cele kształcenia
- opis wkładu chemii w medycynę.
- opisz sposoby, w jakie Chemia przyczyniła się do sukcesu współczesnego rolnictwa.
- lista sposoby Chemia przyczyniła się do rozwoju materiałów.
Chemia w medycynie
jak chemia wniosła wkład w medycynę?
cukrzyca jest chorobą charakteryzującą się niezdolnością organizmu do korzystania z glukozy (składnika cukru stołowego). Glukoza jest potrzebna do zapewnienia biochemicznej energii dla wszystkich komórek ciała. Kiedy organizm nie może wytwarzać energii za pomocą glukozy, zaczyna rozkładać tłuszcz i białko, aby zapewnić potrzebną energię, ostatecznie prowadząc do śmierci.
cukrzyca jest wynikiem utraty przez trzustkę zdolności do wytwarzania insuliny, białka, które pomaga glukozie dostać się do komórek i być wykorzystywane do energii biochemicznej. Kluczowy element układanki wokół naszego zrozumienia cukrzycy przyszedł, gdy Frederick Sanger, Brytyjski biochemik, przeprowadził eksperymenty, które dały mu strukturę cząsteczki insuliny. Sanger używał podstawowych technik chemicznych i reakcji i zajęło dwanaście lat, aby zakończyć swoje badania. Dziś zautomatyzowane instrumenty oparte na jego podejściu mogą wykonać tę samą analizę w ciągu kilku dni. Sanger otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 1958 roku za badania nad insuliną.
Rozwój nowych leków obejmuje analizę chemiczną i syntezę nowych związków. Wiele ostatnich programów telewizyjnych reklamuje dużą liczbę nowych leków produkowanych przez chemików.
Rysunek 1. Lek do leczenia chorób.
rozwój nowego leku jest długi i skomplikowany. Należy zbadać chemię choroby, a także sposób, w jaki lek wpływa na ludzkie ciało. Lek może działać dobrze u zwierząt, ale nie u ludzi. Spośród stu leków, które wyglądają, jakby pomagały w leczeniu choroby, tylko niewielka garstka okazuje się być zarówno bezpieczna, jak i skuteczna.
Chemia przyczynia się do przygotowania i wykorzystania materiałów do operacji (szwy, Sztuczna skóra i materiały sterylne). Szwy stosowane w wielu operacjach dzisiaj nie muszą być usuwane, ponieważ po prostu rozpuszczają się w organizmie po pewnym czasie. Wymiana naczyń krwionośnych dla serca i innych rodzajów operacji są często wykonane z substancji chemicznych, które nie reagują z tkankami, więc nie zostaną odrzucone przez organizm. Sztuczna skóra może być używana do zastąpienia ludzkiej skóry u pacjentów z oparzeniami.
Rysunek 2. Zabieg chirurgiczny.
kliniczne badania laboratoryjne wykorzystują szeroką gamę technik chemicznych i oprzyrządowania do analizy. Kliniczne badania laboratoryjne pozwalają nam odpowiedzieć na Często zadawane pytania, takie jak ” Czy twój cholesterol jest wysoki?”i” czy masz cukrzycę?”Niektóre badania laboratoryjne wykorzystują proste techniki. Inne procesy obejmują kompleksowe wyposażenie i komputerową analizę danych w celu wykonania pomiarów na dużej liczbie próbek pacjentów.
ryc. 3. Próbki krwi do badań laboratoryjnych.
badania laboratoryjne pojawiły się w lokalnej aptece lub sklepie spożywczym ze względu na rozwój chemii. Poziom glukozy we krwi można sprawdzić za pomocą prostego przenośnego urządzenia, które przeprowadza test chemiczny na próbce krwi i informuje o ilości glukozy, co pozwala pacjentowi z cukrzycą regulować ilość insuliny do podania (chemia jest również używana do produkcji insuliny i jednorazowej strzykawki, która podaje lek).
ryc. 4. Urządzenie do badania stężenia glukozy we krwi.
podsumowanie
- Chemia znajduje wiele zastosowań w dziedzinie opieki zdrowotnej.
- rozwój leków wiąże się z wieloma skomplikowanymi procesami chemicznymi.
- Chemia służy do tworzenia materiałów stosowanych w chirurgii.
- wiele badań laboratoryjnych opiera się na technikach chemicznych.
praktyka
Użyj tego zasobu, aby odpowiedzieć na następujące pytania:
http://www.scribd.com/doc/2187/Chemistry-and-medicines
- co to jest antybiotyk?
- co robi środek przeciwbólowy?
- czym różni się środek antyseptyczny od antybiotyku?
Recenzja
- jakiej substancji chemicznej brakuje u chorego na cukrzycę?
- kto odkrył strukturę insuliny?
- jakie dwie rzeczy należy zbadać, aby opracować nowy lek?
- Wymień dwa obszary, w których chemia pomogła pacjentom chirurgicznym
- jakie badanie krwi można wykonać przy użyciu materiału zakupionego w lokalnej aptece?
Rolnictwo
jak chemia wspomaga sukces upraw?
wiosną wielu ludzi zaczyna sadzić swoje ogrody. Widzą reklamy w katalogach lub sklep ogrodniczy sekcji lokalnego sklepu, aby uzyskać pomysły. Wybiera się odpowiednie miejsce w ogrodzie, nasiona lub rośliny umieszcza się w glebie, a następnie czeka. Niezależnie od tego, czy jest to mały ogród domowy, czy duża farma o powierzchni tysiąca akrów, Chemia znacznie przyczynia się do sukcesu plonów.
rośliny potrzebują trzech rzeczy do dobrego wzrostu: wody, składników odżywczych z gleby i ochrony przed drapieżnikami, takimi jak owady. Chemia wniosła znaczący wkład we wszystkich trzech obszarach. Oczyszczanie wody wykorzystuje szereg technik chemicznych i fizycznych do usuwania soli i zanieczyszczeń, które zanieczyszczają glebę. Analiza chemiczna gleby pozwala hodowcy zobaczyć, jakich składników odżywczych brakuje, aby można je było dodać. Wiosną sklepy spożywcze, sklepy z narzędziami i centra ogrodnicze mają wysokie stosy toreb zawierających nawozy i chwastobójcze, które wzbogacają glebę i utrzymują niechciane rośliny. Te same sklepy zapewniają również szereg sprayów lub stałych zabiegów na owady, które w przeciwnym razie mogłyby przekąsić rośliny.
Rysunek 5. Idaho wheat field.
Oczyszczanie wody
Rysunek 6. Sprzęt do odsalania.
świeża woda jest niezbędna dla dobrych upraw. W niektórych rejonach świata jest wystarczająco dużo deszczu, aby wykonać to zadanie. W innych lokalizacjach należy zapewnić wodę, aby rośliny rosły. Na całym świecie nawadnianie obejmuje około 18% gruntów rolnych i produkuje około 40% upraw. Głównym źródłem czystszej wody w wielu częściach świata jest proces odsalania .
woda morska jest uzdatniana w celu usunięcia soli, a uzyskana woda może być następnie używana do nawadniania bez zanieczyszczania gleby materiałami, które szkodzą rosnącym roślinom.
Rysunek 7. Człowiek rozsiewa chemikalia na glebie.
w wielu rejonach świata gleba ma niedobór niezbędnych składników odżywczych. Wiele minerałów, takich jak fosfor, potas, wapń i magnez, może nie być obecnych w wystarczająco dużych ilościach, aby spowodować dobry wzrost roślin. Azot jest niezwykle ważny dla dobrych upraw.
analiza gleby jest dostępna w różnych laboratoriach. Lokalne usługi rozbudowy uczelni mogą dostarczać cennych informacji na temat składu gleby, a także przedstawiać sugestie dotyczące rodzajów i ilości potrzebnych składników odżywczych. Nawozy można kupić i dodać do gleby, aby ją wzbogacić i zapewnić lepszą wydajność upraw.
Zwalczanie owadów
nawet jeśli plon dobrze rośnie, nadal istnieje możliwość uszkodzenia owadów lub szkodników. Owad lub szkodnik może spożywać plon lub może go uszkodzić do momentu, w którym nie będzie dobrze rosnąć. Inwazja robaków może wyrządzić poważne szkody uprawom kukurydzy i zbóż. Mszyce i ryjkowce są głównymi drapieżnikami upraw bawełny. Brak kontroli tych szkodników spowoduje powszechne szkody w uprawach i straty finansowe dla rolnika.
chemicy i inni naukowcy opracowali szeroką gamę pestycydów, aby poradzić sobie z tymi szkodnikami. Podstawowym podejściem jest, aby pestycyd zakłócał niektóre procesy biochemiczne w szkodniku. Idealnie byłoby, gdyby pestycyd nie miał wpływu na inne żywe organizmy, ale nie zawsze tak jest. Bardzo ważne jest, aby przeczytać etykiety i przestrzegać wszystkich środków ostrożności podczas stosowania pestycydów.
podsumowanie
- składniki odżywcze roślin są bardzo ważne dla dobrego wzrostu roślin.
- Analiza chemiczna gleby może powiedzieć rolnikowi lub ogrodnikowi, jakie składniki odżywcze są potrzebne.
- chemicy opracowali wiele pestycydów, które zabijają drapieżniki roślin, takie jak robak wojskowy i Wołek boll.
praktyka
Użyj tego zasobu, aby odpowiedzieć na następujące pytania:
http://www.ncagr.gov/cyber/kidswrld/plant/nutrient.htm
- co to jest makroskładnik pokarmowy?
- co to jest mikroelement?
- Wymień dwa przykłady każdego rodzaju składników odżywczych
- co każdy z tych składników odżywczych robi dla rośliny?
przegląd
- Wymień trzy rzeczy, których uprawy potrzebują do dobrego wzrostu.
- ile wody zużywanej w rolnictwie dostarcza nawadnianie?
- jaka część upraw jest uprawiana przy użyciu nawadniania?
- dlaczego składniki odżywcze muszą być dodawane do gleby?
- jak działają pestycydy?
materiały
jak chemia wpływa na odzież, którą nosimy?
Badania chemiczne często są pełne niespodzianek. Jedną z takich niespodzianek była Stephanie Kwolek z firmy DuPont chemical company. Pracowała nad materiałem znanym jako polimery. Te chemikalia były już od jakiegoś czasu i były używane do nowych rodzajów Tekstyliów. Kwolek szukał mocnego i sztywnego produktu naftowego. Wymyśliła materiał, który nie wyglądał jak przeciętny polimer. Ale zagrała przeczucie i przerobiła je na nici. Ten nowy materiał miał sztywność około dziewięć razy większą niż którykolwiek ze znanych polimerów tamtych czasów. Dalsze badania i rozwój doprowadziły do produkcji Kevlaru, materiału obecnie szeroko stosowanego w kamizelkach kuloodpornych (patrz rysunek powyżej). Ponadto Kevlar znalazł szerokie zastosowanie w żaglach wyścigowych, oponach samochodowych, hamulcach i odzieży ognioodpornej noszonej przez strażaków.
Elektronika
Rysunek 9. Kalkulator z wyświetlaczem ciekłokrystalicznym.
chemicy zajmują się projektowaniem i produkcją nowych materiałów. Niektóre z materiałów, które chemicy pomogli odkryć lub opracować w ostatnich latach, to polimery, ceramika, kleje, powłoki i ciekłe kryształy. Ciekłe kryształy są używane w wyświetlaczach elektronicznych, jak w zegarkach i kalkulatorach. Silikonowy układ komputerowy zrewolucjonizował współczesne społeczeństwo, a chemicy odegrali kluczową rolę w ich projektowaniu i ciągłym doskonaleniu. Kalkulator pokazany poniżej wykorzystuje zarówno wyświetlacz ciekłokrystaliczny, jak i chipy wewnątrz urządzenia.
nadprzewodniki
wielu chemików pracuje obecnie w dziedzinie nadprzewodnictwa. Nadprzewodniki są materiałami, które są w stanie przewodzić energię elektryczną ze 100% wydajnością, co oznacza, że żadna energia nie jest tracona podczas transmisji elektrycznej, jak to ma miejsce w przypadku konwencjonalnych materiałów przewodzących, takich jak kabel miedziany. Wyzwaniem jest zaprojektowanie materiałów, które mogą działać jako nadprzewodniki w normalnych temperaturach, w przeciwieństwie do nadprzewodników tylko w bardzo niskich temperaturach.
Odzież
Rysunek 10. Nylonowa szpatułka.
włókna, które tworzą materiały do naszych ubrań, są naturalne lub wykonane przez człowieka. Jedwab i bawełna byłyby przykładami włókien naturalnych. Jedwab jest wytwarzany przez jedwabnik, a bawełna jest uprawiana jako roślina. Tkaniny wykonane przez człowieka obejmują nylon, orlon i wiele innych polimerów. Materiały te są wytwarzane z węglowodorów znajdujących się w produktach ropopochodnych. Syntetyczne polimery są również stosowane w butach, raingear i artykułach kempingowych. Tkaniny syntetyczne wydają się być lżejsze niż naturalne i mogą być traktowane, aby były bardziej wodoodporne i trwałe.
materiały pierwotnie opracowane jako Tekstylia znajdują wiele innych zastosowań. Nylon znajduje się w wielu plastikowych naczyniach. Wykorzystując swoją wytrzymałość i lekkość, nylon jest składnikiem Lin, sieci rybackich, namiotów i spadochronów.
podsumowanie
- chemicy produkują materiały do elektroniki, nadprzewodnictwa, tekstyliów i innych zastosowań.
praktyka
skorzystaj z poniższego linku, aby odpowiedzieć na następujące pytania:
http://library.thinkquest.org/C004179/nylon.htm
- kto opracował nylon?
- w jakiej firmie pracował?
- Wymień trzy właściwości nylonu.
Recenzja
- kto opracował Kevlar?
- gdzie stosuje się ciekłe kryształy?
- co to jest nadprzewodnik?
- z czego wykonane są polimery syntetyczne?
Słowniczek
- odsalanie: proces ten zapewnia główne źródło czystszej wody w wielu częściach świata.
- cukrzyca: choroba charakteryzująca się niezdolnością organizmu do stosowania glukozy (składnika cukru stołowego).
- : Białko, które pomaga glukozie dostać się do komórek i być wykorzystywane do energii biochemicznej.
- Kevlar: materiał obecnie szeroko stosowany w kamizelkach kuloodpornych. Ponadto znalazł szerokie zastosowanie w żaglach wyścigowych, oponach samochodowych, hamulcach i odzieży ognioodpornej noszonej przez strażaków.
- ciekłokrystaliczny: stosowany w wyświetlaczach elektronicznych, jak w zegarkach i kalkulatorach.
- składniki odżywcze: witaminy i minerały, które umożliwiają wzrost organizmu.
- nylon: tkanina wykonana przez człowieka. Materiał jest wytwarzany z węglowodorów znajdujących się w produktach ropopochodnych. Występuje w wielu plastikowych naczyniach. Wykorzystując swoją wytrzymałość i lekkość, nylon jest składnikiem Lin, sieci rybackich, namiotów i spadochronów.
- pestycyd: chemikalia, które zabijają drapieżniki roślin. Opracowany w celu zachowania wzrostu roślin, bez ingerencji drapieżników roślinnych.
- nadprzewodnik: materiały, które są w stanie przewodzić energię elektryczną ze 100% wydajnością, co oznacza, że żadna energia nie jest tracona podczas transmisji elektrycznej, jak to ma miejsce w przypadku konwencjonalnych materiałów przewodzących, takich jak kabel miedziany.