The Periodic Table and Organismal Elements

Overzicht

Elementen zijn de kleinste eenheden materie die niet verder kunnen worden afgebroken door chemische processen. Er zijn 118 elementen bekend, maar deze komen niet allemaal in de natuur voor, en maar enkele zijn essentieel voor het leven. Levende materie bestaat voornamelijk uit koolstof, stikstof, waterstof en zuurstof, met kleinere hoeveelheden andere elementen zoals calcium, fosfor, kalium en zwavel. Andere elementen zijn ook nodig voor het leven, maar alleen in sporenhoeveelheden.

Het periodiek systeem geeft informatie over de fysische en chemische eigenschappen van elementen

Het periodiek systeem organiseert elementen op basis van hun fysische en chemische eigenschappen. Het atoomnummer van een element komt overeen met het aantal protonen dat in de kern wordt gevonden, en elk vierkant in het periodiek systeem geeft ook de volledige naam, het chemische symbool en het atoomgewicht van een element weer. Het aantal protonen geeft informatie over de grootte van een element, maar dit is niet de enige eigenschap waarop de organisatie van het periodieke systeem is gebaseerd. Elementen zijn georganiseerd in kolommen (groepen) en rijen (perioden) op basis van andere fysische en chemische eigenschappen, zoals reactiviteit, de locatie van hun buitenste elektronen en het vermogen om bepaalde soorten bindingen te maken. Elementen in dezelfde groep (dwz kolom) variëren in grootte, maar hebben veel gemeenschappelijke chemische eigenschappen. Elementen in dezelfde periode (dwz rij) zijn vergelijkbaar qua grootte en hebben hun elektronen op een vergelijkbare plaats, maar variëren sterk in hun chemische eigenschappen.

Belangrijke elementen en sporenelementen vormen het menselijk lichaam

Al het leven op aarde bevat de elementen zuurstof, koolstof, waterstof en stikstof. Preciezer gezegd, 96% van het menselijk lichaam bestaat uit deze vier elementen. De overige 4% bestaat voornamelijk uit calcium, fosfor, kalium, zwavel, natrium, chloor en magnesium, in volgorde van relatieve overvloed. Daarnaast zijn er ook nog een paar elementen die essentieel zijn voor mensen, maar die in hoeveelheden van minder dan 0,01% in het lichaam worden aangetroffen; dit worden sporenelementen genoemd. Hoewel ze slechts in kleine hoeveelheden aanwezig zijn, sporenelementen zijn nog steeds cruciaal voor de gezondheid. IJzer speelt bijvoorbeeld een essentiële rol in de binding van zuurstof aan rode bloedcellen, zodat het door de bloedsomloop kan worden getransporteerd. Een ijzertekort kan leiden tot bloedarmoede en wordt gekenmerkt door symptomen die worden veroorzaakt door zuurstofgebrek, waaronder vermoeidheid, kortademigheid, zwakte en onregelmatige hartritmes.

Sommige elementen zijn schadelijk voor levende organismen

Sommige elementen hebben zelfs in kleine doses schadelijke gevolgen voor de gezondheid. Kwik is bijvoorbeeld een van de vele zware metalen die zelfs in kleine doses een aantal symptomen kunnen veroorzaken – afhankelijk van het aangetaste weefsel – en in grotere doses dodelijk zijn. Deze metalen kunnen zich ophopen in de weefsels van meercellige organismen, en daarom is herhaalde blootstelling zorgelijk. Nieuw onderzoek met behulp van biologische methoden – bioremediatie – is vereist om metaalverontreiniging te verwijderen uit de omgeving, zodat zowel de chemie van de verontreinigingen als de biologie van de organismen die ze aantasten begrepen kan worden. Zware metalen komen vaak in de voedselketen terecht via lagere organismen, maar door consumptie worden deze metalen ook in organismen op hogere trofische niveaus, zoals mensen, aangetroffen.