เรียนภาษาไทย-ติวO-NETสังคม : สารอนินทรีย์

สารอนินทรีย์

สารอนินทรีย์
สารอนินทรีย์ที่เป็นองค์ประกอบของเซลล์ของสิ่งมีชีวิตมีหลายชนิด   สารบางอย่างมีปริมาณมาก เช่น น้ำบางอย่างมีปริมาณน้อย   แต่ล้วนมีความสำคัญต่อการดำรงชีวิตของเซลล์   นักเรียนจะได้ศึกษาต่อไป

3.1.1 น้ำ

คำถามนำ
สารอนินทรีย์มีความสำคัญต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตอย่างไร

จากภาพที่ 3-1   นักเรียนจะเห็นได้ว่า   น้ำเป็นสารประกอบที่พบมากที่สุดในสิ่งมีชีวิต ดังนั้นน้ำน่าจะมีความสำคัญอย่างมาก  นักเรียนได้ทราบม่แล้วว่า   น้ำประกอบด้วยอะตอมของไฮโดรเจนและออกซิเจนมีสูตร  H2O    อะตอมของไฮโดรเจนและออกซิเจนยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะโคเวเลนซ์  ซึ่งเกิดจากการใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน   อิเล็กตรอนวงนอกของอะตอมออกซิเจนยังมีเหลืออีก 4 อิเล็กตรอน ที่ยังไม่มีพันธะโคเวเลนซ์   จึงทำให้อะตอมของออกซิเจนแสดงประจุลบและอะตอมของไฮโดรเจนทั้ง 2 อะตอมแสดงประจุบวก   ทำให้โมเลกุลของน้ำเป็นโมเลกุลที่มีขั้ว (polar) ดังภาพที่ 3-2 ข.

ภาพที่ 3-2 โมเลกุลของน้ำ
ก. การรวมตัวของออกซิเจนและไฮโดรเจนเป็นโมเลกุลของน้ำ
ข.   สัณลักษณ์ของโมเลกุลที่มีขั้วของน้ำ   อะตอมของออกซิเจนแสดงขั้วลบ อะตอมไฮโดรเจนแสดงขั้วบวก

นอกจากน้ำเป็นโมเลกุลที่มีขั้วแล้ว น้ำยังมีสมบัติเป็นของเหลว ที่อุณหภูมิห้องซึ่งเกิดจากการยึดเหนี่ยว้ดวยพันธะไฮโดรเจน(hydrogen bond) ระหว่างอะตอมของออกซิเจนกับอะตอมของไฮโดรเจนของน้ำแต่ละโทเลกุล   พันธะไฮโดรเจนเป็นพันธะที่ไม่แข็งแรงเท่าพันธะโคเวเลนซ์   แต่ก็เพียงพอที่จะยึดเหนี่ยวโมเลกุลน้ำไว้ด้วยกัน   จึงทำให้น้ำมีสภาพเป็นของเหลว  ดังภาพที่ 3-3

ภาพที่ 3-3 พันธะไฮโดรเจนที่ยึดระหว่างโมเลกุลของน้ำ

สมบัติการมีขั้วของโมเลกุลน้ำและการพันธะไฮโดรเจนกับโมเลกุลของสารต่างๆ ได้ ทำให้สารต่างๆ ที่มีขั้วสามารถละลายน้ำได้ดี   การที่น้ำแสดงทั้งประจุบวกและประจุลบอยู่ในโมเลกุลเดียวกันน้ำจึงเป็นตัวทำ ละลายที่ดี   สำหรับโมเลกุลที่แตกตัวเป็นไอออนได้ เช่น โซเดียมคลอไรด์ละลายได้ในน้ำ   เพราะโซเดียมไอออน (Na+)  เกาะกับอะตอมของออกซิเจนซึ่งเป็นขั้วลบ   ส่วนคลอไรด์ไอออน (Cl-)   เกาะอยู่กับอะตอมไฮโดรเจนซึ่งเป็นขั้วบวก ดังภาพที่ 3-4

รู้หรือเปล่า ?
พันธะไฮโดรเจน หมายถึง แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอมของไฮโดรเจนที่แสดงประจุบวกกับอะตอมของออกซิเจน หรือไนโตรเจนซึ่งแสดงประจุลบของโมเลกุลอื่น   แต่ในบางกรณีโมเลกุลมีขนาดใหญ่อาจเกิดพันธะไฮโดรเจนโมเลกุลเดียวกันได้

ภาพที่ 3-4 การแตกตัวของตัวถูกละลาย NaCl เป็น Na+ และ Cl- โดยมีโมเลกุลของน้ำเป็นตัวทำละลายมาล้อมรอบ

สารที่มีสมบัติละลายน้ำได้ดี เรียกว่า ไฮโดรฟิลิก(hydrophilic) ซึ่งหมายถึง “ชอบน้ำ” และเรียกสารที่มีสมบัติไม่ละลายในน้ำว่า ไฮโดร โฟบิก (hydrophobic) ซึ่งหมายถึง “ไม่ชอบน้ำ” ทั้งนั้นเป็นเพราะสารเหล่านี้ไม่สามารถแตกตัว   ให้ไอออนได้เหมือนโซเดียมคลอไรด์หรือเป็นโมเลกุลที่ไม่มีขั้วจึงไม่สามารถ ยึดติดกับโมเลกุลของน้ำได้

-   นักเรียนบอกได้หรือไม่ว่า สารใดบ้างเป็นไฮโดรโฟบิก

สมบัติในการเป็นตัวทำละลายที่ดีของน้ำ ทำให้สามารถใช้น้ำเป็นตัวลำเลียงและนำสารต่าง ๆ มาเลี้ยงส่วนต่างๆ ของร่างกายได้ตามที่ต้องการ

โมเลกุลของน้ำยังสามารถแตกตัวให้ไอออนได้เป็นไฮโดรเจน  (H+)  และไฮดรอกซิลไอออน  (OH-)   ทำให้เกิดสมบัติในการเป็นกรดและเบส   น้ำยังสามารถแตกตัวได้อย่างรวดเร็วอีกด้วย น้ำ 1 แก้ว สามารถแตกตัวได้ไฮโดรเจนไอออนประมาณ 1015 ไอออน

นอกจากนี้น้ำยังมีสมบัติเก็บความร้อนได้ดี   จึงมีความจุความร้อนสูงทำให้สามารถรักษาสมดุลในร่างกายได้ดี

-   สมบัติของน้ำเกี่ยวข้องกับการเกิดปฏิกิริยาภายในเซลล์อย่างไร

จากภาพที่ 3-1 องค์ประกอบของร่างกายที่เป็นสารอนินทรีย์อื่นประมาณ 1% ซึ่งในส่วนนี้มีแร่ธาตุอยู่ด้วย สิ่งที่น่าสงสัยคือแร่ธาตุมีความ สำคัญต่อสิ่งมีชีวิตอย่างไร

3.1.2 แร่ธาตุ
สิ่งมีชีวิตต้องการแร่ธาตุซึ่งเป็นสารอนินทรีย์   เพื่อนำไปใช้เป็นส่วนประกอบของสารอินทรีย์   แร่ธาตุเหล่านี้เป็นสิ่งจำเป็นเพราะบางชนิดเป็นส่วนประกอบของเอนไซม์และ โปรตีนต่างๆ ที่จำเป็นต่อการทำงานของร่างกาย   และไม่มีแร่ธาตุอื่นมาทำหน้าที่แทนได้   การขาดธาตุอาหารก่อให้เกิดความผิดปกติของการทำงาน เช่น กรณีพืชขาดธาตุแมกนีเซียม ใบแก่จะมีสีเหลือง ระหว่าง เส้นใบ ที่ปลายและขอบใบม้วนเป็นรูปถ้วยดังภาพที่ 3-5

ภาพที่ 3-5 อาการต้นแตงกวาที่ขาดแร่ธาตุแมกนีเซียม

แร่ธาตุที่สิ่งมีชีวิตต้องการจะต้องอยู่ในรูปของไอออน เช่น โซเดียมไอออน  (Na+)   โพแทสเซียมไอออน (K+)   แคลเซียมไอออน  (Ca2+)   และไนเตรดไอออน  (NO3- )    ซึ่งพืชนำเข้าสู่รากได้โดยไอออนเหล่านี้ ละลายอยู่น้ำ

รู้หรือเปล่า ?
โรคคอพอก(simple goiter) มีสาเหตุจากการขาดธาตุไฮโอดีนที่ใช้สร้างฮอร์โมนไทรอกซินของต่อมไทรอยด์   ทำให้ต่อมนี้ทำงานหนัก   ต่อมจึงมีขนาดโตขึ้นปัจจุบันมีการรณรงค์ให้ประชาชนบริโภคอาหารที่เติม ไอโอดีนเพื่อป้องกันโรคคอพอก เช่น น้ำปลาไอโอดีน ไข้เค็มไอโอดีน เกลือไอโอดีนเป็นต้น

สำหรับคนและสัตว์   แร่ธาตุมีบทบาทสำคัญทั้งในด้านที่เป็นส่วนประกอบของกระดูก ฟัน และกล้ามเนื้อ แร่ธาตุช่วยทำให้ของเหลวในร่างกายมีสมบัติเป็นกรดหรือเบสที่ต้องการ   ช่วยให้การทำงานของอวัยวะดำเนินไปตามปกติ เป็นต้น โดยทั่วไปร่างกายต้องการแร่ธาตุในปริมาณเพียงเล็กน้อย เช่น ในแต่ละวันเราต้องการธาตุเหล็กประมาณ 15 มิลลิกรัม ธาตุโซเดียม 500 มิลลิกรัม ธาตุโพแทสเซียม 2,000 มิลลิกรัม ธาตุไอโอดีนประมาณ 0.15 มิลลิกรัม เป็นต้น

ดังนั้นจะเห็นได้ว่าสารอนินทรีย์มีบทบาทสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตโดยเป็นส่วน ประกอบของเซลล์ รักษาดุลภาพของกรด-เบส ดุลยภาพของไอออนรวมทั้งช่วยให้เกิดปฏิกิริยาเคมีภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต

ที่มาจาก : km.vcharkarn.com