基础化学第九章-原子结构和元素周期律

第一节氢原子的结构原子结构的认识史古代哲学：物质由金、木、水、火、土组成古希腊：物质由原子（哲学的概念）和虚空组成第九章原子结构和元素周期律(atomicstructureandPeriodicLaw)一、氢光谱和氢原子的Bohr模型

英国科学家DaltonJ原子学说（真正现代意义的物质结构科学的概念）优点：质量守恒定律等缺点：不可分割性，无法解释化学性质

160年前，英国化学家和物理学家M.Faraday制造第一个阴极射线管，发现阴极射线。

1897年，ThomsonJJ：应用磁性弯曲技术证明：阴极射线是带负电的微粒—电子，提出原子结构模型：“葡萄干布丁”1909年，英国物理学家RutherfordE：α粒子穿过金箔时，部分α粒子发生散射，提出“原子有核”模型。1919年，RutherfordE：用α粒子轰击氮气，发现原子核里有带电的微粒—质子。1932年，英国J.Chadwick发现原子核里有不带电的微粒—中子。原子原子核电子质子中子“原子有核”模型的缺陷：高速运行的电子不停地发射辐射，电子堕入核内，“原子毁灭”。连续地辐射应得到连续光谱。矛盾经典物理力学遇到困难!量子力学：研究微观世界粒子（电子）运动的规律。量子力学的建立：1900年普朗克（德）提出能量量子化的概念1905年爱因斯坦（美）将量子化的概念运用于光电效应实验，提出光子说及相对论；光子的能量为：E=h

1913年玻尔（丹麦）综合量子论、光子说及“原子有核”模型，提出原子结构理论氢原子光谱实验RHhc1

λ=1n121n22-RH

=2.18×10-18Jh为普朗克常数n2=n1+1，n1+2,∙∙∙Balmer

线系：n1=2Bohr理论：

定态（stationarystate）确定的运动状态，确定的能量相对应。能量：量子化。(2)氢原子核外电子能量公式：n=1基态（groundstate）n>1激发态（excitedstate）Z2RHn2E=-n=1,2,…RH=2.18×10-18J⑶轨道能量差决定光量子的能量。h

=E2-E1

不同能级间跳跃，释放或吸收电磁能。成功解释氢原子光谱。开辟了用光谱数据研究原子能级的道路。但不能解释多电子原子的光谱现象。旧量子力学的缺点：用经典力学解释微观粒子的运动二、电子的波粒二象性光的波粒两象性：波动性：衍射、干涉现象粒子性：光电效应（爱因斯坦）1923年，法国物理学家德布罗意提出电子也具有波粒两象性：波动性粒子性德布罗意关系式：1927年，美国的DavissonCJ和GermerLH用电子束代替X射线通过镍的单晶。1927年，英国ThomsonGP（发现电子的ThomsonJJ的儿子）将电子束通过金箔。P171例9-1概率波(probabilitywave)三、测不准原理(uncertaintyprinciple)1927年，德国的HeisenbergW△x·△px≥h/4π△x：x方向坐标的测不准量(误差)；

△px：x方向的动量的测不准量；

h：普朗克常量P172例9-2原子核外电子的运动没有确定的运动轨迹!!!第二节氢原子的波函数描述具有波粒二象性的电子的波动性m：电子的质量x,y,z：坐标E

：电子的总能量V：电子的势能，ψ：波函数(wavefunction)，方程的解，描述电子的运动状态。∣ψ∣2：概率密度薛定谔方程一、量子数概率密度|ψ|2和电子云|ψ|2的物理意义：电子在核外空间某点(r,θ,φ)附近单位体积内出现的概率。|ψ|2≠概率电子云(electroncloud)······················

12

22

32

12<

22<

32合理的解

表示核外电子的一个确定的运动状态（定态），且具有一个确定的能量与其相对应。

是原子轨道（atomicorbitals）≠Bohr理论中的原子轨道（行星式轨道）薛定谔方程空间某点A的动能KA确定空间某点A的势能VA确定空间某点A的总能量EA确定空间各点（A、B、...）波函数值的平方确定E=ΣdPAEA假定某带电粒子只在某空间力场中A、B两点出现，可能性分别为40%和60%，粒子在A、B点的能量分别为EA和EB，那么，粒子的总能量为：E=40%EA+60%EB

直角坐标转换成球坐标ψ(x,y,z)=

ψ(r,θ,φ)合理的解ψn，l，m(r,θ,φ)主量子数角量子数磁量子数真正的原子轨道（atomicorbitals）薛定谔方程ψn，l，m(r,θ,φ)1、主量子数(principalquantumnumber)取值：n=1，2，3…

。意义：1.决定电子离核的远近

2.决定电子能量高低多电子原子：主要因素He单电子原子：唯一因素H（类氢离子）

He+Li2+主量子数（n）：123456电子层符号KLMNOP能量依次增加2、轨道角动量量子数l：(angularmomentumquantumnumber)取值：0、1、2…(n–1)，n个数值。光谱符号：l=0：s球形l=1：p双球形l=2：d花瓣形

l=3：f花瓣形意义：1.决定原子轨道的形状。

2.多电子原子：决定能量的次要因素对多电子原子：Ens＜Enp＜End＜Enf

对单电子原子：Ens

=Enp

=End=Enf

3、磁量子数m

(magneticquantumnumber)

取值范围m=0，

1，

2

l

决定轨道伸展方向与电子的能量无关共(2l

+1)个值s轨道：一个p轨道，3个(px

py

pz)，等价（简并）轨道d轨道：5个等价轨道（dx2-y2

dxy

dxz

dyzdz2）f轨道：7个等价轨道ψn，l，m(r,θ,φ)n，l，m三个量子数决定一个原子轨道P174表9-1量子数组合和轨道数注意m为何没有1p,2d,3f轨道？n=1、2、

l=0、1、

（n-1）m=0，

1，

l

主量子数n角量子数

l磁量子数m原子轨道同一电子层的轨道数(n2)

100ψ1s1n=1、2、

l=0、1、

（n-1）m=0，

1，

l

n,l,m

20100±1ψ2s

ψ2pz

ψ

2px,ψ2py

4n=1、2、

l=0、1、

（n-1）m=0，

1，

l

主量子数n角量子数

l磁量子数m原子轨道同一电子层的轨道数(n2)

n,l,mn

lmψn2

301200±10±1±2Ψ3sψ3pzψ3pxψ3dz2ψ3dxzψ3dxy

ψ3pyψ3dyzψ3dx2-y2

9

n=1、2、

l=0、1、

（n-1）m=0，

1，

l

n,l,m4、自旋角动量量子数(spinangularmomentumquantumnumber)s

取值：+1/2和-1/2或用↑和↓表示物理意义：电子自旋运动方向（两种）。平行自旋反平行自旋

三个量子数决定一个原子轨道四个量子数决定一个电子的运动状态P175例9-3ψ(r,θ,φ)=

Rn,l

(r)·Yl,m

(θ,φ)1s,2s,3s的Ys图相同2Px,3Px,4Px的YPx图相同原子轨道角度分布图角度波函数(angularwavefunction)径向波函数(radialwavefunction)原子轨道径向分布图Rn,l(r)对r作图Yl,m(θ,φ)对θ,φ作图2Px,2Py,2Pz的Rn,l(r)图相同二、原子轨道的角度分布氢原子的一些波函数轨道Rn,l(r)Yl,m(θ,φ)能量/J1sA1e–Br-2.18×10–182sA2(2-Br)e–Br/2-2.18×10–18/222pzA3re–Br/2

cosθ-2.18×10–18/222px

sinθcosφ2py

sinθsinφA1、A2、A3、B均为常数ψ(r,θ,φ)=

Rn,l

(r)·Yl,m

(θ,φ)Rn,l(r)ψ(r,θ,φ)=

Rn,l

(r)·Yl,m

(θ,φ)根据原子轨道的全波函数l=2

与r的多项式部分中最低次方相对应ψ(r,θ,φ)=

Rn,l

(r)·Yl,m

(θ,φ)1s,2s,3s的Ys图相同；2Px,3Px,4Px的YPx图相同分子结构、在化学反应中发生的化学键（共价键是有方向性的）变化涉及轨道和电子云的角度分布。氢原子轨道的角度分布图Yl

，m(θ，φ)对θ，φ

作图在球坐标内作原子轨道角度分布图：①原子核在原点，从原点向每一个方向上引一直线，使其r等于|Y|值；②连接各直线的端点成一个空间曲面；③标上Y的正负号。若取直线长度等于|Y|2值，这样的端点连成的曲面就成电子云的角度分布图。无正负号，|Y|<1，|Y|2<|Y|值更小，电子云图象要比轨道图形“狭窄”一些。s轨道剖面图s轨道立体图电子云角度分布图形Yl,m

(θ,φ)=1、s轨道角度分布图无正、符号2、p轨道角度分布图θ0°30°60°90°120°150°180°cosθ10.8660.50-0.5-0.866-10.4890.4230.2440-0.244-0.423-0.489在xy平面上的Y值为零xy平面称为节面(nodalplane)

电子云的角度分布图①无正负号②|Y|<1，|Y|2<|Y|，电子云图比轨道图“窄”角度分布的节面数：角量子数l3、d轨道角度分布图3、d轨道角度分布图角度分布的节面数：角量子数l第三节电子组态和元素周期表

、多电子原子的能级有效核电荷(effectivenuclearcharge):Z’=(Z–σ)

屏蔽常数σ（screeningconstant）屏蔽作用（screeningeffect）多电子原子中电子i的能量：Z’2RHn2E=-n=1,2,…RH=2.18×10-18J影响σ的因素：1.l相同，n愈大的电子，σ愈大，能量愈高：Ens

＜E（n+1）s＜E(n+2)s＜…2.n相同，l愈小的电子，σ愈小，能量愈低：Ens

＜Enp

＜End＜Enf。轨道能量排列次序：1s,2s,2p,3s,3p3.K,Ca（Z<20）：E4s＜E3d

Sc（Z>20）E4s>E3d

在Ca、Sc交界处：能级交错（一）

Pauli不相容原理(Pauliexclusionprinciple)同一原子中不会有两个电子处于相同的状态同一原子中不应有两个电子的n,l,m,ms完全相同一个轨道中最多只能

s2p6d10f14二、原子的电子组态（二）能量最低原理1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f6s6p6d7s7p能级组：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p

Ar

4s23d8

28Ni（基态）的电子排布式

Ar

3d84s21s22s22p63s23p63d84s2激发（基态）

Ar

3d84s15s1（激发态）体系能量最低20Ca（基态）的电子排布式1s22s22p63s23p64s2原子芯价电子价电子层

1s2s2px2py2pz

7N原子

（简并轨道）

1s2s2px2py2pz

而不是（三）Hund规则（Hund’srule）电子在简并轨道上排布时，尽可能分占不同的轨道,且自旋相同。24Cr:1s22s22p63s23p63d54s129Cu:1s22s22p63s23p63d94s1Fe3+

为何比Fe2+更稳定全满、半满、全空规则：全满：p6、d10、f14

半满：p3、d5

、f7

全空：p0

、d0

、f026Fe：1s22s22p63s23p63d64s2Fe2+

：1s22s22p63s23p63d6

4s轨道先排，先失三、元素周期表

核外电子排布（电子组态）的周期性变化是元素周期律的基础

(一)能级组与周期n+0.7

l

规则：徐光宪第一能级组：1s(1)一2个第二能级组：2s2p(22.7)二8个第四能级组：4s3d4pn+0.7

l

规则第三能级组：3s3p(33.7)(44.44.7)三8个四18个1、每一个周期所含原子数目与对应能级组最多能容纳的电子数目一致

2、元素所处的周期数（用阿拉伯数字表示）等于它的最外电子层数n

第七能级组：7s5f6d7p第五能级组：5s4d5p第六能级组：6s4f5d6p(55.45.7)(66.16.46.7)(77.17.47.7)n+0.7

l

规则（二）价层电子组态与族价层电子：与化合价有关的电子。8O1s22s22p416S1s22s22p63s23p46C1s22s22p214Si1s22s22p63s23p2ns2np4ns2np2副族(B)8个16个族主族(A)8个零族IA~VIIA最外层电子数=族数ns2np6(He为1s2)7N：1s22s22p3VA10Ne：1s22s22p6IIIIIIIVVVIVIIVIII副族(B)8个VIII族IB~IIBIIIB~VIIB(n-1)d10ns1~2(n-1)d1~9ns1~223V

Ar

3d34s2VB29Cu

Ar

3d104s1IB27Co

Ar

3d74s2VIII族数=ns+(n-1)d电子三列(8,9,10)（三）元素在周期表中的分区s区元素：最后1个电子填充在ns轨道上，价层电子的构型是ns1或ns2，包括ⅠA和ⅡA族

p区元素：最后1个电子填充在np轨道上，价层电子构型是ns2np1～6，包括ⅢA～VIIIA族元素。d区元素：价层电子构型:(n－1)d1～9ns1～2，最后1个电子填充(n－1)d轨道上，包括ⅢB～ⅧB族元素

ds区元素：价层电子构型:(n－1)d10ns1～2，次外层d轨道是充满的，最外层轨道上有1～2个电子。它包括ⅠB和ⅡB族。

f区元素：最后1个电子填充在f轨道上，价层电子构型：（n－2）f0～14ns2,或(n–2)f0～14(n－1)d0～2ns2，它包括镧系和锕系元素。P184例9-6Z、电子构型、周期表位置三者关系3.元素在周期表中的分区s区ns1~2IA，IIAp区ns2np1~6IIIA~VIIA，零族

(除He为1s2)d区(n-1)d1~9ns1~2IIIB~VIIB，VIIIB

ds区(n-1)d10ns1~2IB，IIB分区价层电子构型所属族原子序数为24的原子，电子进入_____个能级组，最后一个电子进入____亚层，周期表中位置_____周期，第____主族。24Cr:1s22s22p63s23p63d54s1（四）过渡元素概念第四节元素性质的周期性变化规律三、元素的电负性(electronegativity)指元素的原子在分子中吸引电子的能力的相对大小，电负性大，原子在分子中吸引电子的能力强，反之就弱。见P187表9-4

第五节元素和人体健康一、生物元素概论必需元素和非必需元素已登录和命名112种元素，其中92种存在于自然界，93号~112号为人工元素。生命元素(biologicalelement)：生物体中存在的元素(81种)特点：原子序数较小，碳、氢、氧、氮占细胞重量的99％。人体最丰富的10种元素也是海水中最丰富的10种元素。分类按体内含量分：常量元素(macroelement)：含量>0.05%O、C、H、N、Ca、P、S、K、Na、Cl、Mg（11种）微量元素(traceelement)：含量<0.05%Fe、F、Zn、Cu、V、Sn、Se、Mn、I、Ni、Mo、Cr、Co、Br、As、Si、B、Sr等（70种）按元素对人体正常生命的作用分：必需元素(essentialelement)：11种常量元素和18种微量元素。非必需元素(non-essentialelement)P189表9-5，表9-6最基本的元素：____基本元素：________组成人体组织主要元素:_____________。是生物高分子蛋白质、核酸、糖、脂肪的主要构成元素，是生命活动的基础。最适营养浓度定律：缺少：不能成活；适量：生长良好；过量：有害CCHONCHONPS周期表特点周期表位置：生物非金属元素均为主族元素；除H外，均属p区元素，价电子层结构为ns2np1~5

14种生物金属元素在周期表中有两个主要密集区（1）ⅠA、ⅡA族的四金属“岛”（K、Na、Ca、Mg），它们是常量元素；（2）过渡元素，它们是微量元素，是生物体中金属蛋白和金属酶的重要结构成分。生物界和非生物界的统一性和差异性：统一性：组成生物体的化学元素，在无机自然界都可以找到，没有一种化学元素是生物所特有的。差异性：组成生物体的化学元素，在生物体内和在无机自然界的含量相差很大。丰度规则:生物体有多种元素可选择时，常选择自然环境中丰度最高的那种。生物利用度:在丰度规则前提下，生物利用度也起决定作用。丰度虽高，但若可利用度低，也不会被选择为必需元素。有效规则:生物体总是选择更加有效的化合物加以利用。基本适宜规则:某种金属元素若被选择，它就具有完成某种功能的能力。生物进化中，对元素选择利用的规律结构材料：Ca、F、P、Si和少量的Mg，以难溶无机化合物形态存在于硬组织中，如SiO2、CaCO3、Ca10(PO4)6(OH)2等构成骨骼、牙齿。游离离子：Na、Mg、K、Ca、Cl

等以游离离子形式存在于细胞内、外液中，两者之间保持一定浓度梯度，维持体液中水、电解质平衡和酸、碱平衡或起特定的生理作用。元素在人体中的存在形态及生物功能生物大分子：蛋白质、肽、核酸及类似物等（与生物配体形成金属配合物）生物小分子：包括氨基酸、脂肪酸、糖、嘌呤、嘧啶、单核苷酸、卟啉、ATP等高能化合物。它们是构成生物高分子的基本成分。C H O N P S糖类、脂肪水蛋白质核酸Mg血镁正常值：1mmol/L细胞外液：Na，Ca，Mg；细胞内液：K，Mg激活己糖激酶、胆碱脂酶；参与营养物质代谢、神经冲动的产生和传递、肌肉的收缩等。镁是制造细胞ＤＮＡ和ＲＮＡ的基本物质。镁还能使十二指肠括约肌松弛，利于胆汁流出，促进胆囊排空，既利消化又利胆。镁缺乏症：神经肌肉兴奋性极度增强。心情浮躁、沮丧、消沉、焦虑不安、神经质、肌肉无力、心律不整、厌食症等；如果是女性的话，还可能引起皮肤粗糙、妇女经期并发症等。二、必需元素的生物功能简介Mg缺镁致癌已被实验证明。人体缺镁，体内淋巴细胞的活动能力明显下降，机体抵抗力降低，以致体内癌细胞兴风作浪。２００４年美国《临床糖尿病杂志》两篇文章，糖尿病的发病率与饮食中镁的摄入量呈负相关，并发现镁的保护作用对肥胖者的效果更为明显。补钙是世界性难题。但没有镁的调节，补钙不可能达到预期效果。国外生产的钙剂钙片里必含有一定量的镁，钙与镁一起补才有效。人体中的镁来自主食和蔬菜。凡是皮色带紫红和紫黑的蔬菜、水果含镁量都比较高Ca

“钙是人体生命之本”①钙是构成骨、牙齿的重要成分，它使得骨骼和牙齿具有坚硬的结构支架。②钙参与人体整个生命过程，从骨骼形成、肌肉收缩、心脏跳动、神经以及大脑的思维活动、直至人体的生长发育等。③成人体内的总钙量约1千克。钙的体内分布：99%：以骨盐形式存在于骨骼中。1％：①一部分与柠檬酸螯合或蛋白质结合，发挥调节作用②一部分以离子状态分布于软组织、细胞外液和血液中。细胞外钙占的比例虽小，却发挥着及其重要的作用。③Ca2+也可以和胞浆中的钙调蛋白（CaM）结合后发挥作用。正钙平衡：人体内吸收的钙大于排泄的钙。负钙平衡：人体内吸收钙小于排泄钙。只有在正钙平衡状态，人体内才能有充足的钙供给骨骼建造新骨，补充生长发育过程中肌肉、大脑、血液及其他组织器官所需要的钙。幼儿及青少年缺钙会引起生长迟缓、骨骼变形，出现佝偻病、牙齿发软，易患龋齿人进入老年期，体内组织器官功能减退以及骨钙丢失加速，容易处于负钙平衡状态。这时机体为保证生理功能的正常发挥，就要动用骨库的钙来维持体内的钙平衡。终究会使骨钙亏空，发生骨质疏松、骨折。钙的吸收食物和药物中的钙：化合物形式食品被摄入机体后，胃细胞分泌盐酸将其几乎完全解离成离子状态。人体只能吸收游离的二价钙离子。吸收部位：主要在小肠特别是十二指肠，部分在胃。草酸盐、磷酸盐在胃肠道中含量高，可结合和沉淀钙，干扰钙吸收。乳糖、氨基酸能促进钙盐的溶解，有利于钙的吸收。(乳糖可促进嗜酸菌的生长，通过乳酸发酵导致消化道后段pH下降)

钙的主动吸收涉及特定的钙结合蛋白，受维生素D代谢物的诱导。钙离子通过主动转运，由钠—钙交换体系，通过载体将钙离子从肠黏膜细胞输送到细胞外液、血液中。钙的吸收是一个主动耗能的过程，必须有糖和氧的参与。主动转运浓度低

高原发性主动转运（Na+-Ca2+泵）消耗ATP被动转运浓度高

低细胞膜的跨膜物质转运钙的代谢为什么吃进体内的钙量天天改变，而血钙的浓度却能保持恒定？钙在体内的调节机制：1）肾脏参与调节血钙浓度的稳定。当胃肠道吸收大量的钙时，血钙浓度暂时升高，肾排泄钙的能力增强，对钙的吸收减弱，尿钙明显增加，血钙浓度下降。2）胃肠参与调节血钙的稳定。胃肠能调节钙的吸收与排泄。血钙下降时，胃肠对钙的吸收增强，而血钙上升时，胃肠对钙的吸收减弱。钙的功能钙与激素：激素（甲状旁腺激素、降钙素和维生素D、性激素、生长激素等）是控制和协调钙、磷代谢的最重要因素。钙与酶：钙是许多酶（胰α-淀粉酶、胰磷脂酶A、胰蛋白酶原、肌肉钙激活蛋白酶、蛋白激酶C、磷酸化酶激酶）的激活剂。钙激活促凝血酶原激酶和凝血酶原，参与凝血过程。如果血浆中的Ca2+被草酸结合，血液则不再凝固。钙与维生素：维生素D通过与甲状旁腺激素的协同作用，促进骨吸收和骨钙进入血液，再通过提高血液和骨中柠檬酸与钙螯合成复合物，转运到新骨。钙与细胞信息传递：细胞对信号的反应受控于钙离子的传递，信号引发细胞质中Ca2+浓度增加。神经细胞末端是从细胞外液获得Ca2+；骨骼肌细胞Ca2+是直接来源于贮存钙的细胞器。钙信号的最终作用是肌肉收缩，激素分泌，吞噬作用和细胞分裂。钙信号在激活细胞参与细胞分裂过程中起到信息传递作用。钙的功能钙泵一部分伸出内质网，一部分在内质网膜内起固定作用，整个形状像一个贯穿膜的通道。每水解一个ATP，它可转运两个钙离子进入肌质网，同时，转运两到三个氢离子离开肌质网。肌质网（肌肉细胞内质网）神经传递信号肌细胞大量钙离子释放粘附到运动纤维上的原肌球蛋白上，导致肌球蛋白结构发生改变并且使肌纤维发生相对滑动，肌肉持续收缩，直到钙离子离开肌球蛋白。内质网膜肌肉收缩与钙第二信使M受体乙酰胆碱（ACh）第二信使Ca2+当细胞外液的Ca2+通过钙通道进人细胞，或者亚细胞器内储存的Ca2+释放到胞浆时，使胞浆内Ca2+水平急剧升高，引起某些酶活性和蛋白功能的改变，从而调节各种生命活动。常用食物中的钙含量（mg/100g）

“一杯牛奶拯救一个民族”：日本目前每年人均牛奶消耗量达到68L，而中国仅为6.6L。

乳类与乳制品、豆类与豆制品、海产品、肉类与禽蛋、蔬菜类（芹菜、油菜、胡萝卜）、水果与干果类。食物保鲜贮存可减少钙耗损，牛奶加热不要搅拌，炒菜要多加水、时间宜短，切菜不能太碎。菠菜、茭白、韭菜都含草酸较多，宜先用热水浸泡片刻以溶去草酸。常用食物中的钙含量（mg/100g）

乳糖可贮留较多膳食钙，高粱、荞麦片、燕麦、玉米等杂粮较稻米、面粉含钙多。Fe铁是血红蛋白和肌红蛋白的组成部分。在体内参与氧的运输和贮存。它也是细胞色素的组成成分，参与氧的利用。铁在血红蛋白、肌红蛋白和细胞色素中都以Fe(Ⅱ)与原卟啉形成配合物。铁还是很多酶的活性中心。人体内含铁：4.2g～6.lg，（一个小铁钉），约占人体体重的0.004％，但它的作用却十分大。大部分食物中的铁都是难以吸收的高铁离子，当进入胃后，胃酸将之转化为亚铁离子，并与维生素C、某些糖类及氨基酸络合，才能吸收。铁的分类和功能分类：功能铁（>80％）、储存铁（<20%）功能铁包括：（l）血红蛋白和肌红蛋白的铁，占全身总铁量的75％左右，在血液中担负着氧的输送任务，与生命攸关。（2）存在于细胞色素和一些酶中的铁，约为1％左右，参与体内许多重要的代谢过程。三羧酸循环中有1/2以上的酶含铁，或有铁存在时才能发挥生理功能。（3）存在于铁蛋白中的铁，只占体内总铁量的0.l％，在血液里担负着繁重的铁运载任务。

贮存铁包括:（l）铁蛋白，约占总铁量的15％。它既可储存又可提取，具有及时补充、无害、高效的特点。（2）含铁血黄素，其中的铁占总铁量的5％左右，是不能被立即动用的贮存铁。铁与食物含铁较多的食物：动物肝脏、肾、心脏、瘦肉、蛋黄、紫菜、海带、黑木耳、芹菜、油菜和番茄等。膳食中的蛋白质和维生素C能提高铁的吸收率。因此，既含铁又富含维生素C的红枣、桔子是治疗缺铁性贫血的良好食物。茶叶中含有能使铁沉淀的鞣质，不利于铁的吸收。饮用大量咖啡也会阻碍铁的吸收。过量铁的危害虽然铁有重要功能，但也不能摄入过量。当血液中铁蛋白浓度达200mg/L时，心脏病发病率会高出三倍。血液中铁蛋白浓度每上升1%，心脏病发作的危险性就会提高4%。这是因为过剩的铁促进自由基的形成，而自由基会损害动脉壁细胞，也会损伤心肌。为此，除患缺铁性贫血症的人，应避免补充铁。只要经常食用含铁的食物即可。四大营养问题之一：缺铁性贫血缺铁性贫血(IDA)：体内贮存铁不足，影响血红蛋白合成所引起的一种小细胞低色素性贫血。膳食中铁长期不足，或肌体吸收利用不良以及失铁过多，可引起缺铁性贫血，是贫血中最常见的一种，发病率高。全世界约有10%～30％的人群有不同程度的缺铁。男性发病率约10％，女性大于20％。人体缺铁会出现面色苍白、头晕、乏力气促，心悸等症状，婴、幼儿缺铁则表现为皮肤粘膜苍白、厌食、乏力、疲倦、发育迟缓，甚至智力低下。Zn锌是构成多种蛋白质所必需的前提。人体内大约含有2克锌，大多分布在骨骼、肌肉、血浆和头发中，视神经中含量最高，其次是精液。生物体内含锌酶超过200种。缺锌使许多酶活性下降，引起代谢紊乱，发育和生长受阻，影响生殖和视力。是人体智力发育、生殖遗传、免疫、内分泌、神经、体液等重要生理过程中必不可少的物质。生理功能促进生长发育、改善食欲及性功能

缺锌时导致含锌酶活性降低，DNA复制能力减弱，蛋白质合成障碍，细胞分裂和生长受到抑制。同时生长激素分泌受到影响，引起儿童体格和智力发育迟缓。锌低于70ppm，即可出现食欲减退和发育迟缓。锌对性器官发育和性功能维持也是必不可少的，缺锌可引起闭经、阳痿及男性不育。生理功能促进伤口愈合，增强免疫功能

锌能促进蛋白质合成、成纤维细胞增生和上皮形成，从而加速伤口修复。锌也从各个环节增强机体的免疫功能，预防或治疗缺锌引起的免疫缺陷。

生理功能维持夜视和暗适应能力

夜视依赖于维生素A和视黄醛的供应。视网膜杆状细胞对长波感光后使视黄醛还原为视黄醇。视黄醇在含锌醇脱氢酶的作用下，再生为视黄醛而恢复对长波的感光能力。缺锌时醇脱氢酶活性降低，于是便出现夜盲和暗适应能力下降。生理功能稳定生物膜

改善能量代谢及血液灌注锌能抑制由铁引发的自由基产生和脂质过氧化反应，并以铜锌超氧化物岐化酶（Cu2Zn2—SOD）的形式参与对超氧离子自由基的清除，从而保护膜上的巯基免遭氧化，增加膜的稳定性，这一作用可能有助于防止癌变。通过与钙离子的竞争作用，锌可抑制血小板聚集和5—羟色胺的释放而影响血液凝固。锌能改善缺血缺氧组织的糖和脂肪代谢，降低胆固醇，增加末梢循环的血液灌流，减轻组织损伤。Zn缺乏缺锌最常见的病因是膳食不平衡。锌缺乏的特征是食欲减退，生长发育迟缓，皮肤粗糙、干裂，味觉失去灵敏度，毛发色素变淡，指甲上有白斑，创伤愈合较慢等；孕妇缺锌甚至可能出现胎儿畸形。缺锌严重，幼儿、小孩会出现厌食、臆食、影响智力、影响发育等症状。

Zn过量急性中毒：临床表现为呕吐、腹泻、头痛和肌肉收缩失调。食物中的Zn含锌丰富的食物：肉类中的猪肝、猪肾、瘦肉等；海产品中的鱼、紫菜、牡蛎、蛤蜊等，其中牡蛎含锌最高，每百克含锌为100毫克，堪称锌元素宝库；豆类食品中的黄豆、绿豆、蚕豆等；硬壳果类中的花生、核桃、栗子等，均可选择食用。Al

铝是人体必需的微量元素之一，医学界认为人体内铝总含量约100毫克。人体内微量铝的存在能抑制肠道内磷的过量吸收，降低血磷含量，阻止继发性副甲状腺机能亢进引起的血磷增高、软组织钙化及肾结石形成。过量铝的危害人体内积蓄的铝超过正常值5陪以上时：破坏某些酶的活性，引起消化功能紊乱；破坏正常钙磷比例，影响骨骼和牙齿的发育，并能使骨骼脱钙、软化、疏松。正常人大脑中，铝含量仅为2-3毫克。若铝摄入量过多，在人体的大脑、肝、脾、肾、甲状腺等组织器官的蓄积，会损害中枢神经系统功能，引起行为异常、智能障碍、运动震颤，反正迟钝，并可能加快人体衰老和诱发老年痴呆症。高铝饮食与老年性痴呆

科学家们发现老年性痴呆患者的大脑内铝含量显著高于正常值，动物脑中铝含量增加，其学习、记忆力呈降低表现。高铝饮食可导致铝元素在动物脑内异常积累，导致神经系统损害，引起近期记忆力减退，产生了老年性痴呆行为表现。铝与脑组织有较大的亲和力，易于在脑内蓄积。铝在不同的脑区含量较高，铝进入脑组织后很难代谢出去，这是由于铝为较强的络合剂，能与蛋白质螯合后成难以解脱的团块，使蛋白质变性，发生在脑的神经细胞，则干扰脑细胞活动，破坏神经元结构，从而影响神经功能。如何减少铝的摄入铝制炊具已成为人类不可缺少的日用品，在使用铝制炊具时应保护好铝制品外部的氧化层，避免同其他硬质器具磨擦，防止铝粉混入食品中。还应避免铝制品炊具盛放过咸、过酸或碱性食物，以使保护膜不遭到破坏。明矾被作为食品添加剂：如在粉丝加工制作过程中，必须加入0.5％左右的明矾液，但随着粉丝的成形和干燥，粉丝中明矾的含量会相对增高。明矾常作疏松剂用来炸制油条等。碘甲状腺素的组成成分。缺碘会出现甲状腺肿和克汀病（呆小病），造成智力低下，它不单纯是一个疾病问题，而是影响国民素质和生产力、危及民族未来的大事。我国向世界承诺2000年消除碘缺乏，但防止碘缺乏死灰复燃任务还很艰巨。防治碘缺乏最简单最有效的方法是普遍食用加碘盐。硒缺硒会引起克山病、大骨节病、白内障。硒过量则有毒，人患脱甲脱发病。硒在体内的活性形式有含硒酶和含硒蛋白。谷光甘肽过氧化物酶(GSHpx)是含硒酶的一种，一个分子含有4个硒原子，是体内抗氧化剂，主要作用是阻断自由基的生成，其特异底物是还原型谷光甘肽，它将过氧化氢还原为醇和水，保护生物膜。这也是硒抗氧化抗衰老的机制。铜

成人体内含铜50-150mg，三分之一至三分之二存在于肌肉，其余存在于肝、脑、心、肾等器官。它主要参与造血过程，影响铁的运输和代谢。在血浆中，铜以铜蓝蛋白形式存在，一个分子含8个铜离子，4个是Cu+、4个是Cu2+离子。它催化氧化Fe2+成Fe3+，从而将铁运到骨髓。缺铜会引起缺铜性贫血、白化病。铜还是超氧化物歧化酶(SOD)的组成部分，SOD是体内一种重要的抗氧化剂。1.食补比药补好，食物中的营养元素含量丰富。2.淘米的次数并不是次数越多越好，淘的次数越多，一些营养元素越会溶解在水中而损失。1、在有OH-