Viens no bagātākajiem elementiem uz Zemes ir skābeklis. Aptuveni piektā daļa tilpums šī ķīmiskā elementa ir gaisā, un tas ir bezkrāsains, bez garšas un bez smaržas. Tas ir vienlīdz bagātīgs arī ūdens un zemes garozā. Lielākā daļa dzīvo būtņu un dzīvo šūnu prasa skābeklis par elpošanu.
Kas ir skābeklis?
Periodiskajā tabulā skābeklis ir apzīmēts ar simbolu “O” un tam ir atomu skaitlis “8.” Tas galvenokārt notiek savienojumos un kā diatomisks un triatomisks molekulas. Pēdējo sauc arī par “ozonu”. Akmeņi un minerāli bieži tiek piesātināti ar skābekli, piemēram, kvarca, marmora vai kaļķakmens. Savukārt brīvie un atsevišķi skābekļa atomi stabilā formā ir iespējami tikai ekstremālos apstākļos. Tas tā ir kosmosa vakuumā. Skābekli var atdalīt no gaisa, destilējot, un pēc tam sašķidrinot iegūst zilganu krāsu. Šādus apstākļus izmanto, piemēram, metālu attīrīšanā, ķīmisko vielu ieguvē vai kā medicīnisku pielietojumu dzīvības uzturēšanai. Skābeklis normālos apstākļos vienmēr ir gāzveida un kopā ar citiem elementiem ir iesaistīts daudzos sadegšanas procesos. To 1772. gadā atklāja un pētīja ķīmiķis un farmaceits Karls Vilhelms Šeéle. Pēdējais izolēja skābekli kā gāzi - procesu, kam bija līdzības ar pasterizācijas procesu, un šādā veidā atklāja arī citus elementus, izņemot slāpeklis, piemēram. Tomēr, tā kā viņš publicēja savu darbu par to tikai pēc vairākiem gadiem, viņu pa to laiku apsteidza ķīmiķis Joseps Priestlijs, kurš neatkarīgi no viņa veica to pašu atklājumu, ieskaitot to, kāda bija skābekļa ietekme uz degšanas procesiem, lai gan pats faktiskais process vēl nebija atšifrēts. Iepriekš uguns tika uzskatīta par metafiziskāku kā četru būtnes elementu pamatviela. Bez uguns tās bija zeme, gaiss un ūdens. Tad 17. gadsimtā karstums bija saistīts ar uguni, un, pateicoties atklājumiem 18. gadsimtā, viela kļuva par elementu. Bet tikai privāts zinātnieks Antuāns Lorāns de Lavoizjē tad varēja pareizi interpretēt degšanu un elpošanu. Viņš veica eksperimentus ar tīru skābekli un noteica gaisa sastāvu.
Funkcija, ietekme un uzdevumi
Skābeklis atmosfērā vienmēr notiek gāzveida formā un izšķīst no ūdeņiem. Tādējādi elements ir ļoti reaktīvs, un to galvenokārt ražo augi, izmantojot fotosintēzi, ko atkal patērē elpošana un citi sadedzināšanas procesi. Zilganzaļajām aļģēm vai zilaļģēm ir arī daļa no šiem procesiem, kas sākās pirms vairāk nekā trim miljardiem gadu, lai uzglabātu saules gaismu un izmantotu to organisko savienojumu sintēzei. Skābeklis bija un tāpēc ir ļoti efektīvs atkritumu produkts. Cilvēki, augi un baktērijas nepieciešams skābeklis, lai dzīvotu un lai iegūtu enerģiju šādā formā. Apstrāde notiek mitohondriji, kur skābeklis atkal tiek pārvērsts ūdens elpošanas ķēdē. Fermenti, savukārt, skābekļa ietekmē noārda vielas organismā.
Veidošanās, sastopamība, īpašības un optimālās vērtības
Tomēr arī skābekļa un tā savienojumu laba reaktivitāte var vadīt līdz bīstamākai šūnu struktūru iznīcināšanai. Lai gan cilvēkiem elpošanai nepieciešams skābeklis, pārāk daudz skābekļa ir toksisks un pat var izraisīt plaušu bojājumi palielinātos apjomos ilgā laika posmā. Cilvēka organisms darbojas ar skābekli koncentrācija aptuveni 21 procents gaisā. sarkans asinis šūnas transportē skābekli no plaušām uz orgāniem. Ja tas ir pārāk augsts, ir alveolu pietūkums un nekroze sieniņu šūnas plaušās, pneimocītu bojājumi un olbaltumvielu masu nogulsnēšanās uz iekšējās sienas. Rezultāts ir ievērojami samazināta gāzu apmaiņa elpošanas laikā un asinsritē. Līdzīgi gāzes maisījums ar paaugstinātu skābekļa daudzumu var sabojāt centrālo nervu sistēmas un izraisīt centrālās nervu simptomus. To sauc par Pola Bērta efektu, kas var izpausties kā zvana ausīs, reibinošas burvestības, nelabums, vemšana, kā arī krasi apstākļi, piemēram, personības izmaiņas un garīga apjukums. Tas ir bieži pavadījums, īpaši niršanā, tāpēc jāņem vērā skābekļa saturs un maksimālais niršanas dziļums.
Slimības un traucējumi
Lielākajai daļai organismu ir aizsargājoša iedarbība fermenti piemēram, peroksidāze un katalāze skābekļa detoksikācijai. Skābekļa samazināšanās organismā rada brīvos radikāļus, kas bojā mitohondriju DNS, pret kuriem var iedarboties antioksidanti. Tādi tiek uzņemti kopā ar pārtiku un ietver vitamīni C, A un E, minerāli un mikroelementi. Nesabalansētība starp reducējošajām un oksidējošajām vielām šūnās izraisa organisma darbības traucējumus detoksikācija darbojas un bojā šūnu. To sauc par oksidatīvo uzsvars, kas savukārt noved pie novecošanās procesiem. Skābekļa deficīts bieži rodas sirds un plaušu slimības. Tas savukārt kaitē visu svarīgo orgānu artērijām un audiem. Šādos gadījumos jāievada papildu skābeklis un mākslīgā elpošana ir jāizraisa. Tāpat skābeklis kalpo brūču dziedēšana pats process. Pēc operācijām infekcijas brūces var rasties audu un aizsardzības šūnu skābekļa spriedze asinis spēlē lomu, kas cīnās ar baktērijas organismā ar brīvajiem radikāļiem. Tāpēc skābekli parasti piešķir pat pēc anestēzija lai samazinātu infekcijas risku. Slimībām, kas saistītas ar hronisku skābekļa deficītu, ilgstoši nepieciešams skābeklis terapija. Cēloņi var būt elpceļu sašaurināšanās, plaušu embolija, bojājumi plaušu audi vai smagi sirds defekti.
