Жоспар I.Кіріспе Оттегі II.Негізгі бөлім Оттектің активті формалары Антиоксиданттар жайлы түсінік III.Қорытынды Маңызды антиоксиданттар Пайдаланылған әдебиеттер
Кіріспе
Оттегі (латынша Oxygenium), O – элементтердің периодты жүйесінің VI-тобындағы химиялық элемент. Реттік нөмірі 8, атом массасы 15,999. Оттегі –химияның ең маңызды элементі және Жер бетіндегі көптеген тірі ағзалардың тыныс алуын қамтамасыз етеді. Оттегісіз біз бірнеше минут қана өмір сүре аламыз. Жасушалар мен талшықтар өмір тіршілігіне қажетті өздеріндегі энергияны босата отырып, органикалық заттарды тотықтыру үшін оттегіні пайдаланады. Оттегінің физиологиялық әсері өте көп қырлы, алайда, оның емдік әсерінде маңызды рөлді ағза талшықтардағы оттегі жетіспеушілігін орнына қайта келтіру қабілеті атқарады. Адам ағзасының барлық мүшелері мен талшықтары қалыпты жұмыс істеуі үшін біздің айналамыздағы ауаның құрамында кем дегенде 21% таза оттегі болуы керек. Үлкен қала – бұл өте жылдам өмір ырғағы (біз күн сайын энергия жоғалтамыз), газдалған ауа (созылмалы гипоксия)! Ірі мегаполис тұрғындарының оттегіне мұқтаждықтары орасан зор. Экологиялық ахуалдың жалпы деңгейде нашарлауы ірі қалаларда ауадағы таза оттегі мөлшері кейде 10-12%-дан артпауына алып келді. Осының салдарынан гипоксия (оттегі жетіспеушілігі) туындайды.
Оттегінің алынуы
Оттегін өнеркәсіпте ауаны қысып сұйылтады да, азот пен оттегінің қайнау температураларының айырмашылығына қарай буландырып бөліп алады. Осылайша алынған оттегі көгілдір түсті баллондарда сақталады, себебі сұйық оттегі ашық-көгілдір түсті болады. Ал зертханалық алу әдістері кейбір оттегіге бай күрделі қосылыстарды айыруға негізделген. Тұрмыста жиі қолданылатын «марганцовканы» айыру. Ол үшін құрғақ сынауыққа аздаған түйірлерін салып, оның аузын газ шығатын түтігі бар тығынмен жауып қыздырамыз. Сонда мына реакция жүреді: Шоқтанған шырпыны түтіктің аузына апарсақ, ол лап етіп жанады, себебі оттегі жануды қолдайтынын сендер бұрыннан білесіңдер. Калий хлоратын айыру. Бұл реакцияның жүруін тездету үшін марганец (IV) диоксидін (өршіткі) қосамыз, сонда оттегі көп мөлшерде бөліне бастайды: Өршіткі - реакцияның жылдамдығын өзгертетін, бірақ өзі жұмсалмайтын зат (МnO2 — өршіткі (катализатор)). Бөлінген оттегін екі әдіспен жинауға болады. Ауадан сөл ауыр болғандықтан (Мr(O2)=32, Мr(ауа)=29) ауаны ығыстыру арқылы. Суда нашар еритіндігінен суды ығыстыру арқылы жинау.
Оттегін сынап (II) оксидін (HgO) айырып ағылшын ғалымы Д. Пристли алған (1774). Газдарды зертханада жинайтын құрал газометр деп аталады. Ол қалың қабырғалы шыныдан жасалған екі бөлімнен тұратын ыдыс, оның сол жағында табанына жақын жерде (1) және оң жақ иығында (2) тығындалатын екі тесігі бар. Ал үстіңгі бөлігі (тубус) ұзын түтікті құйғы сияқты болып жасалған, ол астыңғы бөлігіне кигізілген. Оған газ жинау үшін тубустың шүмегін (А) ашып сумен толтырамыз. Одан кейін тубустың шүмегін жауып, астыңғы тығынға кигізілген шүмекті ашамыз да, осы жерден оттегін жібереміз, ол суды ығыстырып шығарады. Газды жинап болғаннан кейін астыңғы шүмекті жабамыз. Тәжірибеге оттегі керек болғанда тубустың шүмегін ашамыз, одан аққан су оттегін ығыстырады, ол жоғары оң жақ, иықтағы шүмектен (Б) шығады, оны бір ыдысқа жинап алу керек .
Оттегінің қасиеттері
•Физикалық қасиеттері
Оттегі (O2) түссіз, суда аз еритін (20°С-та судың 100 көлемінде 3,1 көлем O2 ериді) газ күйіндегі зат. Қалыпты жағдайда (0°С, 1 атм=101,3 кПа) 1 л оттегінің салмағы 1,43 г, ал 1 л ауа - 1,29 г болады.
•Химиялық қасиеттері
Оттегі қыздырған кезде көптеген заттармен әрекеттеседі, бұл үдеріс жану деп аталады, ол жылу мен жарықты бөле жүреді.
Жай заттармен әрекеттесуі
Бейметаллдармен әрекеттесуін көру үшін оттегі толтырылған сынауыққа көмірдің түйірін салсақ, ол жарқырап жана бастайды: С + O2 = СO2
Түзілген көмірқышқыл газын әк суына жіберсек оның лайланатыны сендерге белгілі. Бұдан басқа күкірт, фосфор, т.б. бейметалдар да оттегінде жанады: S + O2 = SO2 4Р + 5O2 = 2Р2O5
Кейбір металдар да оттегінде жанып оксидтер түзеді. Мысалы, оттегімен толтырылған сынауыққа магний ұнтақтарын сепсек, оның жарқырап жанғанын көруге болады. 2Mg + O2 = 2МgО
Болат сымның ұшына кішкентай көмір түйірін шаншып алып, оны тұтатып оттегімен толтырылған ыдысқа салсақ жанған көмірден бөлінген жылудың әсерінен темір жана бастайды. ЗFе + 2O2 = Fе3O4 (FеO•Fе2O3)
Элементтер оттегімен әрекеттесіп оксидтер түзеді, бұл тотығу үдерісі. Оксидтер дегеніміз молекула құрамы екі элементтен тұрып, оның бірі оттек болатын күрделі заттар.
Оксидтерді атағанда элемент таңбасынан кейін жақшаның ішіне валенттілігі көрсетіледі де оксиді деген сөз қосылады. Мысалы, SO2 - күкірт (IV) оксиді, SО3 күкірт (VI) оксиді. Халықаралық номенклатура (атау әдісі) бойынша оксидтердің құрамындағы элемент атомдарының сандары грек сандарымен көрсетіліп аталады: CO - кеміртек монооксиді, СО2 - көміртек диоксиді, МnO2 - марганец диоксиді, Мn2O7 - димарганец гептаоксиді.
Күрделі заттармен әрекеттесуі
Кейбір крделі заттар да оттегінде жанып оксидтер береді, мысалы, тамақ пісіргенде ас үйдегі газ пешінде қолданылатын пропанның (С3Н8) жануы: С3Н8+ 5O2 = ЗСO2+ 4Н2O
Автогендік әдіспен металдарды кесу мен жалғауда мына реакция жүреді: 2С2Н2 + 5O2 = 4СO2+ 2Н2O
Металлургия өндірісінде өртеу пештерінде күрделі заттардың тотығу реакциялары жүреді: 2ZnS+3O2 = 2ZnO + 2SO2 Cu2S + 2O2 = 2CuO + SO2
Сонымен, оттегі жай және күрделі заттармен әрекеттескенде жану реакциялары жүріп, нәтижесінде әр түрлі оксидтер түзіледі.
Оттегінің табиғаттағы айналымы және қолданылуы
Табиғатта оттегі негізінен фотосинтез нәтижесінде түзіледі, ол жапырақтарда және теңіз балдырларында жүретін үдеріс. 6СO2 + 6Н2O → С6Н12O6 + 6O2↑
Осы оттегімен адамдар мен жануарлар тыныс алады, одан басқа жер қыртысындағы минералдар түзіледі. Табиғатта оттегінің қатысуымен тоттану, шіру, aшy сияқты бүліну үдерістері де жүріп жатады. Оттегінін, атмосферадағы қоры 1,5•1015 т, оның 1•1010 тоннасы жану үшін жұмсалады. Тыныс алу жеке ағзаның өмірі үшін, ал шіру - эволюция (даму) үшін маңызды үдерістер. Оттегінің қолданылуы оның қасиеттеріне негізделген.
Оттектң активті формалары
•ОН, О2-∙ ,Н2О2 және ОNOO• қосылыстары оттектің активті формалары деп аталады (ОАФ). Активті радикалдар әсерінен биомакромолекулаларды сақтайтындай жасушада бірнеше қорғаныс амалдары болады.
4 – сурет . О2 молекуласының ағзадағы оптимальді концентрациясы
4 – суретте жасуша тіршілігі үшін оптимальді болып табылатын О2 концентрациясы келтірілген. В аймағында концентрацияның сақталуына келесі физиологиялық факторлар септігін тигізеді: ағзаның белсенді қалыптан тыныштық күйге ауысқандағы қантамырлардың тарылуы, өкпе вентиляциясының төмендеуі. Демалу процесін О2+АН2+АДФ+Н3РО4→А+ Н2О+АТФ (2) Мұндағы АН2 –субстрат А- тотығу өнімі Пайдалы жұмыс кезіндегі механизм реакциясын АТФ → АДФ+ Н3РО4+ жұмыс (3) теңдеуімен өрнектейтін болсақ, тыныштық күйінде (3) реакция аз жүретінін, сондықтан (2) реакциядағы О2–ге деген сұраныс та төмендейтінін көреміз. Олай болса О2 мөлшерінің шамадан артып кетпеуі үшін капиллярлар тарылып, О2 тасымалы да бәсеңдейді. Физиологиялық қорғаумен қатар, жасуша ішінде биохимиялық қорғаныс әрекеттері де болады. Бұған демалу және АТФ синтезі арасындағы қабысудың әлсізденуін келтіруге болады. АДФ-ті фосфорлеу мен демалу процесі арасындағы қабысу механизмі:
демалу →∆μ Н+ → АТФ синтезі (4)
тыныштық күйде (3) реакция аз жүретіндіктен АДФ концентрациясы АТФ синтезін лимиттеуші фактор болып табылады. Ал бұл өз кезегінде ∆μ Н+ шамасын тым арттырып , демалудың қарқынды жүруін тежейді [3]. Қандай да қорғаныс амалдары болмағанымен жасушада аз мөлшерде ОАФ пайда болып отырады. Осы кезде оларды бейтараптап отыратын жасуша ферменттері іске қосылады. Кейбір ағза ферменттерінің жұмысымен келесі реакция теңдеулері арқылы танысуға болады
Озон
Оттегі табиғатта екі түрлі жай зат күйінде кездеседі, оның бірі O2, екіншісі O3, ол озон деп аталады. Енді озонмен жете таныссақ, озон найзағай ойнағанда ауада пайда болады. Сонда электр зарядының әсерінен мына реакция жүреді: 3O2 → 2O3 Озон(грек. ozon – аңқығыш) – оттегінің аллотропиялық түр өзгерісі. Химиялық формуласы О3. Түсі қою көк, өткір иісті газ,ал сұйық озон күлгін көк; балқу t – 192,7°С, қайнау t – 112°С. Суда ерігіштігі 0,394 г/л (0°С-та). Озонды 1785 жылы голландия физигі М. ван Марум ашқан. Озон тұрақсыз, өздігінен жылу бөліп, оттекке айналады. Күшті тотықтырғыш, алтын мен платинадан басқа барлық металдарды тотықтырып, кейбір органикалық және бейорганикалық қосылыстарға әсер етіп, озонидтер түзеді. Озонды иод-крахмал қағазының түсінің өзгеруі бойынша анықтайды: O3+ +2KІ+H2O=І2(көк)+O2+2KOH. "Кәдімгі оттек О2 КІ-мен реакцияға түспейді. Табиғатта озон найзағай жарқылдаған кезде және кейбір органикалық заттар тотыққанда түзіледі (Озоносфера қабаты). Таза озон – улы, микроорганизмдерді өлтіреді, сол себепті суды, ауаны дезинфекциялауда, күшті тотықтырғыш болғандықтан қағаз ағартуда, т.б. қолданылады. Озонның газ күйі — диамагнитен, ал сұйық күйі — слабопарамагнитен.
Бір элементтің бірнеше жай зат күйінде болу құбылысы аллотропия деп аталады. Озонның формуласы О3, салыстырмалы молекулалық массасы 48, оттегінен 1,5 есе ауыр (48 : 32 = 1,5), суда аз еритін, -112°С-да қайнайтын, -193°С-да балқитын газ күйінде қою-көк түсті, ал қатты күйінде көктен қара-күлгін түске дейін боялады.
Физикалық қасиеттері
•Молекулалық массасы — 47,998 а.е.м. •183 °C-ғы сұйықтықтың тығыздығы — 1,71 г/см³ •Қайнау температурасы — −111,9 °C. •Балқу температурасы— −197,2 ± 0,2 °С .
Озонның химиялық қасиеттері
Озон оттегіне қарағанда химиялық белсенді зат. Ол тіпті алтын, күміс, платина сияқты асыл металдарды да тотықтыра алады (7-кесте). 6Ag + O3 = 3Ag2O
Нөсер жаңбырдан кейін орманға барсақ, онда ауа тазарып дем алу жеңілдейді, себебі ауада пайда болған озон айырылып, ауаны тазартады. Озонның атмосферадағы мөлшері өте аз - 0,004%. О3 → O2 + "О"
Озоннан молекулалық және атом күйіндегі оттек бөлінеді, соңғысы күштірек тотықтырғыш, ауадағы бактерияларды жояды. Озон осы қасиетіне қарай ауыз суды, құдыктарды, өндірістік сарқын суларды тазарту үшін (залалсыздандыру) және ағартқыш зат ретінде қолданылады. Атмосфераның жоғары қабатында, жерден 25 км биіктікте (стратосферада) күн сәулесінің әсерінен жерді қорғап тұратын өте жұқа озон қабаты әр түрлі кері әсерлердің салдарынан «тесіліп», сол жерлерден күннің ультракүлгін сәулелері жер бетіне жетіп, ондағы әр түрлі табиғи апаттарға әкеліп соғады. Олар: жер бетінің температурасының біртіндеп артуы, мәңгілік мұздақтар мен мұхиттардағы мұзтауларының еруі, терінің қауіпті ісігі көбейеді. Озонды зертханада озонатор деп аталатын құралда алуға болады. Оттегі мен озонның салыстырмалы сипаттамалары Оттегі (O2)Озон (O3) Ауадан сәл ауыр, () түссіз, иіссіз, суда нашар еритін газ (20°С-да судың 100 көлемінде оттегінің 3 көлемі, ал 0°С-да 5 көлемі ериді. Тыныс алу, жану, тотығу, шіру үдерістеріне қатысады.Ашық көк түсті өзіне тән иісі бар, суда жақсы еритін, ауадан 1,655 есе, оттегіден 1,5 есе ауыр газ. Озон оттегіне қарағанда химиялық белсенділігі жоғары зат, бактерицидтік, ағартқыштық қасиеттері бар. Ол озонның ыдырауы нәтижесінде атом күйіндегі оттек бөлінуімен түсіндіріледі: O3 ↔ O2 + "O". Концентрациясы 10-5%-дан артқанда улы болады.
Антиоксиданттар жайлы түсінік
Биологиялық мембраналардың липидтік қос қабатының тотығу процесі адам ағзасында әр түрлі патологияларға бастама болады. Қазіргі таңда осы зиянды реакциялар тізбегін тежеу үшін антиоксиданттық белсенділігі айқын байқалатын флавоноидтар класының қосылыстарын қолдану кеңінен етек алуда. Белсенділігі жоғары, өзіндік құны төмен болып келетін флаван туындыларын республикамыздың фармацевтикалық өндіріске ендіру - актуалды мәселелер қатарына жатады. Антоцианидтер көбінесе гүл жапырақтарында (антоцианидиндердің гликозидтері) кездеседі. Олар көп жағдайда гүлдердің қызыл, ал қызыл, қызғылт, ақшыл көк және көк түстерін береді .
Антиоксидантты қорғаныш
Аталған заттар концентрациясын төмендететін қосылыстар антиоксиданттар функциясын атқарады. Антиоксиданттар эндогенді және экзогенді болып екіге бөлінеді.
Осыған байланысты ағзада қорғаныс қызметін атқаратын эндогенді антиоксиданттар да гидрофильді және гидрофобты болып бөлінеді. Гидрофильді эндогенді антиоксиданттар: СОД ферменті – О2— концентрациясын азайтады, соның есебінен Fe3+- катионы Fe2+- катионына тотықсыздануы азая түседі. Каталаза және глутатионпероксидаза ферменттері Н2О2-ні жояды. Комплексондар – Fe иондарын байлап қалатын қосылыстар. Гидрофобты эндогенді антиоксиданттар: Фосфолипаза және глутатионпероксидаза ферменттері мембранадағы липидтердің тотығу процесінің тармақталуын тоқтатады. «Липидті антиоксиданттар» - фенолдың туындылары (Витамин Е, убихинон, т.б.) Fe2+-пен полярлы комплекстер түзетін қосылыстар, олар полярлы болғандықтан май қабатына кірмей Fe2+-ті ұстап қалады. Ағзаның қорғаныштық қызметін атқарушы эндогенді антиоксиданттар патология терең етек алғанда тотығу процесіне әлсіз қарсылық білдіреді. Мұндай жағдайда ағза антиоксиданттардың көп мөлшерін қажет етеді. Антиоксиданттық қасиет көрсететін ағзада синтезделмейтін қосылыстар – экзогенді антиоксиданттар деп аталады. Липидтердің пероксидті тотығу процесі ашылып зерттелгеннен бері ғалымдар экзогенді антиоксиданттардың түр-түрін ашты. Белсенді зерттеуде экзогенді антиоксиданттарға келесі талаптар қойылады: •ағзаға улы әсері болмау; •өзіндік құны барынша төмен болу; •тотығу процесін тез арада тежеу.
Фенолдар (гидроксибензолдар) – ерекше қасиетке ие органикалық заттар классы. Фенолдарға ароматты сақинамен байланысқан бір немесе бірнеше ОН- топтан тұратын қосылыстар жатады. Фенол және оның туындылары жануар мен өсімдік жасушаларында антиоксиданттық қасиет көрсетеді, тағам өндірісінде консерванттар ретінде қолданылады.
Маңызды антиоксиданттар
Антиоксиданттарды практикада кеңінен қолданады.Тотығу процестері тағам өнімдерінің бұзылуына(майлардың құртылуына, витаминдердің бұзылуына) әкеледі,механикалық беріктіктің әлсіреуіне және полимерлердің түстерінің өзгеруіне(каучук, пластмассалар және т.б.) әкеледі.Құрамында майлары мен витаминдері бар тағам өнімдерінің тұрақтылығын арттыру үшін табиғи- альфа-токоферол(Е витамині), нордигидрогваярет қышқылы және т.б., синтетикалық-галл қышқылының пропил және додецил эфирлері, бутилокситолуол,ионол және тағы да басқа заттар қолданылады. РадикалдарНегізгі көзіЗиянды реакция
Органикалық заттардың жартылай тотығуы Кесте 3. Ағзаға түскен оттегінің әртүрлі мақсаттарға жұмсалуы
Супероксид радикалының түзілуі: НАДФН +2O2→ НАДФ+ + 2О2•- +H+ (7) O2•- радикалының тағдыры қалыпты жағдайда ағзада келесі реакциямен шешіледі: 2O2•- +2H+→ H2O2→ H2O +1/2O2 (8) O2•- радикалының сутектің асқын тотығына айналу реакциясында катализатор рөлін супероксиддисмутаза(СОД)ферменті атқарады. H2O2 – фагоцит-жасушалар үшін керек қосылыс.Фагоциттер одан бактериялар жасушаларын құртатын гипохлорид-анионды синтездейді: H2O2 +Cl-→ H2O + ClO- (9) Cl- ағзада тұздар күйінде болады. H2O2-нің артық мөлшері келесі реакциялар арқылы ағзадан шығарылады: H2O2 +2GSH глутатионпероксидаза 2H2O + GSSG (10) 2H2O2 каталаза 2H2O + O2 СОД-тың активтілігінің төмендеуі,Fe-ді қан плазмасында ұстап тұратын ферментті жүйелердің бұзылуы патологияны туғызады.Осы жағдайда O2 ағза үшін зиянды реакцияларға түседі: Fe2+ + H2O2→ Fe3+ +OH- + HO•(11) Fe2+ + ClO- + H+→ Fe3+ + Cl- + HO• (12) Фагоцит жасушаларында өтетін (11),(12) реакциялар нәтижесінде өте активті, әрі ағзадағы органикалық полимолекулалар үшін өте қауіпті HO- гидроксил-радикалы түзіледі.
Г Л О С С А Р И Й
Оттегі –химияның ең маңызды элементі және Жер бетіндегі көптеген тірі ағзалардың тыныс алуын қамтамасыз етеді.
Озон(грек. ozon – аңқығыш) – оттегінің аллотропиялық түр өзгерісі.
Комплексондар – Fe иондарын байлап қалатын қосылыстар.
Фосфолипаза және глутатионпероксидаза ферменттері мембранадағы липидтердің тотығу процесінің тармақталуын тоқтатады.
Липидті антиоксиданттар - фенолдың туындылары (Витамин Е, убихинон, т.б.)
Экзогенді антиоксиданттар антиоксиданттық қасиет көрсететін ағзада синтезделмейтін қосылыстар .
Фенолдар (гидроксибензолдар) – ерекше қасиетке ие органикалық заттар классы.
Пайдаланылған әдебиеттер
1.Ә.Қ.Патсаев, С.Ж. Жайлау "Органикалық химия негіздері”, Алматы, "Білім”, 1996ж.,420б. 2.М.Е. Есқайыров, Е.Н. Әзірбаев Органикалық химия. Алматы: Мектеп 1981ж. 3.И.М. Грандберг "Органическая химия”, Москва 1,2 том. 2001ж 4.Интернет «Google.kz»
