tanulási célok
- írja le a kémia hozzájárulását az orvostudományhoz.
- ismertesse, hogyan járult hozzá a kémia a modern mezőgazdaság sikeréhez.
- sorolja fel, hogy a kémia hogyan járult hozzá az anyagok fejlesztéséhez.
kémia az orvostudományban
hogyan járult hozzá a kémia az orvostudományhoz?
a Diabetes mellitus Olyan betegség, amelyet a szervezet képtelen használni a glükózt (az asztali cukor egyik összetevője). Glükózra van szükség ahhoz, hogy biokémiai energiát biztosítson a test összes sejtje számára. Amikor a szervezet nem tud energiát termelni glükóz felhasználásával, elkezdi lebontani a zsírt és a fehérjét, hogy biztosítsa a szükséges energiát, ami végül halálhoz vezet.
a cukorbetegség annak az eredménye, hogy a hasnyálmirigy elveszíti az inzulin előállításának képességét, amely fehérje segíti a glükóz bejutását a sejtekbe, és biokémiai energiához használható. A cukorbetegség megértését körülvevő puzzle kulcsfontosságú darabja akkor jött, amikor Frederick Sanger, egy brit biokémikus kísérleteket végzett, amelyek megadták neki az inzulin molekula szerkezetét. Sanger alapvető kémiai technikákat és reakciókat alkalmazott, és tizenkét évig tartott a kutatás befejezése. Ma a megközelítésén alapuló automatizált eszközök néhány nap alatt elvégezhetik ugyanazt az elemzést. Sanger 1958-ban kémiai Nobel-díjat kapott inzulin Kutatásáért.
a kémia jelentősen hozzájárult az egészségügyi ellátáshoz. Az új gyógyszerek kifejlesztése magában foglalja az új vegyületek kémiai elemzését és szintézisét. Számos közelmúltbeli televíziós műsor hirdeti a vegyészek által gyártott új gyógyszerek nagy számát.
1. ábra. Gyógyszer a betegség kezelésére.
egy új gyógyszer kifejlesztése hosszú és bonyolult. Meg kell vizsgálni a betegség kémiáját, valamint azt, hogy a gyógyszer hogyan befolyásolja az emberi testet. A gyógyszer jól működik az állatokban, de nem az emberekben. A száz gyógyszer közül, amelyek úgy néznek ki, mintha segítenek egy betegség kezelésében, csak egy kis maroknyi valóban biztonságosnak és hatékonynak bizonyul.
a kémia hozzájárul a sebészeti anyagok (varratok, műbőr és steril anyagok) előkészítéséhez és felhasználásához. A mai műtétekben használt varratokat nem kell eltávolítani, mert az egyszerűen feloldódik a testben egy idő után. A szív és más típusú műtétek helyettesítő erei gyakran olyan vegyi anyagokból készülnek, amelyek nem reagálnak a szövetekkel, így a test nem utasítja el őket. A mesterséges bőr az égési betegek emberi bőrének helyettesítésére használható.
2.ábra. Sebészeti eljárás.
a klinikai laboratóriumi vizsgálatok sokféle kémiai technikát és műszert használnak az elemzéshez. A klinikai laboratóriumi vizsgálatok lehetővé teszik a gyakran feltett kérdések megválaszolását, például: “magas a koleszterinszintje?”és” van cukorbeteg?”A laboratóriumi vizsgálatok egy része egyszerű technikákat alkalmaz. Más folyamatok összetett berendezéseket és az adatok számítógépes elemzését foglalják magukban annak érdekében, hogy nagyszámú betegmintán méréseket végezzenek.
3.ábra. Vérminták laboratóriumi vizsgálatokhoz.
a kémiai fejlemények miatt laboratóriumi vizsgálatok érkeztek a helyi drogériába vagy élelmiszerboltba. A vércukorszintjét egy egyszerű hordozható eszközzel tesztelheti, amely kémiai tesztet végez a vérmintán, és megmondja, hogy mennyi glükóz van jelen, lehetővé téve a cukorbetegek számára, hogy szabályozzák, hogy mennyi inzulint kell beadni (a kémiát az inzulin és az eldobható fecskendő előállítására is használják).a gyógyszer beadása).
4.ábra. Vércukor tesztelő eszköz.
összefoglaló
- a kémia számos alkalmazást talál az egészségügy területén.
- a gyógyszerek fejlesztése számos bonyolult kémiai folyamatot foglal magában.
- a kémia a műtét során használt anyagok létrehozására szolgál.
- sok laboratóriumi vizsgálat kémiai technikákon alapul.
gyakorlat
használja ezt a forrást a következő kérdések megválaszolásához:
http://www.scribd.com/doc/2187/Chemistry-and-medicines
- mi az antibiotikum?
- mit csinál egy fájdalomcsillapító?
- hogyan különbözik az antiszeptikum az antibiotikumtól?
Review
- milyen vegyi anyag hiányzik a cukorbetegségben?
- ki fedezte fel az inzulin szerkezetét?
- milyen két dolgot kell tanulmányozni egy új gyógyszer kifejlesztéséhez?
- soroljon fel két olyan területet, ahol a kémia segített a sebészeti betegeknek
- milyen vérvizsgálatot lehet elvégezni a helyi gyógyszertárban vásárolt anyag felhasználásával?
mezőgazdaság
hogyan segíti a kémia a növények sikerét?
tavasszal sokan kezdik el ültetni a kertjüket. Hirdetéseket látnak a katalógusokban, vagy megvásárolják a helyi üzlet kertészeti részét, hogy ötleteket kapjanak. A megfelelő helyet a kertben választják ki, magokat vagy növényeket helyeznek a talajba, majd a várakozást. Legyen szó akár egy kis otthoni kertről, akár egy nagy ezer hektáros gazdaságról, a kémia nagyban hozzájárul a termés sikeréhez.
a növényeknek három dologra van szükségük a jó növekedéshez: vízre, a talajból származó tápanyagokra és a ragadozók, például a rovarok elleni védelemre. A kémia mindhárom területen jelentős mértékben hozzájárult. A víztisztítás számos kémiai és fizikai technikát alkalmaz a sók és szennyeződések eltávolítására, amelyek szennyezik a talajt. A talaj kémiai elemzése lehetővé teszi a termelő számára, hogy megnézze, milyen tápanyagok hiányoznak, így hozzáadhatók. Tavasszal az élelmiszerboltok, a hardverboltok és a kertészeti központok nagy mennyiségű zsákot tartalmaznak, amelyek műtrágyákat és gyomirtókat tartalmaznak, amelyek gazdagítják a talajt és megtartják a nem kívánt növényeket. Ugyanezek az üzletek számos spray-t vagy szilárd kezelést is biztosítanak a rovarok számára, amelyek egyébként snacket fogyaszthatnak a növényeken.
5.ábra. Idaho búza mező.
víztisztítás
6.ábra. Sótalanító berendezés.
az édesvíz elengedhetetlen a jó növényekhez. A világ egyes területein elegendő eső van ennek a feladatnak a végrehajtásához. Más helyeken vizet kell biztosítani, hogy a növények növekedjenek. Világszerte az öntözés a mezőgazdasági területek mintegy 18% – át fedi le, és a növények mintegy 40% – át termeli. A világ számos részén a tisztább víz egyik fő forrását a sótalanítás folyamata biztosítja .
a tengervizet a sók eltávolítására kezelik, majd a keletkező vizet öntözésre lehet használni anélkül, hogy a talajt olyan anyagokkal szennyeznék, amelyek károsítják a növekvő növényeket.
talaj tápanyagok
7. ábra. Az ember vegyi anyagokat terjeszt a talajon.
a világ számos területén a talajban hiányzik az alapvető tápanyagok. Számos ásványi anyag, például a foszfor, a kálium, a kalcium és a magnézium nem elég nagy mennyiségben van jelen ahhoz, hogy jó növénynövekedést okozzon. A nitrogén rendkívül fontos a jó növények számára.
a talajelemzés különféle laboratóriumokban érhető el. A helyi egyetemi kiterjesztési szolgáltatások értékes információkkal szolgálhatnak a talaj összetételéről, és javaslatokat tehetnek a szükséges tápanyagok típusaira és mennyiségére vonatkozóan is. A műtrágyák megvásárolhatók és hozzáadhatók a talajhoz, hogy gazdagítsák és biztosítsák a növények jobb hozamát.
Rovarirtás
még akkor is, ha a növény jól növekszik, továbbra is fennáll a rovarok vagy kártevők károsodásának lehetősége. A rovar vagy kártevő elfogyaszthatja a termést, vagy károsíthatja azt addig a pontig, ahol nem fog jól növekedni. A hadseregférgek fertőzése jelentős károkat okozhat a kukoricában és a gabonafélékben. A levéltetvek és a boll weevils a gyapotnövények fő ragadozói. E kártevők elleni védekezés elmulasztása széles körű növénykárosodást és pénzügyi veszteséget okoz a gazdálkodónak.
vegyészek és más tudósok sokféle peszticidet fejlesztettek ki ezeknek a kártevőknek a kezelésére. Az alapvető megközelítés az, hogy a peszticid zavarja a kártevő valamilyen biokémiai folyamatát. Ideális esetben a peszticid nem befolyásolja más élő szervezeteket, de ez nem mindig így van. Nagyon fontos, hogy olvassa el a címkéket, és tartsa be az összes óvintézkedést a peszticidek használatakor.
összefoglaló
- a növényi tápanyagok nagyon fontosak a növény jó növekedéséhez.
- a talaj kémiai elemzése meg tudja mondani a gazdának vagy a kertésznek, hogy milyen tápanyagokra van szükség.
- a vegyészek számos olyan növényvédő szert fejlesztettek ki, amelyek elpusztítják a növényi ragadozókat, például a hadsereg féregét és a boll weevilt.
gyakorlat
használja ezt a forrást a következő kérdések megválaszolásához:
http://www.ncagr.gov/cyber/kidswrld/plant/nutrient.htm
- mi a makrotápanyag?
- mi a mikrotápanyag?
- soroljon fel két példát az egyes tápanyagfajtákra
- mit tesz ezek a tápanyagok a növény számára?
áttekintés
- soroljon fel három dolgot, amire a növényeknek szükségük van a jó növekedéshez.
- a gazdálkodásban felhasznált víz mekkora részét öntözéssel biztosítják?
- a növények hány százalékát termesztik öntözéssel?
- miért kell tápanyagokat adni a talajhoz?
- hogyan működnek a peszticidek?
anyagok
hogyan befolyásolja a kémia a ruháinkat?
a kémiai kutatások gyakran tele vannak meglepetésekkel. Az egyik ilyen meglepetés Stephanie Kwoleknek, a DuPont chemical company-nak érkezett. Egy polimerként ismert anyagon dolgozott. Ezek a vegyi anyagok már egy ideje jelen voltak, és új típusú textíliákhoz használták őket. Kwolek erős és merev kőolajterméket keresett. Olyan anyaggal állt elő, amely nem úgy nézett ki, mint az átlagos polimer. De játszott egy megérzést, és fonalat csinált belőle. Ennek az új anyagnak a merevsége körülbelül kilencszerese volt az akkori ismert polimerek bármelyikének. További kutatás és fejlesztés vezetett a Kevlar gyártásához, amely anyag ma már széles körben használatos a testpáncélban (lásd a fenti ábrát). Ezenkívül a Kevlar széles körben alkalmazható a versenyvitorlákban, az autógumikban, a fékekben és a tűzoltók által viselt tűzálló ruházatban.
Elektronika
9. ábra. Számológép folyadékkristályos kijelzővel.
a vegyészek részt vesznek az új anyagok tervezésében és gyártásában. A vegyészek által az utóbbi években felfedezett vagy kifejlesztett anyagok közé tartoznak a polimerek, kerámiák, ragasztók, bevonatok és folyadékkristályok. A folyadékkristályokat elektronikus kijelzőkben használják, mint az órákban és a számológépekben. A szilícium alapú számítógépes chip forradalmasította a modern társadalmat, és a vegyészek kulcsszerepet játszottak a tervezésben és a folyamatos fejlesztésben. Az alább látható számológép mind folyadékkristályos kijelzőt, mind chipeket használ a készülék belsejében.
szupravezetők
jelenleg számos vegyész dolgozik a szupravezetés területén. A szupravezetők olyan anyagok, amelyek 100% – os hatékonysággal képesek áramot vezetni, ami azt jelenti, hogy az elektromos átvitel során nem veszít energia, mint a hagyományos vezető anyagok, például a rézkábel esetében. A kihívás olyan anyagok tervezése, amelyek normál hőmérsékleten szupravezetőként működhetnek, szemben azzal, hogy csak nagyon alacsony hőmérsékleten képesek szupravezetésre.
ruházat
10.ábra. Nylon spatula.
a szálak, amelyek a ruháink anyagát alkotják, természetes vagy emberi gyártmányúak. A selyem és a pamut a természetes szálak példái. A selymet a selyemhernyó termeli, a gyapotot pedig növényként termesztik. Az ember által készített szövetek közé tartozik a nejlon, az orlon és számos más polimer. Ezek az anyagok kőolajtermékekben található szénhidrogénekből készülnek. A szintetikus polimereket cipőkben, esőkben és kempingekben is használják. A szintetikus szövetek általában könnyebbek, mint a természetesek, és kezelhetők, hogy vízállóbbak és tartósabbak legyenek.
az eredetileg textilként kifejlesztett anyagok sokféle más felhasználást találnak. A Nylon számos műanyag edényben található. Erejét és könnyű súlyát kihasználva a nejlon kötelek, halászhálók, sátrak és ejtőernyők alkotóeleme.
összefoglaló
- a vegyészek elektronikai, szupravezető, textilipari és egyéb alkalmazásokhoz gyártanak anyagokat.
gyakorlat
használja az alábbi linket a következő kérdések megválaszolásához:
http://library.thinkquest.org/C004179/nylon.htm
- ki fejlesztette ki a nylont?
- melyik cégnek dolgozott?
- sorolja fel a nejlon három tulajdonságát.
felülvizsgálat
- ki fejlesztette ki a Kevlar-t?
- hol használják a folyadékkristályokat?
- mi a szupravezető?
- miből készülnek a szintetikus polimerek?
fogalomtár
- sótalanítás: ez a folyamat biztosítja a tisztább víz fő forrását a világ számos részén.
- diabetes mellitus: Olyan betegség, amelyet a szervezet nem képes glükóz (az asztali cukor egyik összetevője) felhasználására.
- inzulin: Olyan fehérje, amely segíti a glükóz bejutását a sejtekbe, és biokémiai energiához használható.
- Kevlar: ma már széles körben használt anyag testpáncél. Szintén széles körben alkalmazható a versenyvitorlákban, autógumikban, fékekben és a tűzoltók által viselt tűzálló ruházatban.
- folyadékkristály: elektronikus kijelzőkben, például órákban és számológépekben használják.
- tápanyag: vitaminok és ásványi anyagok, amelyek lehetővé teszik a szervezet növekedését.
- nejlon: ember által készített szövet. Az anyag kőolajtermékekben található szénhidrogénekből készül. Számos műanyag edényben található. Erejét és könnyű súlyát kihasználva a nejlon kötelek, halászhálók, sátrak és ejtőernyők alkotóeleme.
- peszticid: vegyi anyagok, amelyek megölik a növényi ragadozókat. A növények növekedésének megőrzésére fejlesztették ki, a növényi ragadozók beavatkozása nélkül.
- szupravezető: olyan anyagok, amelyek 100% – os hatékonysággal képesek áramot vezetni, ami azt jelenti, hogy az elektromos átvitel során nem veszít energia, mint a hagyományos vezető anyagok, például a rézkábel esetében.