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2.1: Das Periodensystem und Organisationselemente
INHALTSVERZEICHNIS

 

PROTOKOLLE

2.1: Das Periodensystem und Organisationselemente

Überblick

Elemente sind die kleinsten Einheiten der Materie. Sie können durch chemische Prozesse nicht weiter zerlegt werden. Es gibt insgesamt 118 bekannte Elemente, die aber nicht alle in der Natur vorkommen. Nur wenige von ihnen sind auch wirklich lebensnotwendig. Lebende Materie besteht hauptsächlich aus Kohlenstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Kleinere Mengen anderer Elemente wie Kalzium, Phosphor, Kalium und Schwefel findet man jedoch ebenfalls in lebendigen Organismen. Es gibt jedoch auch noch weitere Elemente, welche lebensnotwendig sind. Sie kommen aber nur in sehr kleinen Mengen in Organismen vor.

Das Periodensystem zeigt Informationen über die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Elemente auf

Das Periodensystem ordnet die Elemente auf der Grundlage ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften ein. Die Ordnungszahl eines Elements entspricht der Anzahl der Protonen, die sich in seinem Kern bzw. Nucleus befinden. Jedes Feld im Periodensystem liefert auch den vollständigen Namen, das chemische Symbol und das Atomgewicht des jeweiligen Elements. Die Anzahl der Protonen gibt zwar Auskunft über die Größe eines Elements, ist aber nicht das einzige Organisationsprinzip, nach dem das Periodensystem strukturiert ist. Elemente werden in Spalten (Gruppen) und Zeilen (Perioden) organisiert, die auf anderen physikalischen und chemischen Eigenschaften basieren. Dazu gehört z.B. die Reaktivität. Sie beschreibt die Lage der äußersten Elektronen an einem Atom und die Fähigkeit, bestimmte Arten von Bindungen einzugehen. Elemente in der gleichen Gruppe (d.h. Spalte) variieren in ihrer Größe. Sie teilen sich aber in der Regel viele gemeinsame chemische Eigenschaften. Im Gegensatz dazu sind Elemente in der gleichen Periode (d.h. Zeile) ähnlich groß und haben ihre Elektronen an einem ähnlichen Ort, variieren aber stark bezüglich ihrer chemischen Eigenschaften.

Der menschliche Körper besteht aus Haupt- und Spurenelementen

Alles Leben auf der Erde enthält die vier Elemente Sauerstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff. Der menschliche Körper besteht zu 96% aus diesen vier Elementen. Die restlichen 4% bilden vor allem Kalzium, Phosphor, Kalium, Schwefel, Natrium, Chlor und Magnesium. In dieser Reihenfolge kommen sie auch absteigend gesehen relativ vor. Darüber hinaus sind einige Elemente für den Menschen essentiell, werden aber im Körper in Mengen von weniger als 0,01% vorgefunden. Man bezeichnet diese Elemente als Spurenelemente. Auch wenn sie nur in geringen Mengen vorkommen, sind Spurenelemente für eine gute Gesundheit von entscheidender Bedeutung. So spielt Eisen beispielsweise eine wesentliche Rolle bei der Bildung von roten Blutkörperchen. Es hilft, Sauerstoff zu binden, damit dieser durch den Blutkreislauf transportiert werden kann. Zu wenig Eisen im Körper kann zu einer Eisenmangel-Anämie führen. Diese zeichnet sich durch Symptome auf, die auf einen Sauerstoffmangel zurückzuführen sind. Das umfasst beispielsweise Müdigkeit, Kurzatmigkeit, Schwäche und unregelmäßige Herzrhythmen.

Einige Elemente sind für lebende Organismen gefährlich

Einige Elemente haben jedoch auch schon in geringen Dosierungen gesundheitsschädigende Auswirkungen. Quecksilber zum Beispiel ist eines von mehreren Schwermetallen, das auch kleinen Dosierungen eine Reihe von Beschwerden hervorrufen kann. Es ist dabei irrelevant, welcher Gewebeart das Quecksilber zugeführt wird. In größeren Dosen führt es zum Tod des Organismus. Es kann sich im Laufe der Zeit im Gewebe von mehrzelligen Organismen anreichern, so dass eine wiederholte Exposition zu einer Bedrohung für den Organismus werden kann. Neue Methoden zur Entfernung von Schwermetall aus der Umwelt mit biologischen Methoden erfordern Forschung, um sowohl die Chemie der Verunreinigungen als auch die Biologie der ersten Organismen, die davon betroffen sind, zu verstehen. Man bezeichnet dies als Bioremeditation. Schwermetalle gelangen oft auf der Ebene der Primärproduzenten in die Nahrungskette, bevor sie Organismen auf höheren trophischen Ebenen wie z. B. den Menschen beeinträchtigen.


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