Bài 5. Các nguyên tố hóa học và nước

CH tr 21 MĐ

  Khi bị tiêu chảy kéo dài do ăn phải thức ăn bị nhiễm khuẩn, cơ thể sẽ cảm thấy mệt mỏi. Khi đó, chúng ta cần phải cung cấp thật nhiều nước và chất điện giải. Việc cung cấp nước và chất điện giải có vai trò gì?

Phương pháp giải:

  Chất điện giải là những chất dịch khoáng như Natri, Kali, Canxi, Magie, Clo, Phosphate, bicarbonate…có thể hòa tan trong các dịch cơ thể. Các chất điện giải có vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất, thúc đẩy hoạt động cơ và các quá trình khác diễn ra trong cơ thể dễ dàng, hiệu quả hơn.

Lời giải chi tiết:

  Khi bị tiêu chảy kéo dài, nước và các nguyên tố khoáng trong cơ thể sẽ bị thiếu hụt, do đó cần cung cấp thật nhiều nước và các chất điện giải để bù lại lượng nước và chất khoáng bị thiếu hụt đó.

CH tr 21 CH

1. Hiện nay, có những nguyên tố nào được tìm thấy trong cơ thể sinh vật?

Phương pháp giải:

Hiện nay, có khoảng 25 nguyên tố được biết là có vai trò quan trọng đối với sự sống như C, H,O,N,....

Lời giải chi tiết:

Các nguyên tố được tìm thấy trong cơ thể sinh vật:

- Nhóm nguyên tố đa lượng: O, C, H, N, Ca, P, K, S, Na, Cl, Mg,...

- Nhóm nguyên tố vi lượng: Fe, I, Mo, Zn, Cu,...

CH tr 22 CH

2. Quan sát Hình 5.2 và cho biết cấu trúc của nguyên tử carbon có đặc điểm gì giúp nó trở thành nguyên tố có vai trò quan trọng trong tế bào.

Phương pháp giải:

   Quan sát số electron ngoài cùng của Carbon trong hình 5.2, và đưa ra nhận xét về khả năng liên kết của Carbon với các nguyên tố khác.

Lời giải chi tiết:

   Nguyên tử carbon có bốn electron ở lớp ngoài cùng (có hoá trị bốn) nên có thể cho đi hoặc thu về bốn electron để có đủ tám electron ở lớp ngoài cùng, do đó, nó có thể hình thành liên kết với các nguyên tử khác (C, H, O, N, P, S). Nhờ đặc điểm này, carbon có thể hình thành các mạch carbon với cấu trúc khác nhau, là cơ sở hình thành vô số hợp chất hữu cơ.

CH tr 22 CH

3. Thiếu Mg sẽ ảnh hưởng như thế nào đến thực vật?

4. Tại sao các nguyên tố vi lượng chiếm một ti lệ rất nhỏ nhưng không thể thiếu?

Phương pháp giải:

- Nhóm nguyên tố đa lượng: O, C, H, N, Ca, P, K, S, Na, Cl, Mg,... Các nguyên tố đại lượng tham gia cấu tạo nên các đại phân tử hữu cơ như prôtêin, cacbohidrat, lipit và các acid nucleic là những chất hóa học chính cấu tạo nên tế bào.

- Nhóm nguyên tố vi lượng: Fe, I, Mo, Zn, Cu,...Các nguyên tố vi lượng là những nguyên tố chỉ chiếm tỉ lệ nhỏ hơn 0.01% khối lượng cơ thể sống, nhưng lại đóng 1 vai trò vô cùng quan trọng đối với hoạt động sống của cơ thể.

Lời giải chi tiết:

3. Mg là nguyên tố cấu tạo nên diệp lục, do đó nếu thiếu Mg, thực vật sẽ không có diệp lục hấp thụ ánh sáng mặt trời để thực hiện quá trình quang hợp, nên thực vật không tạo ra các chất hữu cơ phục vụ cho quá trình sống của chúng.

4. Các nguyên tố vi lượng chiếm một ti lệ rất nhỏ nhưng không thể thiếu vì chúng là thành phần cấu tạo nên hầu hết các enzyme, hoạt hóa enzyme và nhiều hợp chất hữu cơ tham gia vào các hoạt động sống của cơ thể (hormone, vitamin, hemoglobin,...).

CH tr 22 LT

Tại sao các nhà dinh dưỡng học đưa ra lời khuyên rằng: “Nên thường xuyên thay đổi món ăn giữa các bữa ăn và trong một bữa nên ăn nhiều món"?

Phương pháp giải:

- Nhóm nguyên tố đa lượng tham gia cấu tạo nên các đại phân tử hữu cơ như prôtêin, cacbohidrat, lipit và các acid nucleic là những chất hóa học chính cấu tạo nên tế bào.

- Nhóm nguyên tố vi lượng những nguyên tố chỉ chiếm tỉ lệ nhỏ hơn 0.01% khối lượng cơ thể sống, nhưng lại đóng 1 vai trò vô cùng quan trọng đối với hoạt động sống của cơ thể.

Lời giải chi tiết:

   Việc thay đổi các món ăn sẽ giúp chúng ta được cung cấp đầy đủ các nguyên tố đa lượng và vi lượng tham gia vào các hoạt động sống của cơ thể. Do đó,  các nhà dinh dưỡng học đưa ra lời khuyên rằng: “Nên thường xuyên thay đổi món ăn giữa các bữa ăn và trong một bữa nên ăn nhiều món".

CH tr 23 CH

5. Quan sát Hình 5.3a và cho biết các nguyên tử cấu tạo nên phân tử nước mang điện tích gì. Tại sao? Tính phân cực của phân tử nước là do đầu?

6. Liên kết hydrogen được hình thành như thế nào?

Phương pháp giải:

   Một phân tử nước được cấu tạo từ một nguyên tử oxygen liên kết với hai nguyên tử hydrogen bằng liên kết cộng hoá trị (là liên kết được hình thành do dùng chung cặp electron).

Lời giải chi tiết:

5. Trong phân tử nước, đầu oxygen mang điện tích âm và đầu hydrogen mang điện tích dương do oxygen có khả năng hút electron mạnh hơn nên cặp electron dùng chung có xu hướng lệch về phía oxygen. Điều này đã tạo nên tính phân cực của phân tử nước.

6. Nhờ có tính phân cực mà các phân tử nước có thể liên kết với nhau hoặc liên kết với các phân tử phân cực khác bằng liên kết hydrogen.

CH tr 23 CH

7. Tại sao nước có thể làm dung môi hoà tan nhiều chất cần thiết?

8. Tại sao nước có vai trò quan trọng trong quá trình cân bằng và ổn định nhiệt độ của tế bào và cơ thể? Cho ví dụ. 

Phương pháp giải:

   Do có tính phân cực nên nước có nhiều vai trò sinh học quan trọng đối với sự sống như: là thành phần cấu tạo nên tế bào, là dung môi hoà tan nhiều chất cần thiết và là môi trường của các phản ứng sinh hoá, điều hoà nhiệt độ cơ thể sinh vật.

Lời giải chi tiết:

7.  Do có tính phân cực mà các phân tử nước có thể liên kết với nhau và liên kết với các phân tử phân cực khác, nhờ đó, nước trở thành dung môi hoà tan nhiều chất.

8. Nước có thể hấp thụ nhiệt từ không khí khi quá nóng hoặc thải nhiệt dự trữ khi quá lạnh, nhờ đó mà nước tham gia điều hoà nhiệt độ môi trường và cơ thể sinh vật.

Ví dụ: Khi nhiệt độ không khí tăng, các tế bào khí khổng tăng thải H₂O để điều hòa nhiệt độ không khí xung quanh thực vật.

Khi trời chuyển lạnh, lỗ chân lông thu nhỏ lại, làm các tế bào da giảm thoát nước để giữ ấm cho cơ thể.

CH tr 23 VD

Tại sao khi bón phân cho cây trồng cần phải kết hợp với việc tưới nước?

Phương pháp giải:

 Nước có vai trò là thành phần cấu tạo nên tế bào, là dung môi hoà tan nhiều chất cần thiết và là môi trường của các phản ứng sinh hoá, điều hoà nhiệt độ cơ thể sinh vật.

Lời giải chi tiết:

 Khi bón phân cho cây trồng cần phải kết hợp với việc tưới nước để làm hòa tan phân bón, giúp rễ dễ hấp thu hơn, đồng thời cung cấp một lượng nước cho thực vật.

CH tr 23 BT

Câu 1: Tại sao phần lớn các loại thuốc chữa bệnh thường được sản xuất dưới dạng muối?

Câu 2: Khi cơ thể con người bị thiếu sắt, iod và calcium thì có tác hại như thế nào đến sức khoẻ?

Câu 3: Khi để rau, củ trong ngăn đá tủ lạnh sau đó lấy ra ngoài thì sẽ bị hỏng rất nhanh. Hãy vận dụng các kĩ năng trong tiến trình nghiên cứu để giải thích và kết luận về vấn đề trên.

Phương pháp giải:

- Nhóm nguyên tố đa lượng: O, C, H, N, Ca, P, K, S, Na, Cl, Mg,... Các nguyên tố đại lượng tham gia cấu tạo nên các đại phân tử hữu cơ như prôtêin, cacbohidrat, lipit và các acid nucleic là những chất hóa học chính cấu tạo nên tế bào.

- Nhóm nguyên tố vi lượng: Fe, I, Mo, Zn, Cu,...Các nguyên tố vi lượng là những nguyên tố chỉ chiếm tỉ lệ nhỏ hơn 0.01% khối lượng cơ thể sống, nhưng lại đóng 1 vai trò vô cùng quan trọng đối với hoạt động sống của cơ thể.

- Nước có vai trò là thành phần cấu tạo nên tế bào, là dung môi hoà tan nhiều chất cần thiết và là môi trường của các phản ứng sinh hoá, điều hoà nhiệt độ cơ thể sinh vật.

Lời giải chi tiết:

Câu 1: Phần lớn các loại thuốc chữa bệnh thường được sản xuất dưới dạng muối để giúp chúng ta hấp thu được nhiều loại nguyên tố hóa học cần thiết, và dạng muối dễ dàng tan trong nước, do đó sẽ giúp cơ thể dễ hấp thụ hơn.

Câu 2: Tác hại khi cơ thể con người bị thiếu sắt, iod và calcium:

- Khi bị thiếu sắt: Thiếu máu, hệ miễn dịch dễ bị suy yếu, trao đổi chất kém, giảm trí nhớ, gây ra các bệnh về huyết áp. Đối với phụ nữ mang thai có thể bị sảy thai.

- Khi thiếu iod: Gây bệnh bướu cổ: Trí tuệ kém phát triển, giao tiếp kém, trao đổi chất kém, mệt mỏi,...

- Khi thiếu calcium: gây ra các bệnh về xương như còi xương, loãng xương,...; ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thần kinh, rối loạn giấc ngủ, co giật cơ; giảm chức năng của hệ miễn dịch,...

Câu 3:

- Tiến trình nghiên cứu:

+ Quan sát: Khi để rau, củ trong ngăn đá tủ lạnh, rau, củ trở nên cứng hơn do các phân tử nước liên kết chặt chẽ hơn để tạo thành tinh thể đá.

+ Xây dựng giả thuyết: Do sự phá vỡ liên kết hidro một các đột ngột dẫn đến các tế bào rau, củ bị vỡ.

+ Thiết kế và tiến hành thí nghiệm: Quan sát dưới kính hiển vi hai mẫu tiêu bản tế bào rau, củ đông đá và rau, củ đã đưa ra bên ngoài từ ngăn đá tủ lạnh.

+ Kết quả nghiên cứu: Tiêu bản tế bào rau, củ đông đá có các tế bào nguyên vẹn. Tiêu bản tế bào rau, củ sau khi đem ra ngoài: các tế bào bị phá vỡ cấu trúc.

- Kết luận: Khi để rau, củ trong ngăn đá tủ lạnh sau đó lấy ra ngoài thì sẽ phá vỡ liên kết hydro làm tăng thể tích nước trong các tế bào, dẫn đến chèn ép lên các bào quan, phá vỡ cấu trúc tế bào và làm rau, củ nhanh bị hỏng.

Lý thuyết

>> Xem chi tiết: Lý thuyết các nguyên tố hóa học và nước - Sinh 10 Chân trời sáng tạo