Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

2.1: Het periodiek systeem en de organisatorische elementen
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

This content is Free Access.

Education
The Periodic Table and Organismal Elements
 
Deze voice-over is door de computer gegenereerd
TRANSCRIPT

2.1: The Periodic Table and Organismal Elements

2.1: Het periodiek systeem en de organisatorische elementen

Overview

Elements are the smallest units of matter that cannot be broken down further by chemical processes. There are 118 known elements, but not all of these are naturally-occurring, and fewer still are essential for life. Living matter is composed primarily of carbon, nitrogen, hydrogen, and oxygen, with smaller amounts of other elements like calcium, phosphorus, potassium, and sulfur. Other elements are also necessary for life but only in trace amounts.

The Periodic Table Provides Information about the Physical and Chemical Properties of Elements

The periodic table organizes elements based on their physical and chemical properties. The atomic number of an element corresponds to the number of protons found in its nucleus, and each square in the periodic table also provides the full name, chemical symbol, and atomic weight of an element. The number of protons provides information about the size of an element, but it is not the only organizational principle underlying the structure of the periodic table. Elements are organized into columns (groups) and rows (periods) based on other physical and chemical properties, such as reactivity, the location of their outermost electrons, and the ability to make certain types of bonds. Elements in the same group (i.e., column) vary in size but have many chemical properties in common with one another. By contrast, elements in the same period (i.e., row) are more similar in size and have their electrons located in a similar place, but vary greatly in their chemical properties.

Major Elements and Trace Elements Make up the Human Body

All life on Earth contains the elements oxygen, carbon, hydrogen, and nitrogen. More precisely, 96% of the human body is made up of these four elements. The remaining 4% is composed primarily of calcium, phosphorus, potassium, sulfur, sodium, chlorine, and magnesium, in order of relative abundance. Further, some elements are essential for humans but are found in the body in amounts of less than 0.01%; these are called trace elements. Even though they are only present in small amounts, trace elements are still critical for health. Iron, for example, plays an essential role in red blood cells, helping to bind oxygen so that it can be transported throughout the circulatory system. Too little iron can result in iron-deficiency anemia, which is characterized by symptoms that stem from a lack of oxygen, including fatigue, shortness of breath, weakness, and irregular heart rhythms.

Some Elements Are Harmful to Living Organisms

Some elements have detrimental health effects even in small doses. Mercury, for example, is one of several heavy metals that can produce a number of symptoms in small doses—depending on the tissue that is affected—and causes death in larger doses. It can accumulate in the tissues of multicellular organisms over time, so repeated exposure is a concern. Novel ways of removing heavy metal contaminants from the environment using biological methods—bioremediation—requires research to understand both the chemistry of the contaminants and the biology of the first organisms that they affect. Heavy metals often enter the food web at the level of primary producers before they affect organisms at higher trophic levels such as humans.

Overzicht

Elementen zijn de kleinste eenheden materie die niet verder kunnen worden afgebroken door chemische processen. Er zijn 118 elementen bekend, maar deze komen niet allemaal van nature voor, en nog minder zijn essentieel voor het leven. Levende materie bestaat voornamelijk uit koolstof, stikstof, waterstof en zuurstof, met kleinere hoeveelheden andere elementen zoals calcium, fosfor, kalium en zwavel. Andere elementen zijn ook nodig voor het leven, maar alleen in sporenhoeveelheden.

Het periodiek systeem geeft informatie over de fysische en chemische eigenschappen van elementen

Het periodiek systeem organiseert elementen op basis van hun fysische en chemische eigenschappen. Het atoomnummer van een element komt overeen met het aantal protonen dat in de kern wordt gevonden, en elk vierkant in het periodiek systeem geeft ook de volledige naam, het chemische symbool en het atoomgewicht van een element weer. Het aantal protonen geeft informatie over de grootte van een element, maar het is niet het enige organisatorische principede onderliggende structuur van het periodiek systeem. Elementen zijn georganiseerd in kolommen (groepen) en rijen (perioden) op basis van andere fysische en chemische eigenschappen, zoals reactiviteit, de locatie van hun buitenste elektronen en het vermogen om bepaalde soorten bindingen te maken. Elementen in dezelfde groep (dwz kolom) variëren in grootte, maar hebben veel chemische eigenschappen met elkaar gemeen. Daarentegen zijn elementen in dezelfde periode (dwz rij) meer vergelijkbaar in grootte en hebben hun elektronen zich op een vergelijkbare plaats, maar variëren ze sterk in hun chemische eigenschappen.

Belangrijke elementen en sporenelementen vormen het menselijk lichaam

Al het leven op aarde bevat de elementen zuurstof, koolstof, waterstof en stikstof. Preciezer gezegd, 96% van het menselijk lichaam bestaat uit deze vier elementen. De overige 4% bestaat voornamelijk uit calcium, fosfor, kalium, zwavel, natrium, chloor en magnesium, in volgorde van relatieve overvloed. Verder zijn sommige elementen essentieel voor mensen, maar are in het lichaam aangetroffen in hoeveelheden van minder dan 0,01%; dit worden sporenelementen genoemd. Hoewel ze slechts in kleine hoeveelheden aanwezig zijn, zijn sporenelementen nog steeds cruciaal voor de gezondheid. IJzer speelt bijvoorbeeld een essentiële rol in rode bloedcellen en helpt zuurstof te binden zodat het door de bloedsomloop kan worden getransporteerd. Te weinig ijzer kan leiden tot bloedarmoede door ijzertekort, die wordt gekenmerkt door symptomen die voortkomen uit zuurstofgebrek, waaronder vermoeidheid, kortademigheid, zwakte en onregelmatige hartritmes.

Sommige elementen zijn schadelijk voor levende organismen

Sommige elementen hebben zelfs in kleine doses schadelijke gevolgen voor de gezondheid. Kwik is bijvoorbeeld een van de vele zware metalen die in kleine doses een aantal symptomen kunnen veroorzaken - afhankelijk van het aangetaste weefsel - en in grotere doses de dood kunnen veroorzaken. Het kan zich na verloop van tijd ophopen in de weefsels van meercellige organismen, dus herhaalde blootstelling is een punt van zorg. Nieuwe manieren om zwaar metaal te verwijderen contaminanten uit de omgeving met behulp van biologische methoden - bioremediatie - vereist onderzoek om zowel de chemie van de verontreinigingen als de biologie van de eerste organismen die ze aantasten te begrijpen. Zware metalen komen vaak in het voedselweb terecht op het niveau van de primaire producenten voordat ze organismen op hogere trofische niveaus, zoals mensen, aantasten.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter