inorganiques peuvent être formées par n'importe quel élément du tableau périodique, alors les substances organiques doivent certainement contenir des atomes de C et de H. Ces composés sont appelés hydrocarbures (CH4 - méthane, C6H6 - benzène). Les matières premières pétrolières (pétrole et gaz) apportent d’énormes bénéfices à l’humanité. Cependant, cela provoque également de graves discordes.

Les dérivés d'hydrocarbures contiennent également des atomes d'O et N. Les représentants des composés organiques contenant de l'oxygène sont les alcools et leurs éthers isomères (C2H5OH et CH3-O-CH3), les aldéhydes et leurs isomères - cétones (CH3CH2CHO et CH3COCH3), les acides carboxyliques et les éthers complexes ( CH3-COOH et HCOOCH3). Ces derniers comprennent également les graisses et les cires. Les glucides sont également des composés contenant de l'oxygène.

Pourquoi les scientifiques ont-ils combiné des substances végétales et animales en un seul groupe : les composés organiques et en quoi diffèrent-ils des composés inorganiques ? Il n’existe pas de critère unique et clair pour séparer les substances organiques et inorganiques. Considérons un certain nombre de caractéristiques qui unissent les composés organiques.

1. Composition (construite à partir des atomes C, H, O, N, moins souvent P et S).
2. Structure (des liaisons C-H et C-C sont nécessaires, elles forment des chaînes et des cycles de différentes longueurs) ;
3. Propriétés (tous les composés organiques sont inflammables, formant du CO2 et du H2O lors de la combustion).

Parmi les substances organiques, il existe de nombreux polymères d'origine naturelle (protéines, polysaccharides, caoutchouc naturel, etc.), artificielle (viscose) et synthétique (plastiques, caoutchoucs synthétiques, polyester, etc.). Ils ont un poids moléculaire élevé et une structure plus complexe que les substances inorganiques.

Enfin, il existe plus de 25 millions de substances organiques.

Ceci n’est qu’un aperçu superficiel des substances organiques et inorganiques. Plus d'une douzaine d'ouvrages scientifiques, d'articles et de manuels ont été rédigés sur chacun de ces groupes.

Composés inorganiques - vidéo