Die Rolle von Sauerstoff in der Natur und in industriellen Prozessen. Sauerstoff in der Natur finden

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Sauerstoff SAUERSTOFF (lat. Oxygenium), O (sprich „o“), chemisches Element mit der Ordnungszahl 8, Atommasse 15,9994. Im Periodensystem der Elemente von Mendelejew befindet sich Sauerstoff in der zweiten Periode der Gruppe VIA. Natürlicher Sauerstoff besteht aus einer Mischung von drei stabilen Nukliden mit den Massenzahlen 16 (dominiert in der Mischung, er enthält 99,759 Massen-%), 17 (0,037 %) und 18 (0,204 %). In seiner freien Form ist Sauerstoff ein farbloses, geruchloses und geschmackloses Gas. Merkmale der Struktur des O2-Moleküls: Luftsauerstoff besteht aus zweiatomigen Molekülen. Die Dissoziationsenergie des O2-Moleküls in Atome ist recht hoch und beträgt 493,57 kJ/mol.

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Chemische Eigenschaften von Sauerstoff: Sauerstoff ist nach Fluor das zweitelektronegativste Element und weist daher stark oxidierende Eigenschaften auf. Es reagiert mit den meisten Metallen bereits bei Raumtemperatur und bildet basische Oxide. Sauerstoff reagiert beim Erhitzen normalerweise mit Nichtmetallen (außer Helium, Neon, Argon). So reagiert es mit Phosphor bei einer Temperatur von ~ 60 °C zu P2O5, mit Schwefel – bei einer Temperatur von etwa 250 °C: S + O2 = SO2. Sauerstoff reagiert mit Graphit bei 700 °C C + O2 = CO2. Die Wechselwirkung von Sauerstoff mit Stickstoff beginnt erst bei 1200°C oder in einer elektrischen Entladung N2 + O2 2NO - Q. Sauerstoff reagiert auch mit vielen komplexen Verbindungen, beispielsweise mit Stickoxid (II), er reagiert bereits bei Raumtemperatur: 2NO + O2 = 2NO2.

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Schwefelwasserstoff, der beim Erhitzen mit Sauerstoff reagiert, ergibt je nach Verhältnis zwischen Sauerstoff und Schwefelwasserstoff Schwefel 2H2S + O2 = 2S + 2H2O oder Schwefeloxid (IV) 2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O. Bei den oben genannten Reaktionen ist Sauerstoff das Oxidationsmittel. Bei den meisten Oxidationsreaktionen mit Sauerstoff werden Wärme und Licht freigesetzt – solche Prozesse werden Verbrennung genannt. Ein noch stärkeres Oxidationsmittel als Sauerstoff O2 ist Ozon O3. Es entsteht bei Blitzentladungen in der Atmosphäre, was den spezifischen Frischegeruch nach einem Gewitter erklärt. Ozon wird normalerweise durch Entladung durch Sauerstoff erzeugt (die Reaktion ist endotherm und hochgradig reversibel; die Ozonausbeute beträgt etwa 5 %): 3О2<=>2O3 - 284 kJ. Wenn Ozon mit einer Kaliumjodidlösung reagiert, wird Jod freigesetzt, während diese Reaktion mit Sauerstoff nicht stattfindet: 2KI + O3 + H2O = I2 + 2KOH + O2. Die Reaktion wird häufig qualitativ zum Nachweis von I- oder Ozonionen eingesetzt. Dazu wird der Lösung Stärke zugesetzt, die mit freigesetztem Jod einen charakteristischen blauen Komplex ergibt. Die Reaktion ist auch qualitativ, da Ozon Cl- und Br-Ionen nicht oxidiert.

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Sauerstoffproduktion in der Industrie Sauerstoff wird gewonnen: durch fraktionierte Destillation von flüssiger Luft (Stickstoff, der einen niedrigeren Siedepunkt hat, verdampft und flüssiger Sauerstoff bleibt zurück); Elektrolyse von Wasser. Jedes Jahr werden weltweit mehr als 80 Millionen Tonnen Sauerstoff produziert. Unter Laborbedingungen wird Sauerstoff durch die Zersetzung einer Reihe von Salzen, Oxiden und Peroxiden gewonnen: 2KMnO4 -> K2MnO4 + MnO2 + O2, 4K2Cr2O7 -> 4K2CrO4 + 2Cr2O3 + 3O2, 2KNO3 -> 2KNO2 + O2, 2Pb3O4 -> 6PbO + O2, 2HgO -> 2H g+ O2, 2BaO -> 2BaO + O2, 2H2O2 -> 2H2O + O2. Durch die letzte Reaktion wird Sauerstoff besonders leicht freigesetzt, da im Wasserstoffperoxid H2O2 keine Doppel-, sondern eine Einfachbindung zwischen den Sauerstoffatomen -O-O- vorliegt.

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Anwendung Die Hauptmengen des aus der Luft gewonnenen Sauerstoffs werden in der Metallurgie verwendet. Durch Sauerstoffstrahlen (anstelle von Luft) in Hochöfen kann die Geschwindigkeit des Hochofenprozesses deutlich erhöht, Koks eingespart und Gusseisen von besserer Qualität erzeugt werden. Sauerstoffstrahlen wird in Sauerstoffkonvertern bei der Umwandlung von Gusseisen in Stahl eingesetzt. Bei der Herstellung vieler anderer Metalle (Kupfer, Nickel, Blei usw.) wird reiner Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft verwendet. Sauerstoff wird beim Schneiden und Schweißen von Metallen verwendet. unter einem Druck von bis zu 15 MPa stehen. Sauerstoffflaschen sind blau lackiert. Flüssiger Sauerstoff ist ein starkes Oxidationsmittel und wird als Bestandteil von Raketentreibstoff verwendet. In flüssigem Sauerstoff getränkte, leicht oxidierende Materialien wie Sägemehl, Watte, Kohlepulver usw. (diese Gemische werden Oxyliquits genannt) werden als Sprengstoffe verwendet, beispielsweise beim Straßenbau in den Bergen.

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Jede Pflanze oder jedes Tier enthält viel mehr Sauerstoff als jedes andere Element (im Durchschnitt etwa 70 %). Menschliches Muskelgewebe enthält 16 % Sauerstoff, Knochengewebe - 28,5 %; Insgesamt enthält der Körper eines durchschnittlichen Menschen (Körpergewicht 70 kg) 43 kg Sauerstoff. Sauerstoff gelangt hauptsächlich über die Atmungsorgane (freier Sauerstoff) und mit Wasser (gebundener Sauerstoff) in den Körper von Tieren und Menschen. Der Sauerstoffbedarf des Körpers wird durch die Höhe (Intensität) des Stoffwechsels bestimmt, die von der Masse und Oberfläche des Körpers, Alter, Geschlecht, Art der Ernährung, äußeren Bedingungen usw. abhängt. In der Ökologie ist das Verhältnis der Gesamtatmung (das (d. h. die gesamten oxidativen Prozesse) einer Lebensgemeinschaft wird als wichtiges Energiemerkmal eines Organismus für seine Gesamtbiomasse bestimmt. In der Medizin werden geringe Mengen Sauerstoff eingesetzt: Patienten, die über längere Zeit Atembeschwerden haben, wird Sauerstoff (aus sogenannten Sauerstoffkissen) verabreicht. Es muss jedoch berücksichtigt werden, dass das Einatmen von mit Sauerstoff angereicherter Luft über einen längeren Zeitraum gesundheitsgefährdend ist. Hohe Sauerstoffkonzentrationen führen zur Bildung freier Radikale im Gewebe und stören die Struktur und Funktion von Biopolymeren. Ionisierende Strahlung hat eine ähnliche Wirkung auf den Körper. Daher hat eine Abnahme des Sauerstoffgehalts (Hypoxie) in Geweben und Zellen bei Bestrahlung des Körpers mit ionisierender Strahlung eine schützende Wirkung – den sogenannten Sauerstoffeffekt.

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Verteilung und Formen von Sauerstoff in der Natur Sauerstoff ist das häufigste Element der festen Erdkruste, der Hydrosphäre und lebender Organismen. Seine Clarke in der Lithosphäre beträgt 47 %, in der Hydrosphäre ist er sogar noch höher – 82 % und in lebender Materie – 70 %. Es sind über 1.400 sauerstoffhaltige Mineralien bekannt, in denen Dutzende Elemente des Periodensystems ihre Begleiter sind. Sauerstoff ist ein zyklisches Element der Klassifikation von V. I. Wernadskij; er nimmt an zahlreichen Zyklen unterschiedlicher Größenordnung teil – von kleinen Zyklen innerhalb einer bestimmten Landschaft bis hin zu großen Zyklen, die die Biosphäre mit Zentren des Magmatismus verbinden. Sauerstoff macht etwa die Hälfte der Gesamtmasse der Erdkruste und 89 % der Masse der Weltmeere aus. In der Atmosphäre macht Sauerstoff 23 % der Masse und 21 % des Volumens aus

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Auf der Erdoberfläche zersetzen grüne Pflanzen bei der Photosynthese Wasser und geben freien Sauerstoff (O2) an die Atmosphäre ab. Wie Wernadskij feststellte, ist freier Sauerstoff der stärkste Wirkstoff aller bekannten chemischen Körper in der Erdkruste. Daher fungiert Sauerstoff in den meisten Biosphärensystemen, beispielsweise in Böden, Grundwasser, Fluss- und Meerwasser, als echter geochemischer Diktator, der die geochemische Einzigartigkeit des Systems und die Entwicklung oxidativer Reaktionen darin bestimmt. Im Laufe der Milliarden von Jahren Erdgeschichte haben Pflanzen die Atmosphäre unseres Planeten mit Sauerstoff versorgt, die Luft, die wir atmen, besteht aus Leben. Die Zahl der Oxidationsreaktionen, die freien Sauerstoff verbrauchen, ist enorm. In der Biosphäre sind sie überwiegend biochemischer Natur, d. h. sie werden von Bakterien durchgeführt, obwohl auch rein chemische Oxidationen bekannt sind. In Böden, Schlicken, Flüssen, Meeren und Ozeanen, unterirdischen Wasserhorizonten – überall dort, wo organische Stoffe und Wasser vorhanden sind, entwickelt sich die Aktivität von Mikroorganismen, die organische Verbindungen oxidieren.

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In den meisten natürlichen Wässern, die freien Sauerstoff – ein starkes Oxidationsmittel – enthalten, gibt es organische Verbindungen – starke Reduktionsmittel. Daher befinden sich alle geochemischen Systeme mit freiem Sauerstoff im Nichtgleichgewicht und sind reich an freier Energie. Je mehr lebende Materie im System vorhanden ist, desto ausgeprägter ist das Ungleichgewicht. Überall in der Biosphäre, wo Wässer, die keinen freien Sauerstoff enthalten (mit reduzierender Umgebung), auf dieses Gas treffen, entsteht eine geochemische Sauerstoffbarriere, auf der sich Fe, Mn, S und andere Elemente unter Bildung von Erzen dieser Elemente konzentrieren. Früher herrschte der Irrglaube, dass die Umwelt mit zunehmender Tiefe in die Erdkruste immer reduzierender wird. Dies entspricht jedoch nicht ganz der Realität. Auf der Erdoberfläche, in der Landschaft, sind sowohl stark oxidierende als auch stark reduzierende Zustände zu beobachten. In Seen wird eine Redoxzonierung beobachtet – in der oberen Zone entwickelt sich die Photosynthese und es werden Sättigung und Übersättigung mit Sauerstoff beobachtet. In den tiefen Teilen des Sees, in den Schlicken, findet jedoch nur die Zersetzung organischer Substanzen statt. Unterhalb der Biosphäre, in der metamorphen Zone, nimmt der Reduktionsgrad der Umwelt oft ab, wie in Magmakammern. Die am stärksten reduzierenden Bedingungen in der Biosphäre treten in Gebieten mit starker Zersetzung organischer Stoffe auf und nicht in maximalen Tiefen. Solche Gebiete sind sowohl für die Erdoberfläche als auch für Grundwasserleiter charakteristisch.

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Sauerstoffkreislauf Sauerstoff ist das am häufigsten vorkommende Element auf der Erde. Meerwasser enthält 85,82 % Sauerstoff, atmosphärische Luft enthält 23,15 Gewichtsprozent bzw. 20,93 Volumenprozent und die Erdkruste enthält 47,2 Gewichtsprozent. Diese Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre wird durch den Prozess der Photosynthese konstant gehalten. Bei diesem Prozess wandeln grüne Pflanzen unter Sonneneinstrahlung Kohlendioxid und Wasser in Kohlenhydrate und Sauerstoff um. Der Großteil des Sauerstoffs befindet sich in gebundenem Zustand; Die Menge an molekularem Sauerstoff in der Atmosphäre wird auf 1,5 * 1015 m geschätzt, was nur 0,01 % des gesamten Sauerstoffgehalts in der Erdkruste ausmacht. Im natürlichen Leben ist Sauerstoff von außerordentlicher Bedeutung. Sauerstoff und seine Verbindungen sind für die Erhaltung des Lebens unverzichtbar.

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Sie spielen eine wichtige Rolle bei Stoffwechselprozessen und der Atmung. Sauerstoff ist Teil von Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten, aus denen Organismen „aufgebaut“ werden. Der menschliche Körper beispielsweise enthält etwa 65 % Sauerstoff. Die zur Erfüllung ihrer lebenswichtigen Funktionen notwendigen Energie gewinnen die meisten Organismen durch die Oxidation bestimmter Stoffe mit Hilfe von Sauerstoff. Der Sauerstoffverlust in der Atmosphäre durch Atmung, Zerfall und Verbrennung wird durch den bei der Photosynthese freigesetzten Sauerstoff ausgeglichen. Abholzung, Bodenerosion und verschiedene Tagebaue verringern die Gesamtmasse der Photosynthese und verkürzen den Kreislauf über große Gebiete. Eine starke Sauerstoffquelle ist darüber hinaus offenbar die photochemische Zersetzung von Wasserdampf in den oberen Schichten der Atmosphäre unter dem Einfluss der ultravioletten Strahlen der Sonne. Somit findet in der Natur der Sauerstoffkreislauf kontinuierlich statt, wodurch die Zusammensetzung der atmosphärischen Luft konstant bleibt. Neben dem oben beschriebenen Sauerstoffkreislauf in ungebundener Form vollzieht dieses Element als Bestandteil des Wassers auch den wichtigsten Kreislauf. Der Wasserkreislauf (H2O) besteht aus der Verdunstung von Wasser von der Land- und Meeresoberfläche, seiner Übertragung durch Luftmassen und Winde, der Kondensation von Dämpfen und dem anschließenden Niederschlag in Form von Regen, Schnee, Hagel und Nebel.

1. Die chemische Natur von Sauerstoff und Kohlendioxid Sauerstoff Die Rolle von Sauerstoff in der Natur und seine Verwendung in der Technologie Kohlenmonoxid (IV). 2. Beteiligung von Sauerstoff und Kohlendioxid am Gasaustausch im menschlichen Körper Partialdruck von Sauerstoff und Kohlendioxid Hämoglobin Sorten von Hämoglobin beim Menschen. 3. Hypoxie. Der Einfluss von Hypoxie auf den Funktionszustand einer Person. 4. Methoden zur Untersuchung der Funktion der äußeren Atmung. Funktionstests. 5. Untersuchung des Zustands der äußeren Atmung bei Schulkindern mit unterschiedlicher körperlicher Fitness. Ende >> Ende >> > Ende >>">

Sauerstoff ist das am häufigsten vorkommende Element auf der Erde. Im freien Zustand ist molekularer Sauerstoff Teil der Luft, wo sein Gehalt 20,95 % (Volumen) beträgt. Der Anteil in der Erdkruste beträgt 47,2 % (Massenanteil). Sauerstoff ist ein wichtiger Bestandteil von Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen. Es liegt in Form von zwei allotropen Modifikationen vor – molekularem Sauerstoff (Disauerstoff) und Ozon (Trisauerstoff). Das stabilste Molekül ist O2, das paramagnetische Eigenschaften besitzt. Unter Laborbedingungen kann Sauerstoff auf folgende Weise gewonnen werden: A) Durch die Zersetzung von Berthollet-Salz: 3KClO 3 = 2KCl + 3O 2 B) Durch die Zersetzung von Kaliumpermanganat: 2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 C) Durch Erhitzen von Alkalimetallnitraten (NaNO 3 , KNO 3); in diesem Fall wird nur 1/3 des darin enthaltenen Sauerstoffs in freiem Zustand freigesetzt: 2NaNO 3 = 2NaNO 2 + O 2 Die Hauptquelle der industriellen Sauerstoffproduktion ist Luft, die verbrannt und anschließend fraktioniert wird. Zunächst wird Stickstoff freigesetzt (t sieden = -195,8 °C) und nahezu reiner Sauerstoff verbleibt im flüssigen Zustand, da sein Siedepunkt höher ist (-183 °C). Eine weit verbreitete Methode zur Herstellung von Sauerstoff basiert auf der Elektrolyse von Wasser. Physikalische Eigenschaften. Unter normalen Bedingungen ist Sauerstoff ein farbloses Gas, geruchlos und geschmacklos. Siedepunkt 183 °C, schwerer als Luft, Dichte 1,43 g/cm3. Unter normalen Bedingungen lösen sich 0,04 g Sauerstoff in 1 Liter Wasser. Chemische Eigenschaften. Als Element, das einen Platz in der oberen rechten Ecke des Periodensystems von D.I. einnimmt. Laut Mendelejew hat Sauerstoff ausgeprägte nichtmetallische Eigenschaften. Mit sechs Elektronen im äußeren Energieniveau kann das Sauerstoffatom durch Zugabe von 2 Elektronen in die extrem gefüllte 8. Elektronenhülle (Bedingung maximaler chemischer Stabilität) gelangen. Daher weist Sauerstoff bei Reaktionen mit anderen Elementen (außer Fluor) ausschließlich oxidierende Eigenschaften auf. Sauerstoff geht mit allen chemischen Elementen außer Helium, Neon und Argon Verbindungen ein. Es reagiert direkt mit den meisten Elementen, außer Halogenen, Gold und Platin. Die Reaktionsgeschwindigkeit sowohl bei einfachen als auch bei komplexen Stoffen hängt von der Art der Stoffe, der Temperatur und anderen Bedingungen ab. Ein aktives Metall wie Cäsium entzündet sich bei Raumtemperatur spontan in Sauerstoff. Sauerstoff reagiert aktiv mit Phosphor, wenn er auf 60 °C erhitzt wird, mit Schwefel – bis zu 250 °C, mit Wasserstoff – über 300 °C, mit Kohlenstoff (in Form von Kohle und Graphit) – bei °C: 4P + 5O 2 = 2P 2 O 5 S + O 2 = SO 2 2H 2 + O 2 = 2H 2 O C + O 2 = CO 2 Die Verbrennung von Wasserstoff in Sauerstoff erfolgt über einen Kettenmechanismus. Diese Reaktion beginnt mit der Bildung aktiver instabiler Partikel – freier Radikale, die ungepaarte Elektronen tragen: H 2 + O 2 = OH + OH (Kettenkeimbildung) OH-Radikale reagieren leicht mit dem H 2-Molekül: OH + H 2 = H 2 O + H Wasserstoffatom reagiert weiter mit dem O 2 -Molekül unter Bildung des OH-Radikals und eines Sauerstoffatoms usw. Diese elementaren Vorgänge tragen zur Entwicklung der Kette bei. Beim Verbrennen komplexer Stoffe in überschüssigem Sauerstoff entstehen Oxide der entsprechenden Elemente: 2H 2 S + 3O 2 = 2SO 2 + 2H 2 OCH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O SchwefelwasserstoffMethan C 2 H 5 OH + 3O 2 = 2CO 2 + 3H 2 O4FeS O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 Ethanol Pyrit Die betrachteten Reaktionen gehen nur mit der Freisetzung von Wärme und Licht einher. Solche Prozesse unter Beteiligung von Sauerstoff nennt man Verbrennung. Neben der angegebenen Art der Wechselwirkung gibt es auch solche, bei denen nur Wärme, aber kein Licht freigesetzt wird. Dazu gehört vor allem der Prozess der Atmung.

Unter Beteiligung von Sauerstoff findet einer der wichtigsten lebenswichtigen Prozesse statt – die Atmung. Die Oxidation von Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen mit Sauerstoff dient lebenden Organismen als Energiequelle. Im menschlichen Körper beträgt der Sauerstoffgehalt 61 % des Körpergewichts. In Form verschiedener Verbindungen ist es Bestandteil aller Organe, Gewebe und biologischen Flüssigkeiten. Ein Mensch atmet pro Tag m3 Luft ein. Sauerstoff wird in nahezu allen Bereichen der chemischen Industrie häufig eingesetzt: - zur Herstellung von Salpeter- und Schwefelsäure, - in der organischen Synthese, - bei Erzröstprozessen. Der Stahlproduktionsprozess ist ohne Sauerstoff nicht möglich; die Metallurgie verbraucht über 60 % des gesamten industriellen Sauerstoffs. Die Verbrennung von Wasserstoff in Sauerstoff geht mit der Freisetzung einer erheblichen Energie einher – fast 286 kJ/mol. Diese Reaktion wird zum Schweißen und Schneiden von Metallen verwendet. Zur Herstellung explosionsfähiger Gemische wird flüssiger Sauerstoff verwendet. Der enorme Bedarf an Sauerstoff stellt für die Menschheit ein ernstes Umweltproblem dar, wenn es darum geht, ihre Reserven in der Atmosphäre zu bewahren. Bisher ist die lebenswichtige Aktivität grüner Pflanzen die einzige Quelle, die die Atmosphäre mit Sauerstoff versorgt. Daher ist es besonders wichtig sicherzustellen, dass ihre Zahl auf der Erde nicht abnimmt.

CO 2 (Kohlendioxid) hat eine lineare Struktur. Die Bindungen im Molekül werden durch vier Elektronenpaare gebildet. Im Kohlenmonoxidmolekül (IV) findet eine sp-Hybridisierung statt. Die beiden sp-hybridisierten Kohlenstofforbitale bilden zwei Sigma-Bindungen mit den Sauerstoffatomen, und die verbleibenden unhybridisierten Kohlenstoff-p-Orbitale bilden Pi-Bindungen mit den beiden p-Orbitalen der Sauerstoffatome, die in zueinander senkrechten Ebenen liegen. Das Obige erklärt die lineare Struktur von CO 2. CO2 entsteht bei der thermischen Zersetzung von Carbonaten. In der Industrie wird CO2 durch Verbrennen von Kalkstein gewonnen: CaCO 3 = CaO + CO 2 Im Labor kann es durch Einwirkung verdünnter Säuren auf Carbonate gewonnen werden: CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + CO 2 + H 2 O Unter normal Unter normalen Bedingungen ist CO 2 ein farbloses Gas, das 1,5-mal schwerer als Luft ist. Löslich in Wasser (bei 0 °C 1,7 l CO 2 in 1 l H 2 O). Mit zunehmender Temperatur nimmt die Löslichkeit von CO 2 stark ab und sein Überschuss wird in Form von Blasen aus der Lösung entfernt, wodurch Schaum entsteht. Diese Eigenschaft wird zur Herstellung von kohlensäurehaltigen Getränken genutzt. Bei starker Abkühlung kristallisiert CO 2 in Form einer weißen, schneeartigen Masse, die beim Komprimieren sehr langsam verdampft und so die Umgebungstemperatur senkt. Dies erklärt seine Verwendung als „Trockeneis“. Es unterstützt nicht die Atmung, sondern dient als Nahrungsquelle für grüne Pflanzen (Photosynthese). Die Eigenschaft von CO 2, die Verbrennung nicht zu unterstützen, wird in Feuerlöschgeräten genutzt. Bei hohen Temperaturen kann Kohlenmonoxid (IV) mit Metallen reagieren, deren Affinität zu Sauerstoff höher ist als die von Kohlenstoff selbst (z. B. mit Magnesium): CO 2 + 2Mg = 2MgO + C. Wenn CO 2 in Wasser gelöst wird, reagieren sie teilweise Es kommt zu einer Wechselwirkung, die zur Bildung von Kohlensäure H 2 CO 3 führt.

Die Alveolen der Lunge sind halbkugelförmige Einstülpungen der Wände der Alveolargänge und Atembronchiolen. Der Durchmesser der Alveolen beträgt µm. Die Anzahl der Alveolen in einer menschlichen Lunge beträgt durchschnittlich 400 Millionen (mit erheblichen individuellen Schwankungen). Der größte Teil der Außenfläche der Alveolen steht in Kontakt mit den Kapillaren des Lungenkreislaufs. Die Gesamtfläche dieser Kontakte ist groß – etwa 90 m2. Das Blut wird von der Alveolarluft durch die sogenannte Lungenmembran getrennt, die aus Endothelzellen, zwei Hauptmembranen, Plattenepithel des Alveolarepithels und einer Suffaktantenschicht besteht. Die Dicke der Lungenmembran beträgt nur 0,4 – 1,5 Mikrometer. Der Gasaustausch in der Lunge erfolgt durch die Diffusion von Sauerstoff aus der Alveolarluft in das Blut (ca. 500 Liter pro Tag) und Kohlendioxid aus dem Blut in die Alveolarluft (ca. 430 Liter pro Tag). Die Diffusion erfolgt aufgrund des Unterschieds im Partialdruck dieser Gase in der Alveolarluft und ihrer Spannung im Blut. Der Gaspartialdruck in einem Gasgemisch ist proportional zum Gasanteil und zum Gesamtdruck des Gemisches. Es kommt nicht auf die Art des Gases an. Also bei einem Trockenluftdruck von 760 mmHg. Der Sauerstoffpartialdruck beträgt etwa 21 %, also 159 mmHg. Bei der Berechnung des Partialdrucks in der Alveolarluft ist zu berücksichtigen, dass diese mit Wasserdampf gesättigt ist, dessen Partialdruck bei Körpertemperatur 47 mm Hg beträgt. Daher beträgt der Partialdruck von Gasen 760 – 47 = 713 mmHg. Wenn der Sauerstoffgehalt in der Alveolarluft 14 % beträgt, beträgt ihr Partialdruck 99,8 mmHg. (ca. 100 mmHg). Bei einem Kohlendioxidgehalt von 5,5 % entspricht der Partialdruck 39,2 mmHg (ca. 40 mmHg). Der Partialdruck von Sauerstoff und Kohlendioxid in der Alveolarluft ist die Kraft, mit der die Moleküle dieser Gase danach streben, durch die Alveolarmembran in das Blut einzudringen. Im Blut liegen Gase in gelöstem (freiem) und chemisch gebundenem Zustand vor. An der Diffusion sind nur gelöste Gasmoleküle beteiligt. Die Menge an Gas, die sich in einer Flüssigkeit löst, hängt ab von: 1) der Zusammensetzung der Flüssigkeit, 2) dem Volumen und Druck des Gases über der Flüssigkeit, 3) der Temperatur der Flüssigkeit, 4) der Art des untersuchten Gases. Je höher der Druck eines bestimmten Gases und je niedriger die Temperatur, desto mehr Gas löst sich in der Flüssigkeit. Bei einem Druck von 760 mmHg. Bei einer Temperatur von 38 °C lösen sich in 1 ml Blut 2,2 % Sauerstoff und 5,1 % Kohlendioxid. Die Auflösung eines Gases in einer Flüssigkeit setzt sich fort, bis ein dynamisches Gleichgewicht zwischen der Anzahl der sich auflösenden und der in das gasförmige Medium entweichenden Gasmoleküle eintritt. Die Kraft, mit der die Moleküle eines gelösten Gases dazu neigen, in das gasförmige Medium zu entweichen, wird als Gasspannung in der Flüssigkeit bezeichnet. Im Gleichgewicht ist die Gasspannung also gleich dem Partialdruck des Gases über der Flüssigkeit. Wenn der Partialdruck eines Gases höher ist als seine Spannung, löst sich das Gas auf. Wenn der Partialdruck eines Gases niedriger ist als seine Spannung, verlässt das Gas die Lösung und gelangt in das gasförmige Medium. Die Durchlässigkeit der Lungenmembran für Gas wird durch die Diffusionskapazität der Lunge ausgedrückt. Dies ist die Gasmenge, die pro 1 mmHg in 1 Minute durch die Lungenmembran dringt. Druckgefälle. Die Diffusionskapazität der Lunge ist proportional zur Dicke der Membran. Normalerweise beträgt die Diffusionskapazität der Lunge für Sauerstoff etwa 25 ml/min mmHg. Bei Kohlendioxid ist die Diffusionskapazität aufgrund der hohen Löslichkeit dieses Gases in der Lungenmembran um das 24-fache höher. Der Partialdruck und die Spannung von Sauerstoff und Kohlendioxid in der Lunge sind in der Tabelle aufgeführt. Partialdruck und Spannung von Sauerstoff und Kohlendioxid in der Lunge (mmHg) Die Diffusion von Sauerstoff wird durch eine Partialdruckdifferenz von etwa 60 mmHg und von Kohlendioxid durch nur etwa 6 mmHg gewährleistet. Die Zeit des Blutflusses durch die Kapillaren des kleinen Kreises (durchschnittlich 0,7 s) reicht aus, um den Partialdruck und die Gasspannung nahezu vollständig auszugleichen: Sauerstoff löst sich im Blut und Kohlendioxid gelangt mit relativ geringer Geschwindigkeit in die Alveolarluft Druckunterschied aufgrund der hohen Diffusionsfähigkeit der Lunge für dieses Gas Gase Venöses Blut Alveoläre Luft Arterielles Blut O2O CO

Hämoglobin ist der Hauptbestandteil der roten Blutkörperchen und sorgt als Atmungsenzym für die Atmungsfunktion des Blutes. Es befindet sich in den roten Blutkörperchen und nicht im Blutplasma, was: A) zu einer Verringerung der Blutviskosität führt (das Auflösen der gleichen Menge Hämoglobin im Plasma würde die Blutviskosität um ein Vielfaches erhöhen und die Arbeit des Herzens stark beeinträchtigen). Blutkreislauf); B) Reduziert den onokotischen Druck im Plasma und verhindert so eine Austrocknung des Gewebes; C) Verhindert, dass der Körper Hämoglobin verliert, da es in den Glomeruli der Nieren filtriert und über den Urin ausgeschieden wird. Aufgrund seiner chemischen Struktur ist Hämoglobin ein Chromoprotein. Es besteht aus dem Protein Globin und der prothetischen Gruppe Häm. Ein Hämoglobinmolekül enthält ein Globinmolekül und 4 Hämmoleküle. Häm enthält ein Eisenatom, das ein O2-Molekül anlagern und abgeben kann. Gleichzeitig ändert sich die Wertigkeit des Eisens nicht, das heißt, es bleibt zweiwertig. Eisen ist Bestandteil aller Atmungsenzyme im Gewebe. Eine so wichtige Rolle von Eisen bei der Atmung wird durch die Struktur seines Atoms bestimmt – eine große Anzahl freier Elektronen, die Fähigkeit, Komplexe zu bilden und an Oxidations-Reduktions-Reaktionen teilzunehmen. Das Blut gesunder Männer enthält einen durchschnittlichen Hämoglobinwert von 145 g/l mit Schwankungen von 130 bis 160 g/l. Im Blut von Frauen befinden sich etwa 130 g/l mit Schwankungen von 120 bis 140 g/l. In der Klinik wird häufig ein Farbindikator bestimmt – die relative Sättigung der roten Blutkörperchen mit Hämoglobin. Normalerweise beträgt er 0,8-1. Rote Blutkörperchen mit diesem Indikator werden als normochrom bezeichnet. Wenn der Indikator mehr als 1 beträgt, werden die roten Blutkörperchen als hyperchrom bezeichnet, und wenn er weniger als 0,8 beträgt, werden sie als hypochrom bezeichnet. Hämoglobin wird von Erythroblasten und Normoblasten des Knochenmarks synthetisiert. Bei der Zerstörung roter Blutkörperchen wird Hämoglobin nach der Ausscheidung von Häm in den Gallenfarbstoff Bilirubin umgewandelt. Letzteres gelangt mit der Galle in den Darm, wo es in Stercobilin und Urobilin umgewandelt und über Kot und Urin ausgeschieden wird. Im Laufe des Tages werden etwa 8 g Hämoglobin zerstört und in Gallenfarbstoffe umgewandelt, also etwa 1 % des Hämoglobins im Blut.

In den ersten 7–12 Wochen der intrauterinen Entwicklung des Embryos enthalten seine roten Blutkörperchen primitives Hämoglobin. In der 9. Woche erscheint fötales Hämoglobin im Blut des Embryos und erwachsenes Hämoglobin erscheint vor der Geburt. Im ersten Lebensjahr wird das fötale Hämoglobin fast vollständig durch erwachsenes Hämoglobin ersetzt. Es ist sehr bedeutsam, dass fötales Hb eine höhere Affinität zu O 2 hat als erwachsenes Hämoglobin, wodurch es bei einer niedrigeren Sauerstoffspannung gesättigt werden kann. Das Häm verschiedener Hämoglobine ist gleich, Globine unterscheiden sich jedoch in ihrer Aminosäurezusammensetzung und ihren Eigenschaften. Normalerweise liegt Hämoglobin in Form von drei physiologischen Verbindungen vor. Hämoglobin, dem Sauerstoff hinzugefügt wurde, wandelt sich in Oxyhämoglobin – HbO 2 – um. Diese Verbindung hat eine andere Farbe als Hämoglobin, sodass arterielles Blut eine helle scharlachrote Farbe hat. Oxyhämoglobin, das Sauerstoff abgegeben hat, wird als reduziertes oder Desoxyhämoglobin (Hb) bezeichnet. Es kommt im venösen Blut vor, das eine dunklere Farbe hat als arterielles Blut. Darüber hinaus enthält venöses Blut eine Verbindung von Hämoglobin mit Kohlendioxid – Carbohämoglobin, das CO 2 vom Gewebe zur Lunge transportiert. Hämoglobin und Oxyhämoglobin absorbieren Lichtstrahlen unterschiedlicher Länge, die die Grundlage für die Methode zur Beurteilung der Blutsauerstoffsättigung – die Oxyhämometrie – bildeten. Bei dieser Methode wird die Ohrmuschel oder Küvette mit Blut mit einer Glühbirne beleuchtet und mit einer Fotozelle die Sättigung des Hämoglobins mit Sauerstoff bestimmt. Hämoglobin hat die Fähigkeit, pathologische Ereignisse auszulösen. Eines davon ist Carboxyhämoglobin – eine Verbindung von Hämoglobin mit Kohlenmonoxid (HbCO). Die Affinität von Hämoglobin-Eisen zu CO 2 übersteigt seine Affinität zu O 2, sodass bereits 0,1 % CO in der Luft zur Umwandlung von 80 % des Hämoglobins in HbCO führen, das keinen Sauerstoff binden kann, was lebensgefährlich ist. Eine leichte Kohlenmonoxidvergiftung ist ein reversibler Prozess. Beim Einatmen von Frischluft wird CO nach und nach abgebaut. Das Einatmen von reinem Sauerstoff erhöht die Geschwindigkeit des HbCO-Abbaus um das Zwanzigfache. Methämoglobin Me (Hb), ebenfalls eine pathologische Verbindung, ist oxidiertes Hämoglobin, in das unter dem Einfluss starker Oxidationsmittel (Ferricyanid, Kaliumpermanganat, Amyl- und Propylnitrit, Anilin, Berthollet-Salz, Phenacetin) Hämeisen aus zweiwertigem umgewandelt wird bis dreiwertig. Wenn sich große Mengen Methämoglobin im Blut ansammeln, wird der Sauerstofftransport zum Gewebe gestört und es kann zum Tod kommen. Myoglobin. Skelettmuskel und Myokard enthalten Muskelhämoglobin, Myoglobin genannt. Seine prothetische Gruppe ist identisch mit Bluthämoglobin und der Proteinteil – Globin – hat ein niedrigeres Molekulargewicht. Menschliches Myoglobin bindet bis zu 14 % der gesamten Sauerstoffmenge im Körper. Diese Eigenschaft spielt eine wichtige Rolle bei der Versorgung arbeitender Muskeln. Wenn sich die Muskeln zusammenziehen, werden die Blutkapillaren komprimiert und der Blutfluss nimmt ab oder stoppt. Aufgrund des an Myoglobin gebundenen Sauerstoffs bleibt die Sauerstoffversorgung der Muskelfasern jedoch noch einige Zeit erhalten.

Hypoxie ist ein pathologischer Zustand, der durch eine verminderte Sauerstoffspannung in den Zellen und Geweben des Körpers gekennzeichnet ist. Die Gründe, die die Entstehung von Sauerstoffmangel bestimmen, sind unterschiedlich, daher sind die hypoxischen Zustände selbst hinsichtlich des physiologischen Entwicklungsmechanismus heterogen. Daraus ergab sich die Notwendigkeit, die Hypoxie zu klassifizieren, wobei es vier Hauptformen gibt: - hypoxisch, - zirkulierend, - hermisch, - histotoxisch. Eine Abnahme des Sauerstoffpartialdrucks in der eingeatmeten Luft führt zur Entwicklung einer arteriellen Hypoxämie, die den Auslöser für die Entwicklung eines hypoxischen Zustands darstellt und mindestens drei miteinander verbundene Phänomene verursacht. Erstens kommt es unter dem Einfluss von Hypoxämie zu einer reflektorischen Spannungserhöhung in der Funktion von Systemen, die speziell für den Sauerstofftransport aus der Umgebung und seine Verteilung im Körper verantwortlich sind, also eine Hyperventilation der Lunge, eine Zunahme der Atemfrequenz Volumen des Blutkreislaufs, Erweiterung der Blutgefäße im Gehirn und Herzen, Verengung der Blutgefäße in der Bauchhöhle und in den Muskeln. Zweitens entwickelt sich die Aktivierung des adrenergen Systems und des Hypophysen-Nebennieren-Systems, also der Stressreaktion. Diese unspezifische Anpassungskomponente spielt eine Rolle bei der Mobilisierung des Kreislaufsystems und der äußeren Atmung, gleichzeitig kann eine übermäßig ausgeprägte Stressreaktion aufgrund der katabolen Wirkung jedoch zu einem Zusammenbruch der Anpassungsprozesse im Körper führen. Das führende Glied in der Pathogenese des hypoxischen Zustands ist ein Energiemangel, der mit dem Übergang des Stoffwechsels zu einem energetisch weniger vorteilhaften anaeroben Weg und einer Verletzung der Kopplung von Oxidations- und Phosphorylierungsprozessen verbunden ist. Der Prozess der gegenseitigen Oxidation – Phosphorylierung von Elektronenträgern in der Atmungskette der Mitochondrien ist gestört. Nach der Störung des Redoxpotentials der Träger durch das Elektron werden die oxidative Phosphorylierung, die Energieerzeugung und der Prozess der Energieakkumulation in den hochenergetischen Bindungen von ATP und Kreatinphosphat reduziert. Durch die Einschränkung der ATV-Resynthese in den Mitochondrien führt eine akute Hypoxie zu einer direkten Beeinträchtigung der Funktionen einer Reihe von Körpersystemen, vor allem des Zentralnervensystems, des Myokards und der Leber. In intensiv arbeitenden Organen kommt es zu einem verstärkten Abbau von Glykogen, es kommt zu dystrophischen Erscheinungen und die „Sauerstoffverschuldung“ des Körpers steigt. Die daraus resultierenden Veränderungen werden unter dem Einfluss unteroxidierter Stoffwechselprodukte noch verstärkt. Das beobachtete Bild einer hypoxischen Hypogie hängt von der Abnahme des Sauerstoffpartialdrucks in der eingeatmeten Luft ab. Ab einer Höhe von 1000 m ist eine Zunahme der Lungenventilation zunächst durch eine Zunahme der Atemtiefe zu beobachten, ab einer Höhe von mehr als 2000 m kommt es zusätzlich zu einer Hyperventilation der Lunge durch eine Zunahme der Atemfrequenz . In diesem Fall kann die Atemtiefe aufgrund einer Erhöhung des Tonus der Atemmuskulatur und der Hebung des Zwerchfells, einer Erhöhung des Residualvolumens und einer Verringerung des Reservevolumens der Ausatmung abnehmen, was subjektiv als a bewertet wird Blähungsgefühl in der Brust. In Höhen über 3000 m kommt es durch Hyperventilation zu einer Hypokapnie, die zu periodischer Atmung und einem Rückgang der ausgeprägten Hyperventilation führen kann. Durch die direkte Wirkung des reduzierten Sauerstoffpartialdrucks auf die glatte Muskulatur der Lungengefäße und die Freisetzung biologisch aktiver Substanzen steigt der pulmonalarterielle Druck. Ein Anstieg des Lungenarteriendrucks ist ein Faktor, der eine Erhöhung des Blutflusses durch die Gasaustauschstrukturen der Lunge bestimmt. In diesem Fall führt die Verengung des Lumens kleiner Lungengefäße zu einer gleichmäßigen Blutversorgung verschiedener Teile der Lunge und einer Erhöhung ihrer Diffusionskapazität. Parallel zu Veränderungen im äußeren Atmungssystem kommt es ab einer Höhe von 2510 m zu einem Anstieg des Minutenvolumens des Blutflusses, hauptsächlich aufgrund einer vorübergehenden Tachykardie, und bei Personen mit einer Störung des Herz-Kreislauf-Systems zu einer verminderten körperlichen Ausdauer aus einer Höhe von 1500 m. Bei der Entstehung der Tachykardie sind Reflexe der Chemorezeptoren der Sinokarotid- und Aortengefäßregion der auslösende Mechanismus, zu denen adrenerge Einflüsse hinzukommen, die mit der Mobilisierungsphase der Stressreaktion verbunden sind und über die adrenergen Rezeptoren des Myokards realisiert werden. Das klinische Bild einer hypoxischen Hypoxie wird durch einen stärkeren Anstieg der Herzfrequenz bereits bei leichter körperlicher Arbeit oder während eines orthostatischen Tests beeinflusst. Am empfindlichsten gegenüber Sauerstoffmangel ist das Zentralnervensystem, von dem aus die folgenden Veränderungen höherer psychologischer Funktionen beobachtet werden: - Das Niveau der emotionalen Erregbarkeit nimmt zu, - Kritisches Denken nimmt ab, - Feinkoordinierte Reaktionen verlangsamen sich. In Höhen von m werden Funktionsstörungen des visuellen und auditiven Analysators beobachtet, die geistige Aktivität nimmt ab und das Kurzzeit- und Betriebsgedächtnis ist beeinträchtigt. In großen Höhen gehen diese Phänomene mit Schweregefühl im Kopf, Schläfrigkeit, Kopfschmerzen, Schwäche und Übelkeit einher. Der Entwicklung dieser Symptome geht in der Regel Euphorie voraus. Eine kurzzeitige Einwirkung von mäßiger Hypoxie kann eine stimulierende Wirkung auf die körperliche und geistige Leistungsfähigkeit haben, ein Aufenthalt in der Höhe von mehr als 30 Minuten kann jedoch bereits zu einer Abnahme der körperlichen und geistigen Leistungsfähigkeit mit Überfunktion des kardiorespiratorischen Systems führen. So kann bereits am ersten Aufenthaltstag in 3000 m Höhe die maximale körperliche Leistungsfähigkeit je nach individueller Stabilität und Hypoxie um 20-45 % sinken. Daher kann körperliche Arbeit selbst geringer Intensität unter hypoxischen Bedingungen vom Körper als Arbeit submaximaler oder maximaler Leistung bewertet werden und daher schnell zu Ermüdung und Erschöpfung der körpereigenen Reservekapazitäten führen.

In der komplexen Struktur kompensatorisch-adaptiver Prozesse, die sich im menschlichen Körper zu hypoxischen Wirkungen entwickeln, hat Meyerson F.Z. identifizierte 4 Ebenen miteinander koordinierter Mechanismen: 1. Mechanismen, deren Mobilisierung eine ausreichende Sauerstoffversorgung des Körpers trotz seines Mangels in der Umgebung sicherstellen kann (Hyperventilation, Myokardüberfunktion, Sicherstellung des Lungenkreislaufvolumens); und a entsprechende Erhöhung der Sauerstoffkapazität des Blutes). 2. Mechanismen, die eine ausreichende Sauerstoffversorgung des Gehirns, des Herzens und anderer lebenswichtiger Organe trotz Hypoxie ermöglichen (Verringerung der Diffusionsstrecke für Sauerstoff zwischen der Kapillarwand und den Mitochondrien der Zellen durch die Bildung neuer Kapillaren und Vergrößerung). die Durchlässigkeit von Zellmembranen; Erhöhung der Fähigkeit der Zellen, Sauerstoff zu nutzen, aufgrund einer Erhöhung der Myoglobinkonzentration; Erleichterung der Oxyhämoglobin-Dissoziation). 3. Erhöhte Fähigkeit von Zellen und Geweben, Sauerstoff im Blut zu nutzen und ATP zu bilden, trotz seines Mangels (erhöhte Affinität der Cytochromoxidase, neu gebildete Mitochondrien, verstärkte Kopplung von Oxidation mit Phosphorylierung). 4. Steigerung der anaeroben ATP-Resynthese aufgrund der Aktivierung der Glykolyse. Es ist notwendig, die begrenzten Fähigkeiten dieser Mechanismen zu berücksichtigen, deren limitierendes Element die begrenzten Reserven an Funktionssystemen sind. So nimmt die Effizienz der äußeren Atmung stark ab, wenn das Atemminutenvolumen 45 l/min übersteigt; Die hämodynamischen Fähigkeiten werden durch die chronotrope und inotrope Reserve des Myokards begrenzt. Die limitierende Bedeutung der körpereigenen Reservesysteme zeigt sich besonders deutlich in Situationen ihres Mangels (Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems, intensive körperliche Aktivität etc.), wenn Fehlanpassungssyndrome (akute Kopfschmerzen, Höhenlungenödem, fokale Myokarddystrophie) auftreten können entwickeln sich auch bei Aufenthalten in relativ geringer Höhe (m). Wenn die Reservefähigkeiten physiologischer Systeme es ermöglichen, die lebenswichtigen Funktionen des Körpers auf dem richtigen Niveau zu halten, werden nach und nach andere Mechanismen mit den Mobilisierungsmechanismen verbunden, die auf die Bildung einer langfristigen, nachhaltigen Anpassung abzielen. Die Phase der dringenden Reaktion auf Hypoxie wird durch eine Übergangsphase ersetzt. In der Übergangsphase führt ein Mangel an hochenergetischen Verbindungen in Zellen, die eine erhöhte Funktion erfüllen und einer Hypoxie ausgesetzt sind, zu einer Aktivierung der Synthese von Nukleinsäuren und Proteinen. Diese Aktivierung der Proteinsynthese deckt ein ungewöhnlich breites Spektrum von Organen und Systemen ab und führt zur Bildung eines umfangreichen systemischen strukturellen Fußabdrucks der Anpassung. So wird die Aktivierung der Synthese von Nukleinsäuren und Proteinen im Knochenmark zur Grundlage für die Proliferation erythroider Zellen; im Lungengewebe führt sie zu einer Hypertrophie des Lungengewebes und einer Vergrößerung ihrer Atemoberfläche. Die Aktivierung der adaptiven Proteinsynthese im Myokard führt zu einer Steigerung der adrenergen Regulationsleistung des Herzens, einer signifikanten Erhöhung der Myoglobinkonzentration, der Kapazität des Koronarbetts und allgemein zu einer Steigerung der Leistungsfähigkeit das Energieversorgungssystem des Herzens. In der Übergangsphase beginnen Mechanismen aktiv zu funktionieren, die eine Erhöhung der Fähigkeit von Geweben und Zellen gewährleisten, Sauerstoff aus dem Blut zu nutzen und ATP trotz seines Mangels zu bilden (erhöhtes Redoxpotential von Gewebeatmungsenzymen, Erhöhung der Anzahl von Mitochondrien, Oxidationsgrad und Phosphorylierung von Substraten). Außerdem nimmt die Intensität anaerober Prozesse und Prozesse der Neutralisierung unteroxidierter Stoffwechselprodukte wie Glykolyse, Gluconeogenese und Umschaltung der limitierenden Verbindungen des Tricarbonsäurezyklus zu. Es entsteht eine neue Ebene der hormonellen Regulierung der physiologischen Systeme des Körpers, die zu einer Verringerung des Grundstoffwechsels und einer sparsameren Sauerstoffnutzung durch das Gewebe führt.

Indikatoren der Lungenventilation werden (bedingt) in anatomische Werte unterteilt. Sie hängen von Geschlecht, Alter, Gewicht und Größe ab. Eine korrekte Beurteilung des Funktionszustandes des äußeren Atmungsapparates ist nur durch den Vergleich absoluter Indikatoren mit den sogenannten Eigenwerten – den entsprechenden Werten für einen gesunden Menschen gleichen Alters, Gewichts, Geschlechts, gleicher Größe – möglich. Es gibt Lungenvolumina und -kapazitäten. 1) Lungenvolumen: - Atemzugvolumen (Atemtiefe); - inspiratorisches Reservevolumen (zusätzliche Luft); - Reserve-Exspirationsvolumen (Reserveluft); - Residualvolumen (Restluft) 2) Lungenkapazitäten: - Vitalkapazität der Lunge (die Summe des Atemzugvolumens des Reservevolumens der Ein- und Ausatmung); - gesamte Lungenkapazität (Summe aus lebenswichtiger Lungenkapazität und Residualvolumen); - funktionelle Residualkapazität (Summe aus Residualvolumen und exspiratorischem Reservevolumen) - Inspirationskapazität (Summe aus Tidal- und inspiratorischem Reservevolumen). Die Funktion der äußeren Atmung wird mit geschlossenen und offenen Geräten untersucht. In einer geschlossenen Methode zur Untersuchung des Gasaustauschs (Spirographie) werden heimische Spirographen aus den medizinischen Anlagen in Kiew und Kasan verwendet. Bei geschlossenen Geräten atmet der Proband Luft aus dem Gerät ein und dort wieder aus, d. h. Atemwege und Gerät bilden ein geschlossenes System. Entlang des Wegs der ausgeatmeten Luft befindet sich ein Kohlendioxidabsorber. Auf einem bewegten Papierband wird eine Atemaufzeichnungskurve – ein Spirogramm – aufgezeichnet. Es dient zur Bestimmung der Atemfrequenz und -tiefe, des Atemminutenvolumens, der Vitalkapazität der Lunge und ihrer Fraktionen, der Sauerstoffaufnahme pro Zeiteinheit sowie zur Berechnung von Atemparametern und Grundstoffwechsel. Die Studie kann durchgeführt werden, während sowohl atmosphärische Luft als auch Sauerstoff eingeatmet werden. Eine notwendige Voraussetzung ist eine vorherige Einarbeitung in die Art der Studie (Übung der Atmung im Spirographen, Douglas-Beutel). Die Ergebnisse können als zuverlässig angesehen werden, wenn der Anschluss des Systems das natürliche Atemmuster nicht verändert. Eine offene Methode zur Untersuchung des Gasaustauschs (Douglas- und Holden-Methode). Bei offenen Geräten atmet der Proband über einen Ventilkasten atmosphärische Luft von außen ein. Die ausgeatmete Luft gelangt in einen Douglas-Beutel (ein Plastik- oder Gummibeutel mit einem Fassungsvermögen von Litern) oder einen Gaszähler, der kontinuierlich das Volumen der ausgeatmeten Luft ermittelt. Die Verbindung zum System erfolgt gleichzeitig mit dem Einschalten der Stoppuhr. Die im Douglas-Beutel gesammelte Luft wird mechanisch gemischt und der Analyse zugeführt. Die verbleibende Luft wird durch eine Gasuhr geleitet, um das Volumen der ausgeatmeten Luft zu bestimmen. Letzteres, dividiert durch die Anzahl der Minuten der Studie, wird nach speziellen Tabellen unter Normalbedingungen (Luftdruck 760 mm Hg und Temperatur 0 °C) angegeben. Die resultierende Zahl ist das Atemminutenvolumen. Durch die Analyse einer ausgeatmeten Luftprobe in einer Gasanalyse (Holden-Gerät) können Sie den Prozentsatz der Sauerstoffaufnahme und Kohlendioxidfreisetzung bestimmen. Anhand spezieller Tabellen berechnen sie die Sauerstoffverwertung in der Lunge, die Freisetzung von Kohlendioxid, den Atemkoeffizienten und den Grundumsatz. Zu den offenen Systemen gehört auch das Belau-Gerät, mit dem Sie den Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt der ausgeatmeten Luft kontinuierlich erfassen können. Pneumographie. Methode zur Untersuchung der Atembewegungen der Brust. Die Aufnahme der Atemkurve (Pneumogramm) erfolgt über eine Gummimanschette, die auf den Brustkorb gelegt und mit der Marey-Kapsel und einem Schreibgerät verbunden wird. Weit verbreitet sind auch piezoelektrische Sensoren, die mechanische Bewegungen des Brustkorbs in elektrischen Strom umwandeln. In diesem Fall wird das Pneumogramm mit einem Oszilloskop aufgezeichnet. Mit der Pneumographie-Methode können Sie die Häufigkeit und den Rhythmus der Atmung sowie Veränderungen in den Phasen des Atemzyklus bestimmen. Normalerweise beträgt das Verhältnis der Ein- und Ausatmungsdauer 1: 1,2 und 1,5. Es wird empfohlen, die Langzeitaufzeichnung des Pneumogramms möglichst im ruhigen Zustand des Patienten durchzuführen. Die Pneumographiemethode wird häufig zur Untersuchung der Atmung bei kleinen Kindern eingesetzt, während die Verwendung offener und geschlossener Untersuchungen des Gasaustauschs in diesem Alter schwierig ist. Pneumotachometrie. Methode zur Messung der Kraft der forcierten Ein- und Ausatmung. Wird zur Beurteilung des Atemwegswiderstands (Durchgängigkeit der Bronchien) verwendet. Der Pneumotachometer-Sensor ist ein Metallrohr mit einer Membran. Der Druckunterschied, der entsteht, wenn Luft durch die Membranlöcher strömt, wird mit einem speziellen Manometer gemessen. Der Proband wird aufgefordert, die Spitze des Schlauchs in den Mund zu nehmen und extrem schnell und tief auszuatmen. Dann, nach einer kurzen Pause und dem Umstellen des Wasserhahns, wird kurz durchgeatmet. Der Pfeil des Geräts zeigt die Leistung des Luftstroms in Litern pro Sekunde an. Die Messung erfolgt dreimal, das höchste Ergebnis wird berücksichtigt. Klinische Bedeutung. Bei Erkrankungen, die mit einer beeinträchtigten Bronchialobstruktion einhergehen (chronische Lungenentzündung, Asthma bronchiale), wird üblicherweise eine Abnahme der Kraft des erzwungenen Austritts und in geringerem Maße der Inhalation beobachtet. Gezeitenvolumen. (DO) – das Volumen der ein- und ausgeatmeten Luft während jedes Atemzyklus. Sie wird ermittelt, indem man das Minutenvolumen und die Atemfrequenz durch die Anzahl der Atemzüge pro Minute dividiert. Der Wert von DO hängt vom Alter, der körperlichen Entwicklung und der Vitalkapazität der Lunge ab. Die Untersuchung des Atemzugvolumens und der Atemfrequenz ermöglicht es uns, die Art der Lungenbeatmung objektiv zu beurteilen. Tiefes und seltenes Atmen schafft bessere Bedingungen für den Lungengasaustausch. Häufiges und flaches Atmen hingegen ist aufgrund der zunehmenden Rolle des „schädlichen Raums“ (Luft, die die Atemwege füllt und nicht am Gasaustausch beteiligt ist) und der ungleichmäßigen Belüftung verschiedener Teile der Lunge wirkungslos. Im Kindesalter kommt es zu einer erheblichen Labilität der äußeren Atmungsparameter und vor allem der Atemfrequenz und -tiefe. Die Atmung eines Kindes ist schon in jungen Jahren häufig und flach. Mit zunehmendem Alter wird die Atmung von Kindern seltener (von 48 auf 17 Atemzüge pro Minute) und das Atemzugvolumen nimmt zu (von 30 ml im Alter von einem Monat auf 275 ml im Alter von 15 Jahren – durchschnittliche Daten nach N.A. Shalkova). Klinische Bedeutung. Der Wert des Atemvolumens in Kombination mit der Atemfrequenz ist von praktischer Bedeutung. So nimmt bei akuter Lungenentzündung und chronischen Atemwegserkrankungen (bilaterale diffuse Pneumosklerose, Pneumofibrose) das Atemzugvolumen ab, während die Atemfrequenz zunimmt. Eine Abnahme des Atemvolumens wird bei Patienten mit schwerem Kreislaufversagen, starker Lungenstauung, Bruststeifheit und Hemmung des Atemzentrums beobachtet. Das inspiratorische Reservevolumen ist das maximale Luftvolumen, das nach einer ruhigen Einatmung eingeatmet werden kann. Bestimmt durch Spirogramm. Nach einer ruhigen Einatmung wird der Proband aufgefordert, so tief wie möglich einzuatmen; nach einer Sekunde wird die Aufzeichnung der maximalen Einatmung wiederholt. Gemessen wird die Höhe der maximalen Einatemwelle. Die Höhe des Höhepunkts der maximalen Inspiration wird ausgehend vom Niveau der ruhigen Inspiration gemessen. Entsprechend der Skala des Spirographen erfolgt die Umrechnung in Milliliter. Bei Kindern schwankt das Reservevolumen in einem weiten Bereich von ml. Das exspiratorische Reservevolumen ist das maximale Luftvolumen, das nach einer ruhigen Ausatmung ausgeatmet werden kann. Nach einer ruhigen Ausatmung wird der Proband gebeten, so viel wie möglich in ein Spirometer oder einen Spirographen auszuatmen. Die Größe des Peaks der maximalen Ausatmung wird vom Niveau der ruhigen Ausatmung bis zur Spitze der Welle gemessen und in Milliliter umgerechnet. Die Größe des exspiratorischen Reservevolumens bei Kindern variiert innerhalb von ml und beträgt etwa 20–25 % der Vitalkapazität der Lunge. Klinische Bedeutung. Es wird eine deutliche Abnahme der Reservevolumina der Ein- und Ausatmung mit einer Abnahme der Elastizität des Lungengewebes, Asthma bronchiale und Emphysem beobachtet. Die praktische Bedeutung des Reservevolumens der Ein- und Ausatmung ist aufgrund der erheblichen individuellen Variabilität unbedeutend. Die Vitalkapazität (VC) ist die maximale Luftmenge, die nach einer maximalen Einatmung ausgeatmet werden kann. Die Messung erfolgt mit einem Spirometer oder Spirographen. Mit zunehmendem Alter nimmt der Wert der Vitalkapazität zu. Laut N.A. Shalkova, die durchschnittlichen Daten im Alter von 4–6 Jahren liegen bei 1100–1200 ml und steigen im Laufe der Jahre auf ml an. Jungen haben eine höhere VC als Mädchen. Es wird empfohlen, die Vitalkapazität des Probanden durch Vergleich mit der beabsichtigten Vitalkapazität der Lunge (VC) zu bewerten. Zur Bestimmung der langfristigen Vitalkapazität der Lunge wurden verschiedene Formeln vorgeschlagen: VEL = (27,63-0,112 · Alter) · Stehhöhe (für Männer); oder (21,78-0,101 · Alter) · Stehhöhe (für Frauen). Laut Anthony: VEL = richtiger Grundumsatz · 2,3 (für Frauen) oder 2,6 (für Männer). Der so erhaltene Wert wird dann mit einem Korrekturfaktor von 1,21 multipliziert. Eine Abnahme der Vitalkapazität unter 80 % des Normwertes gilt als pathologisches Phänomen. Klinische Bedeutung. Bei Kindern mit akuter Lungenentzündung und chronischen Atemwegserkrankungen wird eine Abnahme der Vitalkapazität beobachtet. Es schreitet mit zunehmendem Atemversagen voran. Bei Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems nimmt die Vitalkapazität ab, es kommt zu einer eingeschränkten Beweglichkeit von Brustkorb und Zwerchfell. Eine wiederholte Messung der Vitalkapazität über einen längeren Zeitraum ist unerlässlich. Bei Kindern erhöht sich die Vitalkapazität beim Sport.

Die Gesamtlungenkapazität (TLC) ist die Luftmenge in der Lunge nach maximaler Inspiration. Berechnet nach Bestimmung des Residualvolumens und der Vitalkapazität der Lunge. Hängt von den konstituierenden Lungenvolumina ab. TLC nimmt bei Kindern mit zunehmendem Alter zu. Um die richtige Gesamtvitalkapazität der Lunge (VLC) zu bestimmen, wird vorgeschlagen, vom Wert der richtigen VLC auszugehen. Laut Anthony: DOGEL ist gleich DJEL multipliziert mit 1,32. Abweichungen von diesen Durchschnittswerten um ± 15-20 % sind zulässig. Klinische Bedeutung. Bei diffuser Lungenfibrose wird ein starker Rückgang der TEL beobachtet, in geringerem Maße äußert er sich in Pneumosklerose und Herzinsuffizienz. Unter dem Einfluss sportlicher Aktivitäten erhöht sich die BEL bei Kindern. Lungenbeatmung. Das Atemminutenvolumen (MRV) ist die Luftmenge, die pro Minute in die Lunge ventiliert wird. Sie kann durch Einatmen in einen Douglas-Beutel, auf einer Gasuhr oder auf einem Spirogramm gemessen werden. Das Spirogramm ermittelt die Summe der Atembewegungen über 3-5 Minuten und errechnet anschließend den Durchschnittswert pro Minute. MOD ist unter Grundumsatzbedingungen (im Ruhezustand, im Liegen, auf nüchternen Magen) ein relativ konstanter Wert. Der durchschnittliche MOD-Wert bei gesunden Kindern steigt von 2000 ml im Alter von 1 Jahr auf 5000 ml im Alter von 15 Jahren. MOD bei Kindern in ml pro 1 m2 Körperoberfläche nimmt mit dem Alter von 7800 ml im Alter von 1 Jahr auf 3750 ml im Alter von 15 Jahren ab. Um die Compliance mit der MRT zu beurteilen, wird vorgeschlagen, das Atemäquivalent (RE) zu berechnen, das die Anzahl der Liter Luft ausdrückt, die beatmet werden müssen, um 100 ml Sauerstoff zu verbrauchen. DE ist gleich dem tatsächlichen MOD geteilt durch die richtige Sauerstoffaufnahme multipliziert mit 10. Je größer der DE, desto intensiver die Lungenventilation und desto weniger effizient die Atemfunktion. Die hohe Frequenz und geringe Atemtiefe bei kleinen Kindern führt im Vergleich zu älteren Kindern zu einer geringeren Effizienz der Atemfunktion. Dies führt zu einem allmählichen Rückgang des DE mit dem Alter der Kinder (durchschnittlich von 3,8 im Alter von 5 Monaten auf 2,4 im Alter von 15 Jahren). Klinische Bedeutung. Aufgrund der Erregung des Atemzentrums wird ein Anstieg des MOP (Hyperventilation), ein Anstieg des Sauerstoffbedarfs des Körpers und eine Verschlechterung der Bedingungen des Lungengasaustauschs beobachtet: eine Abnahme der Atemoberfläche der Lunge, Schwierigkeiten bei der Diffusion von Sauerstoff usw. Aufgrund einer Depression des Atemzentrums, einer Abnahme der Elastizität des Lungengewebes und einer eingeschränkten Beweglichkeit der Lunge (Pleuraerguss, Pneumothorax usw.) wird eine Abnahme der MOP (Hypoventilation) beobachtet. ) Die Bestimmung des MOP bei körperlicher Aktivität ist von großer Bedeutung für die Erkennung früher (latenter) Formen von Atemversagen. Bei Atemversagen geht der Übergang von der Luftatmung zur Sauerstoffatmung häufig mit einer Abnahme der MVR einher, die bei gesunden Personen nicht beobachtet wird. Die maximale Lungenventilation (MVV) (Atemgrenze, maximales Minutenvolumen, maximale Atemkapazität) ist die maximale Luftmenge, die innerhalb einer Minute beatmet werden kann. Der MVL wird mit einer Gasuhr, einem Douglas-Beutel und direkter Spirographie bestimmt. Im Kindesalter ist die gebräuchlichste Methode zur Bestimmung des MVL die freiwillige forcierte Atmung für 15 Sekunden (längere Hyperventilation führt zu einer erhöhten Freisetzung von Kohlendioxid aus dem Körper und Hypokapnie). Mithilfe des Spirogramms wird die Summe der Zahnwerte (in Millimetern) berechnet und entsprechend der Skala des Spirogramms in Milliliter umgerechnet. Die gemessene Ausatemluftmenge verringert sich um das Vierfache. Die Bestimmung des MVL erfolgt im Sitzen, mehrmals, vorzugsweise über mehrere Tage. Bei Wiederholungsstudien wird der größte Wert berücksichtigt. MVL bei Kindern steigt mit dem Alter von 42 im Alter von 6 bis 8 Jahren auf 80 Liter pro Jahr. Klinische Bedeutung. Eine Abnahme des MVL wird bei Erkrankungen beobachtet, die mit einer Abnahme der Lungencompliance, einer beeinträchtigten Bronchialobstruktion und Herzinsuffizienz einhergehen. Lungengasaustausch. Sauerstoffaufnahme (PO 2) – die Menge an Sauerstoff, die pro Minute aufgenommen wird. Sie wird mit der spirographischen Methode zur Untersuchung der Funktion der äußeren Atmung entweder anhand der Steigung des Spirogramms (bei Geräten ohne automatische Sauerstoffzufuhr) oder anhand der Sauerstoffzufuhr-Registrierungskurve (bei Geräten mit automatischer Sauerstoffzufuhr – das Spirogramm) bestimmt horizontal aufgezeichnet). Unter Berücksichtigung des Maßstabs des Spirographen und der Geschwindigkeit der Papierbewegung wird die Menge des absorbierten Sauerstoffs pro Minute berechnet. Mit zunehmendem Alter steigt der Sauerstoffverbrauch. Bei Kindern im Alter von 1 Jahr sind es durchschnittlich 60 ml, bei Kindern 200 ml pro Minute. Die Bestimmung von PO 2 erfolgt unter basalen Stoffwechselbedingungen. Durch Division des erforderlichen Grundumsatzes durch 7,07 erhält man den erforderlichen PO 2 -Wert. Eine Abweichung vom durchschnittlichen erforderlichen Wert von ± 20 % ist akzeptabel. Klinische Bedeutung. Ein Anstieg des PO 2 wird mit einer Zunahme oxidativer Prozesse im Körper und einer Zunahme der Lungenventilation beobachtet. Bei körperlicher Aktivität steigt PO 2 an. Bei Herz- und Lungenversagen wird eine Abnahme des PO 2 beobachtet, mit einem deutlichen Anstieg des Atemminutenvolumens. Der Sauerstoffnutzungsfaktor (OCI) ist die Anzahl der ml Sauerstoff, die aus 1 Liter ventilierter Luft absorbiert werden. Sie wird berechnet, indem die pro Minute aufgenommene Sauerstoffmenge durch den MOD-Wert (in l) dividiert wird. Die Bestimmung erfolgt mit demselben Spirogramm über denselben Zeitraum. Verwenden Sie die bei Raumtemperatur ermittelten tatsächlichen Werte von MOD und PO 2. Der CI-Wert steigt mit dem Alter der Kinder von 20 ml im ersten Lebensjahr auf 36 ml im Alter von 15 Jahren. Klinische Bedeutung. Eine Abnahme des CI weist auf eine Verschlechterung und Abnahme der Effizienz der Lungenbeatmung und eine Störung der Diffusionsprozesse hin. Die Durchführung eines Tests mit Sauerstoffatmung geht bei einigen Patienten mit einem Anstieg des CI einher. Dieser Umstand kann in Kombination mit anderen Symptomen als Manifestation einer Ateminsuffizienz angesehen werden. Unter dem Einfluss körperlicher Aktivität steigt bei gesunden Kindern der KI-Wert an, was ein Indikator für eine gute Nutzung der belüfteten Luft ist. Bei latentem Atemversagen kommt es bereits bei mäßiger körperlicher Aktivität zu einer Abnahme des Sauerstoffverwertungskoeffizienten, bei offensichtlichem Versagen auch im Ruhezustand.

Atemanhaltetests beim Einatmen (Shtange) und Ausatmen (Gencha) sind einfach und zugänglich. Wird häufig zur Beurteilung des Funktionszustands des Atmungs- und Herz-Kreislauf-Systems verwendet. Die Studie wird im Sitzen nach 5-7 Minuten Ruhe durchgeführt, vorzugsweise auf nüchternen Magen. Stanges Test. Das Kind wird gebeten, dreimal tief einzuatmen und auszuatmen. Auf dem Höhepunkt der vierten Einatmung hält es den Atem an und hält sich dabei die Nase mit den Fingern zu. Die Zeit vom Ende eines tiefen Atemzugs bis zur Wiederaufnahme der Atmung wird auf einer Stoppuhr aufgezeichnet. Die Dauer des Anhaltens des Atems beim Einatmen variiert bei gesunden Kindern im Alter von 6 bis 18 Jahren innerhalb von Sekunden. Genchs Test. Das Kind wird gebeten, dreimal tief einzuatmen und auszuatmen und nach dem dritten Ausatmen den Atem anzuhalten und sich dabei die Nase mit den Fingern zuzuhalten. Die Stoppuhr zeichnet die Zeit vom Ende der dritten Ausatmung bis zur Wiederaufnahme der Atmung auf. Bei gesunden Menschen im schulpflichtigen Alter beträgt diese Zeit Sekunden. Kombinierter Atemanhaltetest (A.F. Serkin-Test) 1. Phase. Bestimmt wird die Zeit, in der der Proband beim Einatmen im Sitzen den Atem anhalten kann. 2. Phase. Die Zeit des Anhaltens des Atems während der Einatmungsphase wird unmittelbar nach zwanzig Kniebeugen innerhalb von 30 Sekunden bestimmt. 3. Phase. Nach einer Minute wird Phase 1 wiederholt. Klinische Bedeutung. Bei Erkrankungen des Herz-Kreislauf- und Atmungssystems verringert sich in der Regel die Dauer des Atemanhaltens beim Ein- und Ausatmen. Hängt von vielen Faktoren ab: Erregbarkeit des Atemzentrums, Intensität des Gewebestoffwechsels, Willensqualitäten, Disziplin des Kindes usw. Reaktion des äußeren Atmungsapparates auf körperliche Aktivität. Funktionstests mit körperlicher Aktivität dienen der Beurteilung der Reservefähigkeit des äußeren Atmungssystems und der Erkennung versteckter Ateminsuffizienz. Als körperliche Aktivität werden Laufen auf der Stelle, Treppensteigen, tiefe Kniebeugen, Arbeiten am Fahrradergometer usw. eingesetzt. Der „differenzierte Funktionstest“ hat in der medizinischen Praxis weite Verbreitung gefunden. Bei einer günstigen Reaktion auf die Belastung erhöht sich das Atemminutenvolumen vor allem durch die Vertiefung der Atmung. Die Vitalkapazität der Lunge bleibt unverändert oder steigt leicht an. Alle Indikatoren kehren nach 3-5 Minuten auf das ursprüngliche Niveau zurück. Wenn ein Kind an Atemversagen leidet, wird eine ungünstige Reaktion beobachtet: Nach körperlicher Aktivität nimmt das Atemminutenvolumen zu, hauptsächlich aufgrund seiner Zunahme. Die Vitalkapazität der Lunge nimmt häufig ab. Das Atemäquivalent steigt. Die Erholungsphase verlängert sich in der Regel. Das äußere Atmungs- und Kreislaufsystem erfüllt im Körper eine einzige Funktion: Sie sorgen für die Gewebeatmung, die ihre Beziehung und gegenseitige Abhängigkeit bestimmt. Daher sollte die Untersuchung des Herz-Kreislauf- und Atmungssystems umfassend sein, insbesondere bei der Durchführung von Stressfunktionstests.

An den Studien nahmen Schulkinder teil, die keinen Sport trieben, und Schulkinder-Sportler im Alter von 8 Jahren. Die Gesamtzahl der untersuchten Personen betrug 40 Personen. Um die Parameter der äußeren Atmung der Probanden zu bestimmen, wurden die Atemfrequenz, das Atemzugvolumen und die Vitalkapazität der Lunge gemessen. Folgende Funktionstests wurden durchgeführt: Stange und Gencha. Die Ergebnisse der Untersuchung der externen Atmungsparameter sind in der Tabelle dargestellt. Wie aus den erhaltenen Daten hervorgeht, weisen die externen Atmungsindikatoren bei sportlich aktiven Schulkindern die höchsten Werte auf. So ist das Atemvolumen von Sportlern um 33 % höher und die Vitalkapazität der Lunge beträgt 27 %. Kontingent der Probanden Atemfrequenz Atemzugvolumen, l Vitalkapazität, l Untrainierte Schulkinder 15 ± 1,30,24 ± 0,192,2 ± 0,56 Schülersportler 17 ± 0,980,32 ± 0,182,8 ± 0,46 Die Ergebnisse der Stange- und Gench-Tests werden auf angezeigt Diagramm. Wie aus dem dargestellten Diagramm hervorgeht, ist die Zeit vom Ende eines tiefen Atemzugs bis zur Wiederaufnahme der Atmung bei Schüler-Sportlern deutlich um fast 50 % länger. Das gleiche Bild ergibt sich bei Betrachtung der Ergebnisse des Gench-Tests. Die Zeit vom Ende der Ausatmung bis zur Wiederaufnahme der Atmung war mit 38 % deutlich länger.

1. Alle Energieumwandlungen im Körper erfolgen unter Beteiligung von Sauerstoff. Zunächst reagieren die Atemwege und das Kreislaufsystem auf Sauerstoffmangel und sorgen so für eine rationelle Umverteilung des Blutes. 2. Zustände, bei denen die Sauerstoffmenge im Blut einer Person abnimmt (insbesondere Hypoxie), stellen pathologische Veränderungen in den Zellen und Geweben des Körpers dar. Die Gründe, die die Entstehung von Sauerstoffmangel bestimmen, sind unterschiedlich, daher sind die hypoxischen Zustände selbst hinsichtlich des physiologischen Entwicklungsmechanismus heterogen. 3. Die Untersuchung der Atemparameter (Atemvolumen und Atemfrequenz) ermöglicht eine objektive Beurteilung der Art der Lungenbeatmung. Es wurde festgestellt, dass tiefes und seltenes Atmen bessere Bedingungen für den Lungengasaustausch schafft. 4. Als Ergebnis der Studie wurde festgestellt, dass die Indikatoren der Außenatmung bei Schulkindern und Sportlern deutlich höher sind als bei Gleichaltrigen, die keinen Sport treiben.

„Sauerstoffverbindungen“ – Sauerstoffverbindungen N (alle Stickoxide sind endotherm!!!). Sauerstoffverbindungen N+5. N-Halogenide. Bindung von Distickstoff N2. Sauerstoffverbindungen N+3. Thermolyse von Ammoniumsalzen. Zersetzung von Nitraten bei T. Sauerstoffverbindungen N+2. Öffnungselemente. Nitride. Eigenschaften. Sauerstoffverbindungen N+4. Ebenso für Li2NH (Imid), Li3N (Nitrid).

„Nutzung von Sauerstoff“ – Anwendung von Sauerstoff. Der Patient befindet sich in einer speziellen Apparatur in einer Sauerstoffatmosphäre bei reduziertem Druck. Der Arzt telefoniert mit dem Patienten. Feuerwehrmann mit umluftunabhängigem Atemschutzgerät. Außerhalb der Erdatmosphäre ist der Mensch gezwungen, Sauerstoff mitzunehmen. Die Hauptverbraucher von Sauerstoff sind die Energie-, Metallurgie- und Chemieindustrie.

„Sauerstoffchemie“ – 1,4 g/l, etwas schwerer als Luft. Verbrennungsreaktionen. Schmelztemperatur. Sauerstoff in der Natur. Siedetemperatur. Physischer Zustand, Farbe, Geruch. Physikalische Eigenschaften von Sauerstoff. Dichte. Löslichkeit. Sauerstoff. Oxidationsreaktionen, bei denen Wärme und Licht freigesetzt werden, werden Verbrennungsreaktionen genannt.

„Test „Luft““ – Anzahl der Klimazonen. Beantworten Sie die Fragen schriftlich. Wind, der zweimal im Jahr die Richtung ändert. Luft. Einheit zur Druckmessung. Eine Mischung aus verschiedenen Flüssigkeiten. Ein Gerät zur Messung des atmosphärischen Drucks. Gas, das die Verbrennung nicht unterstützt. Luftdichte. Wissen zusammenfassen und festigen.

„Luftchemie“ – Ozonlöcher. Folgen der Luftverschmutzung. Autoabgase, Emissionen von Industriebetrieben. Treibhauseffekt. Bestimmen Sie die wichtigsten Möglichkeiten zur Lösung des Problems der Luftverschmutzung. Variable Bestandteile der Luft. Die wichtigsten Möglichkeiten zur Lösung des Problems der Luftverschmutzung. Ökologischer Zustand in den Moskauer Bezirken.

"Sauerstoff. Ozon. Luft“ – Führen Sie den Test durch. Die Aufgabe erledigen. M. V. Lomonossow. Allotropie. Sauerstoff. Das Problem lösen. Luftzusammensetzung. Studieren Sie die Zusammensetzung der Luft. Biologische Rolle. Ozon und Sauerstoff. Sauerstoff gewinnen. Eigenschaften von Sauerstoff. A. Lavoisier. Verallgemeinerung. Verwendung von Sauerstoff. Sauerstofffreisetzung. Kontrolliere deine Antworten. Laborerfahrung.

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Das leichte Gas Sauerstoff ist das am häufigsten vorkommende Element auf der Erde. In der Erdkruste ist sein Gewicht 12-mal größer als Eisen, 140-mal größer als Kohlenstoff, fast 500-mal größer als Schwefel; es macht 49,13 Prozent des Gewichts der gesamten Erdkruste aus.

Diese Sauerstoffverteilung auf der Erde entspricht voll und ganz seiner Bedeutung für das Leben der lebenden und toten Natur. Denn Wasser ist eine Verbindung aus Wasserstoff und Sauerstoff (enthält 89 Prozent Sauerstoff), Sand ist eine Verbindung aus Silizium und Sauerstoff (53 Prozent Sauerstoff), Eisenerz ist eine Verbindung aus Eisen und Sauerstoff. Sauerstoff ist Bestandteil vieler Erze und Mineralien. Aber Sauerstoff ist für das Leben der Wildtiere, für das Leben von Tieren und Menschen, von größter Bedeutung. Ohne Sauerstoff ist Leben auf der Erde unmöglich.

Die gesamte Lebensaktivität des menschlichen Körpers, von der Geburt bis zum Tod, ist mit oxidativen Prozessen verbunden, bei denen Sauerstoff die Hauptrolle spielt.

Diese Prozesse beginnen mit der menschlichen Atmung. Die Luft, die ein Mensch einatmet, gelangt in die Lunge. Hier dringt Sauerstoff durch die Wände der dünnsten Blutgefäße, durch die keine Flüssigkeit, sondern Gas gelangt, in das Blut ein. Der Gasaustausch, der wichtigste Prozess im Leben, findet im Blut statt.

Das Blut nimmt Sauerstoff auf und gibt das darin enthaltene Kohlendioxid ab. Typischerweise enthält Luft 0,03 Prozent Kohlendioxid, während die von einem Menschen ausgeatmete Luft 4,38 Prozent Kohlendioxid enthält.

Somit erhöht sich der Kohlendioxidgehalt in der von einem Menschen ausgeatmeten Luft um das 140-fache im Vergleich zu seinem Gehalt in der Luft. Der Sauerstoffgehalt hingegen sinkt auf 16,04 Prozent, also um 1/5 im Vergleich zum Gehalt in der Luft.

Der vom Blut aufgenommene Sauerstoff wird durch den Körper transportiert und oxidiert die darin gelösten Nährstoffe. Bei der Oxidation durch Sauerstoff, also bei der langsamen Verbrennung der in den Körper gelangenden Nährstoffe, entsteht Kohlendioxid, das vom zirkulierenden Blut aufgenommen wird. Kohlendioxid wird über das Blut in die Lunge transportiert und dort bei einem erneuten Gasaustausch mit dem einströmenden Frischsauerstoff aus der Luft beim Ausatmen an die umgebende Atmosphäre abgegeben.

Ein Erwachsener verbraucht beim Atmen täglich etwa 850 Liter Sauerstoff. In unserem Körper ablaufende oxidative Prozesse gehen mit der Freisetzung von Wärme einher. Diese mit dem Atmungsprozess verbundene Wärme hält unsere Körpertemperatur bei etwa 37 Grad.

Beim Atmen, bei der Verbrennung, bei allen anderen oxidativen Prozessen (Rosten von Metallen, Verrottung etc.) wird Sauerstoff aus der Luft aufgenommen. Es können berechtigte Fragen auftauchen: Ist die Luft sauerstoffarm und wie lange wird dieser noch für das Leben auf der Erde ausreichen? Es besteht diesbezüglich kein Grund zur Sorge.

Die Atmosphäre enthält 1.300.000.000.000.000 Tonnen Sauerstoff, und obwohl dieser Wert nur ein Zehntausendstel des gesamten Sauerstoffgehalts in der Erdkruste ausmacht, ist diese Zahl ziemlich groß. Aber das Wichtigste ist, dass es sich aufgrund der in der Natur vorkommenden umgekehrten Prozesse der Sauerstofffreisetzung praktisch nicht verändert.

Diese Prozesse der Sauerstofffreisetzung erfolgen als Folge des Pflanzenlebens. Pflanzen absorbieren Kohlendioxid aus der Luft für ihre Ernährung und zersetzen es unter dem Einfluss von Sonnenlicht in Kohlenstoff und Sauerstoff. Kohlenstoff verbleibt in der Pflanze und wird zum Aufbau ihres Körpers verwendet, während Sauerstoff wieder an die Atmosphäre abgegeben wird. Und obwohl Pflanzen auch atmen und zum Atmen Sauerstoff benötigen, ist die Menge an Sauerstoff, die Pflanzen während ihrer Ernährung freisetzen, im Allgemeinen 20-mal höher als die Menge, die sie zum Atmen benötigen. Pflanzen sind somit lebende Sauerstofffabriken.

Deshalb ist das Pflanzen von Pflanzen in Städten von großem gesundheitlichem Wert. Sie absorbieren nicht nur überschüssige Mengen an Kohlendioxid, die sich hier durch den Betrieb von Fabriken und Fabriken ansammeln, sondern reichern sie auch mit lebensspendendem Sauerstoff für den menschlichen Körper an, indem sie dazu beitragen, die Luft von schädlichen Verunreinigungen zu reinigen Tiere.

Der grüne Ring um Städte ist eine Sauerstoffquelle, eine Quelle der Gesundheit.

Der in diesem Artikel zusammengefasste Bericht zum Thema „Verwendung von Sauerstoff“ verrät Ihnen, in welchen Industriebereichen dieser unsichtbare Stoff unglaubliche Vorteile bringt.

Meldung zum Sauerstoffverbrauch

Sauerstoff ist ein wesentlicher Bestandteil des Lebens aller lebenden Organismen und chemischen Prozesse auf dem Planeten. In diesem Artikel betrachten wir die häufigsten Verwendungszwecke von Sauerstoff:

Verwendung von Sauerstoff in der Medizin

In diesem Bereich ist es äußerst wichtig: Das chemische Element wird zur Lebensunterstützung von Menschen mit Atembeschwerden und zur Behandlung bestimmter Beschwerden eingesetzt. Bemerkenswert ist, dass man bei Normaldruck über längere Zeit keinen reinen Sauerstoff atmen kann. Dies ist nicht gesundheitlich unbedenklich.

Anwendung von Sauerstoff in der Glasindustrie

Dieses chemische Element wird in Glasschmelzöfen als Komponente verwendet, die die Verbrennung darin verbessert. Dank Sauerstoff reduziert die Industrie außerdem den Stickoxidausstoß auf ein lebensunbedenkliches Maß.

Verwendung von Sauerstoff in der Zellstoff- und Papierindustrie

Dieses chemische Element wird bei der Alkoholisierung, Delignifizierung und anderen Prozessen verwendet, wie zum Beispiel:

Whitening-Papier
Reinigung von Abflüssen
Aufbereitung von Trinkwasser
Intensivierung der Verbrennung von Müllverbrennungsanlagen
Reifenrecycling

Anwendung von Sauerstoff in der Luftfahrt

Da ein Mensch außerhalb der Atmosphäre ohne Sauerstoff nicht atmen kann, muss er einen Vorrat dieses nützlichen Elements mit sich führen. Künstlich erzeugter Sauerstoff wird von Menschen zum Atmen in einer fremden Umgebung verwendet: in der Luftfahrt bei Flügen, in Raumfahrzeugen.

Verwendung von Sauerstoff in der Natur

In der Natur gibt es einen Sauerstoffkreislauf: Bei der Photosynthese wandeln Pflanzen im Licht Kohlendioxid und Wasser in organische Verbindungen um. Dieser Prozess ist durch die Freisetzung von Sauerstoff gekennzeichnet. Wie Menschen und Tiere verbrauchen Pflanzen nachts Sauerstoff aus der Atmosphäre. Der Sauerstoffkreislauf in der Natur wird dadurch bestimmt, dass Menschen und Tiere Sauerstoff verbrauchen und Pflanzen ihn tagsüber produzieren und nachts verbrauchen.

Anwendung von Sauerstoff in der Metallurgie

Die chemische und metallurgische Industrie benötigt reinen Sauerstoff, keinen Luftsauerstoff. Jedes Jahr erhalten Unternehmen auf der ganzen Welt mehr als 80 Millionen Tonnen dieses chemischen Elements. Es wird bei der Herstellung von Stahl aus Altmetall und Gusseisen verbraucht.

Wozu dient Sauerstoff im Maschinenbau?

Im Bau- und Maschinenbau wird es zum Schneiden und Schweißen von Metallen eingesetzt. Diese Prozesse werden bei hohen Temperaturen durchgeführt.

Verwendung von Sauerstoff im Leben

Im Leben verbraucht ein Mensch Sauerstoff in verschiedenen Bereichen, wie zum Beispiel:

Fischzucht in Teichfarmen (das Wasser ist mit Sauerstoff gesättigt).
Wasseraufbereitung bei der Lebensmittelproduktion.
Desinfektion von Lagerräumen und Produktionsräumen mit Sauerstoff.
Entwicklung von Sauerstoffcocktails für Tiere, damit diese an Gewicht zunehmen.

Menschliche Nutzung von Sauerstoff in Elektrizität

Wärme- und Kraftwerke, die mit Öl, Erdgas oder Kohle betrieben werden, nutzen Sauerstoff zur Verbrennung des Brennstoffs. Ohne sie würden alle industriellen Produktionsanlagen einfach nicht funktionieren.

Wir hoffen, dass die Nachricht zum Thema „Verwendung von Sauerstoff“ Ihnen bei der Vorbereitung auf den Unterricht geholfen hat. Sie können Ihre Geschichte über die Verwendung von Sauerstoff über das Kommentarformular unten hinzufügen.

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