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2.1: 元素周期表和有机元素
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2.1: 元素周期表和有机元素

元素是物质的最小单位,不能通过化学过程进一步分解。地球上已知的元素有118种,但并非所有这些元素都是自然存在的,对生命至关重要的元素更少。生命物质主要由碳、氮、氢和氧组成,还有少量的钙、磷、钾和硫等其他元素。其他元素也是生命所必需的,但只是微量的。

元素周期表提供有关元素物理和化学性质的信息

周期表根据元素的物理和化学性质来组织元素。元素的原子序数与原子核中的质子数相对应,元素周期表中的每一个方格还提供了元素的全名、化学符号和原子量。质子数提供了元素大小的信息,但它并不是周期表结构的唯一组织原则。元素根据其他物理和化学性质(如反应性、最外层电子的位置以及形成某种键的能力)被组织成列(组)和行(周期)。同一组(即柱)中的元素大小不同,但具有许多共同的化学性质。相比之下,同一时期的元素(即行)在尺寸上更为相似,其电子位于相似的位置,但其化学性质变化很大。

构成人体的主要元素和微量元素

地球上的所有生命都含有氧、碳、氢和氮元素。更准确地说,人体的96%是由这四种元素构成的。其余的4%主要由钙、磷、钾、硫、钠、氯和镁组成,按相对丰度排列。此外,有些元素对人类是必需的,但在人体内发现的含量不到0.01%;这些元素被称为微量元素。尽管微量元素的存在量很小,但它们对健康仍然至关重要。例如,铁在红细胞中起着至关重要的作用,有助于氧的结合,使其能够在整个循环系统中运输。铁过少会导致缺铁性贫血,其特征是缺氧引起的症状,包括疲劳、呼吸短促、虚弱和心律不规则。

有些元素对生物体有害

有些元素即使在小剂量下也会对健康产生有害影响。例如,汞是几种重金属中的一种,它们会根据受影响的组织,在小剂量下产生许多症状,并在大剂量下导致死亡。随着时间的推移,它会在多细胞生物的组织中积累,因此反复出现是一个值得关注的问题。利用生物方法去除环境中重金属污染物的新方法需要研究,既要了解污染物的化学性质,又要了解它们影响的第一批生物体的生物学特性。在重金属影响到像人类这样营养水平较高的有机体之前,它们通常在初级生产者的水平上进入食物网。


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