Druhy chemických reakcií. Ako sa chemické reakcie líšia od jadrových reakcií Vznik života a vývoj organického sveta?

Aktuálna strana: 3 (kniha má celkovo 18 strán) [dostupná pasáž na čítanie: 12 strán]

2.2.2. Vznik planetárnych systémov

Vedci sa domnievajú, že hmloviny sú štádiom formovania galaxií alebo veľkých hviezdnych systémov. V modeloch týchto typov teórií sú planéty vedľajším produktom tvorby hviezd. Tento názor bol prvýkrát vyjadrený v 18. storočí. I. Kanta a neskôr vyvinuté P. Laplaceom, D. Kuiperom, D. Alfvenom a R. Cameronom, je potvrdené množstvom dôkazov.

Mladé hviezdy sa nachádzajú vo vnútri hmlovín, v oblastiach relatívne koncentrovaného medzihviezdneho plynu a prachu, ktoré majú priemer svetelných rokov. Hmloviny sa nachádzajú v celej našej galaxii; Predpokladá sa, že hviezdy a súvisiace planetárne systémy sa tvoria v týchto obrovských oblakoch hmoty.

Pomocou spektroskopie sa ukázalo, že medzihviezdna hmota pozostáva z plynov - vodíka, hélia a neónu - a prachových častíc, merajúcich rádovo niekoľko mikrónov a pozostávajúcich z kovov a iných prvkov. Keďže teplota je veľmi nízka (10–20 K), všetka hmota, okrem spomínaných plynov, je zamrznutá na prachových časticiach. Ťažšie prvky a časť vodíka pochádzajú z hviezd predchádzajúcich generácií; Niektoré z týchto hviezd explodovali ako supernovy, pričom vrátili zvyšný vodík do medzihviezdneho média a obohatili ho o ťažšie prvky, ktoré sa vytvorili v ich hĺbkach.

Priemerná koncentrácia plynu v medzihviezdnom priestore je len 0,1 atómu N/cm 3, kým koncentrácia plynu v hmlovinách je približne 1000 atómov N/cm 3, teda 10 000-krát viac. (1 cm 3 vzduchu obsahuje približne 2,7 × 10 19 molekúl.)

Keď sa oblak plynu a prachu dostatočne zväčší v dôsledku pomalého usadzovania a adhézie (priľnavosti) medzihviezdneho plynu a prachu pod vplyvom gravitácie, stáva sa nestabilným - takmer rovnovážny vzťah medzi tlakom a gravitačnými silami je narušený. . Gravitačné sily prevládajú a preto sa oblak sťahuje. Počas počiatočných fáz stláčania teplo uvoľnené pri premene gravitačnej energie na energiu žiarenia ľahko opúšťa oblak, pretože relatívna hustota materiálu je nízka. Keď sa hustota hmoty zvyšuje, začínajú nové dôležité zmeny. Vplyvom gravitačných a iných výkyvov sa veľký oblak fragmentuje na menšie oblaky, ktoré následne tvoria fragmenty, ktoré majú v konečnom dôsledku hmotnosť a veľkosť niekoľkonásobne väčšiu ako naša Slnečná sústava (obr. 2.2; 1–5). Takýmto oblakom sa hovorí protohviezdy. Samozrejme, niektoré protohviezdy sú hmotnejšie ako naša Slnečná sústava a tvoria väčšie, teplejšie hviezdy, zatiaľ čo menej hmotné protohviezdy tvoria menšie, chladnejšie hviezdy, ktoré sa vyvíjajú pomalšie ako prvé. Veľkosť protohviezd je obmedzená hornou hranicou, nad ktorou by došlo k ďalšej fragmentácii, a dolnou hranicou, ktorá je určená minimálnou hmotnosťou potrebnou na podporu jadrových reakcií.

Ryža. 2.2. Evolúcia plynno-prachovej hmloviny a vznik protoplanetárneho disku

Po prvé, potenciálna gravitačná energia, premenená na teplo (radiatívna energia), je jednoducho vyžarovaná smerom von počas gravitačnej kompresie. Ale ako sa hustota látky zvyšuje, absorbuje sa stále viac energie žiarenia a v dôsledku toho sa zvyšuje teplota. Prchavé zlúčeniny, ktoré boli pôvodne zamrznuté na prachových časticiach, sa začínajú odparovať. Teraz sa plyny ako NH3, CH4, H20 (para) a HCN zmiešajú s H2, He a Ne. Tieto plyny absorbujú následné časti energie žiarenia, disociujú sa a podliehajú ionizácii.

Gravitačné stláčanie pokračuje, kým sa uvoľnená energia žiarenia počas vyparovania a ionizácie molekúl v prachových časticiach nerozptýli. Keď sú molekuly úplne ionizované, teplota rýchlo stúpa, až kým sa kompresia takmer nezastaví, pretože tlak plynu začína vyrovnávať gravitačné sily. Končí sa tak fáza rýchleho gravitačného stláčania (kolapsu).

V tomto bode svojho vývoja je protohviezda zodpovedajúca našej sústave disk so zhrubnutím v strede a teplotou približne 1000 K na úrovni obežnej dráhy Jupitera. Takýto protohviezdny disk sa naďalej vyvíja: dochádza v ňom k reštrukturalizácii a pomaly sa sťahuje. Samotná protohviezda sa postupne stáva kompaktnejšou, masívnejšou a teplejšou, keďže teplo teraz môže vyžarovať iba z jej povrchu. Teplo sa prenáša z hlbín protohviezdy na jej povrch pomocou konvekčných prúdov. Oblasť od povrchu protohviezdy do vzdialenosti ekvivalentnej obežnej dráhe Pluta je vyplnená plynom a prachovou hmlou.

Počas tejto komplexnej série kontrakcií, o ktorých sa predpokladá, že si vyžiadali asi 10 miliónov rokov, by sa mal zachovať moment hybnosti systému. Celá galaxia sa otáča, pričom každých 100 miliónov rokov vykoná 1 otáčku. Keď sa oblaky prachu stlačia, ich moment hybnosti sa nemôže zmeniť – čím viac sa stlačia, tým rýchlejšie sa otáčajú. V dôsledku zachovania momentu hybnosti sa tvar kolabujúceho oblaku prachu mení z guľového na diskovitý.

Keď sa zvyšná hmota protohviezdy zmršťovala, jej teplota bola dostatočne vysoká na to, aby sa začala fúzna reakcia atómov vodíka. S prílevom väčšej energie z tejto reakcie sa teplota zvýšila dostatočne na to, aby vyrovnala sily ďalšej gravitačnej kompresie.

Planéty vznikli zo zvyšných plynov a prachu na periférii protohviezdneho disku (obr. 2.3). Aglomerácia medzihviezdneho prachu pod vplyvom gravitačnej príťažlivosti vedie k vzniku hviezd a planét asi za 10 miliónov rokov (1–4). Hviezda vstupuje do hlavnej postupnosti (4) a zostáva v stacionárnom (stabilnom) stave približne 8000 miliónov rokov, pričom postupne spracováva vodík. Hviezda potom opustí hlavnú sekvenciu, expanduje a stane sa červeným obrom (5 a 6) a „spotrebuje“ svoje planéty počas nasledujúcich 100 miliónov rokov. Potom, čo niekoľko tisíc rokov pulzuje ako premenná hviezda (7), exploduje ako supernova (8) a nakoniec sa zrúti do bieleho trpaslíka (9). Hoci sa planéty zvyčajne považujú za masívne objekty, celková hmotnosť všetkých planét je len 0,135 % hmotnosti slnečnej sústavy.

Ryža. 2.3. Vznik planetárneho systému

Naše planéty a pravdepodobne aj planéty vytvorené v akomkoľvek protohviezdnom disku sa nachádzajú v dvoch hlavných zónach. Vnútorná zóna, ktorá sa v slnečnej sústave rozprestiera od Merkúra po pás asteroidov, je zóna malých terestrických planét. Tu sú vo fáze pomalej kontrakcie protohviezdy teploty také vysoké, že sa kovy odparujú. Vonkajšia studená zóna obsahuje plyny ako H20, He a Ne a častice potiahnuté zmrazenými prchavými látkami ako H20, NH3 a CH4. Táto vonkajšia zóna planét typu Jupiter obsahuje oveľa viac hmoty ako vnútorná zóna, pretože je veľká a pretože veľká časť prchavého materiálu pôvodne nájdeného vo vnútornej zóne je vytláčaná smerom von aktivitou protohviezdy.

Jedným zo spôsobov, ako vytvoriť obraz o vývoji hviezdy a vypočítať jej vek, je analýza veľkej náhodnej vzorky hviezd. Zároveň sa merajú vzdialenosti hviezd, ich zdanlivá jasnosť a farba každej hviezdy.

Ak je známa zdanlivá jasnosť a vzdialenosť od hviezdy, potom je možné vypočítať jej absolútnu veľkosť, pretože viditeľná jasnosť hviezdy je nepriamo úmerná jej vzdialenosti. Absolútna veľkosť hviezdy je funkciou rýchlosti uvoľňovania energie bez ohľadu na jej vzdialenosť od pozorovateľa.

Farba hviezdy je určená jej teplotou: modrá predstavuje veľmi horúce hviezdy, biela predstavuje horúce hviezdy a červená predstavuje relatívne chladné hviezdy.

Obrázok 2.4 ukazuje Hertzsprungov-Russellov diagram, ktorý poznáte z vášho kurzu astronómie a ktorý odráža vzťah medzi absolútnou veľkosťou a farbou veľkého počtu hviezd. Pretože tento klasický diagram zahŕňa hviezdy všetkých veľkostí a veku, zodpovedá „priemernej“ hviezde v rôznych štádiách jej vývoja.

Ryža. 2.4. Hertzsprungov-Russellov diagram

Väčšina hviezd sa nachádza na rovnej časti diagramu; zaznamenávajú len postupné zmeny v rovnováhe, pretože vodík, ktorý obsahujú, vyhorí. V tejto časti diagramu, nazývanej hlavná postupnosť, majú hviezdy s väčšou hmotnosťou vyššie teploty; V nich prebieha fúzia atómov vodíka rýchlejšie a ich životnosť je kratšia. Hviezdy s hmotnosťou menšou ako Slnko majú nižšiu teplotu, fúzia vodíkových atómov v nich prebieha pomalšie a ich životnosť je dlhšia. Keď hviezda hlavnej postupnosti spotrebuje asi 10 % svojej pôvodnej zásoby vodíka, jej teplota klesne a dôjde k expanzii. Verí sa, že červení obri sú „staré“ hviezdy všetkých veľkostí, ktoré predtým patrili do hlavnej sekvencie. Pri presnom určovaní veku hviezdy je potrebné vziať do úvahy tieto faktory. Výpočty, ktoré ich zohľadňujú, ukazujú, že ani jedna hviezda v našej galaxii nie je staršia ako 11 000 miliónov rokov. Niektoré malé hviezdy sú tohto veku; mnohé z väčších hviezd sú oveľa mladšie. Najhmotnejšie hviezdy môžu zostať v hlavnej sekvencii najviac 1 milión rokov. Slnko a hviezdy podobných veľkostí strávia v hlavnej sekvencii asi 10 000 miliónov rokov, kým dosiahnu štádium červeného obra.

Kotviace body

1. Hmota je v neustálom pohybe a vývoji.

2. Biologická evolúcia je určitým kvalitatívnym stupňom vývoja hmoty ako celku.

3. Transformácie prvkov a molekúl vo vesmíre prebiehajú neustále veľmi nízkou rýchlosťou.

1. Čo sú reakcie jadrovej fúzie? Uveďte príklady.

2. Ako sa v súlade s Kant-Laplaceovou hypotézou vytvárajú hviezdne systémy z plynno-prachovej hmoty?

3. Existujú rozdiely v chemickom zložení planét tej istej hviezdnej sústavy?

2.2.3. Primárna atmosféra Zeme a chemické predpoklady pre vznik života

Pridŕžajúc sa vyššie uvedeného pohľadu na vznik planetárnych systémov je možné urobiť pomerne rozumné odhady elementárneho zloženia primárnej atmosféry Zeme. Časť moderného pohľadu je, samozrejme, založená na obrovskej prevahe vodíka vo vesmíre; nachádza sa aj na Slnku. Tabuľka 2.2 ukazuje elementárne zloženie hviezdnej a slnečnej hmoty.

Tabuľka 2.2. Elementárne zloženie hviezdnej a slnečnej hmoty

Predpokladá sa, že atmosféra prvotnej Zeme, ktorá mala vysokú priemernú teplotu, bola asi takáto: pred gravitačnou stratou tvoril väčšinu vodík a hlavnými molekulárnymi zložkami boli metán, voda a amoniak. Je zaujímavé porovnať elementárne zloženie hviezdnej hmoty so zložením modernej Zeme a živej hmoty na Zemi.

Najbežnejšími prvkami v neživej prírode sú vodík a hélium; nasleduje uhlík, dusík, kremík a horčík. Všimnime si, že živá hmota biosféry na povrchu Zeme pozostáva prevažne z vodíka, kyslíka, uhlíka a dusíka, čo sa samozrejme dalo očakávať, súdiac podľa samotnej povahy týchto prvkov.

Počiatočná atmosféra Zeme sa mohla meniť v dôsledku rôznych procesov, predovšetkým v dôsledku difúzneho úniku vodíka a hélia, ktoré tvorili jej významnú časť. Tieto prvky sú najľahšie a mali sa z atmosféry stratiť, pretože gravitačné pole našej planéty je v porovnaní s poľom obrích planét malé. Veľká časť pôvodnej atmosféry Zeme musela byť stratená vo veľmi krátkom čase; Preto sa predpokladá, že mnohé z primárnych plynov zemskej atmosféry sú plyny, ktoré boli pochované v útrobách Zeme a opäť sa uvoľnili v dôsledku postupného zahrievania zemských hornín. Primárna atmosféra Zeme bola pravdepodobne zložená z organických látok rovnakého druhu, aké sú pozorované v kométach: molekúl s väzbami uhlík-vodík, uhlík-dusík, dusík-vodík a kyslík-vodík. Okrem nich sa pri gravitačnom ohrievaní zemského vnútra zrejme objavil aj vodík, metán, oxid uhoľnatý, amoniak, voda atď., To sú látky, s ktorými sa robilo najviac experimentov na simuláciu primárnej atmosféry.

Čo by sa vlastne mohlo stať v podmienkach prvotnej Zeme? Aby sme to mohli určiť, je potrebné vedieť, aké druhy energie s najväčšou pravdepodobnosťou ovplyvnili jeho atmosféru.

2.2.4. Zdroje energie a vek Zeme

Vývoj a premena hmoty bez prílevu energie je nemožná. Uvažujme o tých zdrojoch energie, ktoré určujú ďalší vývoj látok, už nie vo vesmíre, ale na našej planéte – na Zemi.

Posúdenie úlohy zdrojov energie nie je jednoduché; V tomto prípade je potrebné vziať do úvahy nerovnovážne podmienky, chladenie produktov reakcie a stupeň ich tienenia od zdrojov energie.

Zrejme akékoľvek zdroje energie (tab. 2.3) mali významný vplyv na premenu látok na našej planéte. Ako sa to stalo? Samozrejme, objektívne dôkazy jednoducho neexistujú. Procesy, ktoré prebiehali na našej Zemi v dávnych dobách, sa však dajú simulovať. Po prvé, je potrebné určiť časové hranice a po druhé, čo najpresnejšie reprodukovať podmienky v každej z diskutovaných epoch existencie planéty.

Na diskusiu o otázkach o pôvode života na Zemi treba mať okrem znalostí o energetických zdrojoch potrebných na premenu hmoty aj celkom jasnú predstavu o čase týchto premien.

Tabuľka 2.3. Možné zdroje energie pre primárnu chemickú evolúciu

Tabuľka 2.4. Polčasy a ďalšie údaje pre niektoré prvky používané pri určovaní veku Zeme

Rozvoj fyzikálnych vied teraz poskytol biológom niekoľko účinných metód na určenie veku určitých hornín zemskej kôry. Podstatou týchto metód je analyzovať pomer rôznych izotopov a konečných produktov jadrového rozpadu vo vzorkách a korelovať výsledky výskumu s časom štiepenia pôvodných prvkov (tabuľka 2.4).

Použitie takýchto metód umožnilo vedcom zostrojiť časovú škálu histórie Zeme od okamihu jej ochladenia pred 4500 miliónmi rokov až po súčasnosť (tabuľka 2.5). Našou úlohou je teraz v tomto časovom rámci zistiť, aké boli podmienky na primitívnej Zemi, akú mala Zem atmosféru, aká bola teplota a tlak, kedy vznikli oceány a ako vznikla samotná Zem.

Tabuľka 2.5. Geochronologická mierka

2.2.5. Podmienky prostredia na starovekej Zemi

Dnes má pre vedu zásadný význam obnovenie podmienok, v ktorých vznikli prvé „embryá života“. Veľká je zásluha A.I.Oparina, ktorý v roku 1924 navrhol prvú koncepciu chemickej evolúcie, podľa ktorej bola navrhnutá bezkyslíková atmosféra ako východiskový bod pri laboratórnych experimentoch na reprodukciu podmienok prvotnej Zeme.

V roku 1953 americkí vedci G. Urey a S. Miller vystavili zmes metánu, amoniaku a vody elektrickým výbojom (obr. 2.5). Po prvýkrát boli pomocou takéhoto experimentu medzi výslednými produktmi identifikované aminokyseliny (glycín, alanín, asparágová a glutámová kyselina).

Experimenty Millera a Ureyho podnietili výskum molekulárnej evolúcie a pôvodu života v mnohých laboratóriách a viedli k systematickému štúdiu problému, počas ktorého sa syntetizovali biologicky dôležité zlúčeniny. Hlavné podmienky na primitívnej Zemi, ktoré výskumníci zohľadnili, sú uvedené v tabuľke 2.6.

Tlak, podobne ako kvantitatívne zloženie atmosféry, je ťažké vypočítať. Odhady s prihliadnutím na „skleníkový“ efekt sú veľmi svojvoľné.

Výpočty, ktoré zohľadňujú skleníkový efekt, ako aj približnú intenzitu slnečného žiarenia v abiotickej ére, viedli k hodnotám niekoľko desiatok stupňov nad bodom mrazu. Takmer všetky experimenty na obnovenie podmienok prvotnej Zeme sa uskutočnili pri teplotách 20–200 °C. Tieto limity neboli stanovené výpočtom alebo extrapoláciou určitých geologických údajov, ale s najväčšou pravdepodobnosťou zohľadnením teplotných limitov stability organických zlúčenín.

Použitie zmesí plynov podobných plynom primárnej atmosféry, rôznych druhov energie, ktoré boli charakteristické pre našu planétu 4–4,5 × 10 pred 9 rokmi, a s prihliadnutím na klimatické, geologické a hydrografické podmienky tohto obdobia možné v mnohých laboratóriách, ktoré študujú pôvod života, nájsť dôkazy o cestách abiotického výskytu organických molekúl, ako sú aldehydy, dusitany, aminokyseliny, monosacharidy, puríny, porfyríny, nukleotidy atď.

Ryža. 2.5. Millerov prístroj

Tabuľka 2.6. Podmienky na primitívnej Zemi

Vznik protobiopolymérov predstavuje zložitejší problém. Potreba ich existencie vo všetkých živých systémoch je zrejmá. Sú zodpovední za protoenzymatické procesy(Napríklad, hydrolýza, dekarboxylácia, aminácia, deaminácia, peroxidácia atď.), pre niektoré veľmi jednoduché procesy, ako napr fermentácia, a pri iných zložitejších napr fotochemický reakcie, fotofosforylácia, fotosyntéza a atď.

Prítomnosť vody na našej planéte (primárny oceán) umožnila vznik protobiopolymérov v procese chemickej reakcie – kondenzácie. Na vytvorenie peptidovej väzby vo vodných roztokoch podľa reakcie:

je potrebný energetický výdaj. Tieto náklady na energiu sa mnohonásobne zvyšujú, keď sa vyrábajú proteínové molekuly vo vodných roztokoch. Syntéza makromolekúl z „biomonomérov“ vyžaduje použitie špecifických (enzymatických) metód na odstraňovanie vody.

Všeobecný proces vývoja hmoty a energie vo vesmíre zahŕňa niekoľko po sebe nasledujúcich etáp. Medzi nimi je vznik vesmírnych hmlovín, možno rozpoznať ich vývoj a štruktúrovanie planetárnych systémov. Premeny látok, ktoré prebiehajú na planétach, sú určené niektorými všeobecnými prírodnými zákonmi a závisia od polohy planéty v rámci hviezdneho systému. Niektoré z týchto planét, ako napríklad Zem, sa vyznačujú vlastnosťami, ktoré umožňujú vývoj anorganickej hmoty smerom k vzniku rôznych komplikovaných organických molekúl.

Kotviace body

1. Primárna atmosféra Zeme pozostávala najmä z vodíka a jeho zlúčenín.

2. Zem je v optimálnej vzdialenosti od Slnka a dostáva dostatok energie na udržanie tekutej vody.

3. Vo vodných roztokoch v dôsledku rôznych zdrojov energie vznikajú nebiologicky najjednoduchšie organické zlúčeniny.

Skontrolujte si otázky a úlohy

1. Vymenujte kozmické a planetárne predpoklady pre vznik života abiogénne na našej planéte.

2. Aký význam mala redukčná povaha primárnej atmosféry pre vznik organických molekúl z anorganických látok na Zemi?

3. Popíšte prístroje a metódy vykonávania experimentov od S. Millera a P. Ureyho.

Pomocou slovnej zásoby nadpisov „Terminológia“ a „Súhrn“ preložte odseky „Ukotvovacie body“ do angličtiny.

Terminológia

Pre každý výraz uvedený v ľavom stĺpci vyberte zodpovedajúcu definíciu uvedenú v pravom stĺpci v ruštine a angličtine.

Vyberte správnu definíciu pre každý výraz v ľavom stĺpci z anglických a ruských variantov uvedených v pravom stĺpci.

Otázky na diskusiu

Aké boli podľa vás dominantné zdroje energie na starovekej Zemi? Ako možno vysvetliť nešpecifický vplyv rôznych zdrojov energie na procesy tvorby organických molekúl?

2.3. Teórie vzniku protobiopolymérov

Rôzne hodnotenia charakteru prostredia na primitívnej Zemi viedli k vytvoreniu rôznych experimentálnych podmienok, ktoré mali v zásade jednotné, no najmä nie vždy identické výsledky.

Pozrime sa na niektoré z najdôležitejších teórií vzniku polymérnych štruktúr na našej planéte, ktoré stoja pri počiatkoch tvorby biopolymérov - základu života.

Tepelná teória. Kondenzačné reakcie, ktoré by viedli k tvorbe polymérov z prekurzorov s nízkou molekulovou hmotnosťou, sa môžu uskutočniť zahrievaním. Syntéza polypeptidov je v porovnaní s inými zložkami živej hmoty najviac preštudovaná.

Autorom hypotézy syntézy polypeptidov tepelnou cestou je americký vedec S. Fox, ktorý dlhodobo skúmal možnosti vzniku peptidov v podmienkach, aké existovali na primitívnej Zemi. Ak sa zmes aminokyselín zahreje na 180–200 °C za normálnych atmosférických podmienok alebo v inertnom prostredí, tak vznikajú produkty polymerizácie, malé oligoméry, v ktorých sú monoméry spojené peptidovými väzbami, ako aj malé množstvá polypeptidov. V prípadoch, keď experimentátori obohatili počiatočné zmesi aminokyselín o kyslé alebo zásadité aminokyseliny, napríklad kyseliny asparágové a glutámové, podiel polypeptidov sa výrazne zvýšil. Molekulová hmotnosť polymérov získaných týmto spôsobom môže dosiahnuť niekoľko tisíc D. (D je Dalton, jednotka hmotnosti, ktorá sa číselne rovná hmotnosti 1/16 atómu kyslíka.)

Polyméry získané tepelne z aminokyselín – proteinoidov – vykazujú mnohé zo špecifických vlastností biopolymérov proteínového typu. V prípade tepelnej kondenzácie nukleotidov a monosacharidov s komplexnou štruktúrou sa však tvorba v súčasnosti známych nukleových kyselín a polysacharidov javí ako nepravdepodobná.

Adsorpčná teória. Hlavným protiargumentom v diskusii o abiogénnom pôvode polymérnych štruktúr je nízka koncentrácia molekúl a nedostatok energie na kondenzáciu monomérov v zriedených roztokoch. Podľa niektorých odhadov bola koncentrácia organických molekúl v „primárnom bujóne“ asi 1 %. Takáto koncentrácia vzhľadom na vzácnosť a náhodnosť kontaktov rôznych molekúl potrebných na kondenzáciu látok nemohla podľa niektorých vedcov zabezpečiť takú „rýchlu“ tvorbu protobiopolymérov, ako tomu bolo na Zemi. Jedno z riešení tohto problému, súvisiace s prekonaním takejto koncentračnej bariéry, navrhol anglický fyzik D. Bernal, ktorý veril, že ku koncentrácii zriedených roztokov organických látok dochádza „ich adsorpciou vo vodných ílových usadeninách“.

V dôsledku vzájomného pôsobenia látok počas adsorpčného procesu dochádza k oslabeniu niektorých väzieb, čo vedie k deštrukcii niektorých a vzniku iných chemických zlúčenín.

Teória nízkej teploty. Autori tejto teórie, rumunskí vedci C. Simonescu a F. Denes, vychádzali z mierne odlišných predstáv o podmienkach abiogénneho výskytu najjednoduchších organických zlúčenín a ich kondenzácii do polymérnych štruktúr. Vedúci význam pripisujú autori energii studenej plazmy ako zdroju energie. Tento názor nie je neopodstatnený.

Studená plazma je v prírode rozšírená. Vedci sa domnievajú, že 99% vesmíru je v stave plazmy. Tento stav hmoty sa vyskytuje aj na modernej Zemi vo forme guľových bleskov, polárnych žiar a tiež špeciálneho druhu plazmy – ionosféry.

Bez ohľadu na povahu energie na abiotickej Zemi, akýkoľvek typ energie premieňa chemické zlúčeniny, najmä organické molekuly, na aktívne druhy, ako sú mono- a polyfunkčné voľné radikály. Ich ďalší vývoj však do značnej miery závisí od hustoty energetického toku, ktorá sa najvýraznejšie prejavuje v prípade použitia studenej plazmy.

Výsledkom usilovných a zložitých experimentov so studenou plazmou ako zdrojom energie pre abiogénnu syntézu protobiopolymérov sa výskumníkom podarilo získať jednotlivé monoméry aj polymérne štruktúry a lipidy peptidového typu.

Oparin veril, že prechod od chemickej evolúcie k biologickej si vyžaduje povinný vznik jednotlivých fázovo oddelených systémov schopných interagovať s okolitým vonkajším prostredím, využívať jeho látky a energiu, a na tomto základe schopných rásť, množiť sa a podliehať prirodzenému výberu. .

Abiotická izolácia multimolekulových systémov z homogénneho roztoku organických látok sa zrejme musela vykonávať opakovane. V prírode je stále veľmi rozšírený. Ale v podmienkach modernej biosféry možno priamo pozorovať iba počiatočné štádiá tvorby takýchto systémov. Ich vývoj je zvyčajne veľmi krátkodobý v prítomnosti mikróbov, ktoré ničia všetko živé. Pre pochopenie tejto etapy vzniku života je preto potrebné umelo získať fázovo oddelené organické systémy v prísne kontrolovaných laboratórnych podmienkach a na takto vytvorených modeloch stanoviť ako cesty ich možného vývoja v minulosti, tak aj vzory tohto procesu. Pri práci s vysokomolekulárnymi organickými zlúčeninami v laboratórnych podmienkach sa neustále stretávame so vznikom tohto druhu fázovo oddelených systémov. Vieme si preto predstaviť spôsoby ich výskytu a experimentálne získať rôzne systémy v laboratórnych podmienkach, z ktorých mnohé by nám mohli slúžiť ako modely útvarov, ktoré sa kedysi objavili na zemskom povrchu. Môžeme napríklad vymenovať niektoré z nich: "bubliny" Goldacre, "mikroguľôčky" líška, "jayvan" Bahadur, "probionts" Egami a mnoho ďalších.

Pri práci s takými umelými systémami, ktoré sa samy izolujú od riešenia, sa často venuje osobitná pozornosť ich vonkajšej morfologickej podobnosti so živými objektmi. Ale to nie je riešenie problému, ale to, že systém môže interagovať s vonkajším prostredím, využívajúc jeho látky a energiu ako otvorené systémy a na tomto základe rásť a množiť sa, čo je typické pre všetky živé bytosti.

Najsľubnejšie modely v tomto smere sú koacervátové kvapky.

Každá molekula má určitú štruktúrnu organizáciu, to znamená, že atómy, ktoré tvoria jej zloženie, sú pravidelne umiestnené vo vesmíre. V dôsledku toho sa v molekule vytvárajú póly s rôznym nábojom. Napríklad molekula vody H 2 O tvorí dipól, v ktorom jedna časť molekuly nesie kladný náboj (+) a druhá záporný náboj (-). Okrem toho sa niektoré molekuly (napríklad soli) vo vodnom prostredí disociujú na ióny. Vďaka týmto vlastnostiam chemickej organizácie molekúl okolo nich vo vode sa vodné „košele“ tvoria z molekúl vody orientovaných určitým spôsobom. Na príklade molekuly NaCl si môžete všimnúť, že vodné dipóly obklopujúce ión Na + majú záporné póly smerujúce k nemu (obr. 2.6) a kladné póly smerujúce k iónu Cl −.

Ryža. 2.6. Hydratovaný sodný katión

Ryža. 2.7. Montáž koacervátov

Organické molekuly majú veľkú molekulovú hmotnosť a zložitú priestorovú konfiguráciu, preto sú obklopené aj vodným obalom, ktorého hrúbka závisí od náboja molekuly, koncentrácie solí v roztoku, teploty atď.

Za určitých podmienok získa vodný obal jasné hranice a oddelí molekulu od okolitého roztoku. Molekuly obklopené vodným obalom sa môžu spájať a vytvárať multimolekulové komplexy - koacerváty(obr. 2.7).

Koacervátové kvapky vznikajú aj jednoduchým zmiešaním rôznych polymérov, prírodných aj umelo získaných. V tomto prípade dochádza k samouskladaniu molekúl polyméru do multimolekulových fázovo oddelených útvarov – kvapôčok viditeľných pod optickým mikroskopom (obr. 2.8). Väčšina molekúl polyméru je koncentrovaná v nich, pričom prostredie je takmer úplne zbavené.

Kvapky sú oddelené od prostredia ostrým rozhraním, ale sú schopné absorbovať látky zvonku ako otvorené systémy.

Ryža. 2.8. Koacervátové kvapky získané v experimente

Začlenením rôznych katalyzátory(vrátane enzýmov) môže spôsobiť množstvo reakcií, najmä polymerizáciu monomérov pochádzajúcich z vonkajšieho prostredia. Vďaka tomu môžu kvapky zväčšiť objem a hmotnosť a potom sa rozdeliť na dcérske formácie.

Napríklad procesy vyskytujúce sa v koacervátovej kvapke sú znázornené v hranatých zátvorkách a látky nachádzajúce sa vo vonkajšom prostredí sú umiestnené mimo nich:

glukóza-1-fosfát → [glukóza-1-fosfát → škrob → maltóza] → maltóza

Koacervátová kvapôčka vytvorená z proteínu a arabskej gumy sa ponorí do roztoku glukóza-1-fosfátu. Glukóza-1-fosfát začína vstupovať do kvapky a pôsobením katalyzátora fosforylázy v nej polymerizuje na škrob. Vďaka vytvorenému škrobu kvapka rastie, čo sa dá ľahko určiť ako chemickým rozborom, tak aj priamym mikroskopickým meraním. Ak je do kvapky zaradený ďalší katalyzátor, b-amyláza, škrob sa rozkladá na maltózu, ktorá sa uvoľňuje do vonkajšieho prostredia.

Teda najjednoduchšie metabolizmus. Látka vstupuje do kvapky, polymerizuje a spôsobuje výška systému a pri jeho rozpade sa produkty tohto rozpadu dostávajú do vonkajšieho prostredia, kde predtým neboli.

Ďalší diagram znázorňuje experiment, kde polymérom je polynukleotid. Kvapôčka pozostávajúca z histónového proteínu a arabskej gumy je obklopená roztokom ADP.

Pri vstupe do kvapky ADP polymerizuje pod vplyvom polymerázy na kyselinu polyadenylovú, vďaka čomu kvapka rastie a anorganický fosfor vstupuje do vonkajšieho prostredia.

ADP → [ADP → Poly-A + F] → F

V tomto prípade pokles za krátky čas viac ako zdvojnásobí objem.

Ako v prípade syntézy škrobu, tak aj pri tvorbe kyseliny polyadenylovej, energeticky bohatej (makroergický) spojenia. V dôsledku energie týchto zlúčenín prichádzajúcej z vonkajšieho prostredia došlo k syntéze polymérov a rastu kvapôčok koacervátov. V ďalšej sérii experimentov akademika A.I.Oparina a jeho kolegov sa preukázalo, že reakcie spojené s disipáciou energie sa môžu vyskytnúť aj v samotných kvapkách koacervátu.

Test č.2.

Preskúmať Kapitola 2 „Pôvod života na Zemi“" str. 30-80 učebnice "Všeobecná biológia 10. ročník" autor atď.

I. Odpovedzte na otázky písomne:

1. Aké sú základy a podstata života podľa starých gréckych filozofov?

2. Aký zmysel majú experimenty F. Rediho?

3. Opíšte experimenty L. Pasteura dokazujúce nemožnosť spontánneho vytvárania života v moderných podmienkach.

4.Aké sú teórie o večnosti života?

5.Aké materialistické teórie o vzniku života poznáte?

Čo sú reakcie jadrovej fúzie? Uveďte príklady.

6. Ako sa v súlade s Kant-Laplaceovou hypotézou vytvárajú hviezdne systémy z plynno-prachovej hmoty?

7. Existujú rozdiely v chemickom zložení planét tej istej hviezdnej sústavy?

8. Vymenujte kozmické a planetárne predpoklady pre vznik života abiogénne na našej planéte.

9.Aký význam mal redukčný charakter primárnej atmosféry pre vznik organických molekúl z anorganických látok na Zemi?

10.Opíšte prístroje a metódy vykonávania experimentov od S. Millera a P. Uryho.

11. Čo je to koacervácia, koacervát?

12. Aké modelové systémy možno použiť na demonštráciu tvorby koacervátových kvapiek v roztoku?

13. Aké možnosti existovali na prekonanie nízkych koncentrácií organických látok vo vodách primárneho oceánu?

14. Aké sú výhody interakcie organických molekúl v oblastiach s vysokou koncentráciou látok?

15. Ako by sa mohli vo vodách primárneho oceánu distribuovať organické molekuly s hydrofilnými a hydrofóbnymi vlastnosťami?

16. Vymenujte princíp delenia roztoku na fázy s vysokou a nízkou koncentráciou molekúl. ?

17. Čo sú koacervátové kvapky?

18. Ako prebieha selekcia koacervátov v „primárnom bujóne“?

19. Čo je podstatou hypotézy o vzniku eukaryotov prostredníctvom symbiogenézy?

20. Akými spôsobmi získavali prvé eukaryotické bunky energiu potrebnú pre životne dôležité procesy?

21. Ktoré organizmy vyvinuli pohlavný proces po prvýkrát v procese evolúcie?

22. Opíšte podstatu hypotézy o vzniku mnohobunkových organizmov?

23. Definujte tieto pojmy: protobionty, biologické katalyzátory, genetický kód, samorozmnožovanie, prokaryoty, fotosyntéza, pohlavný proces, eukaryoty.

Otestujte si svoje znalosti na tému:

Vznik života a vývoj organického sveta

1. Tvrdia to zástancovia biogenézy

· Všetko živé je zo živých vecí

· Všetko živé stvoril Boh

· Všetko živé pochádza z neživých vecí

· Živé organizmy boli prinesené na Zem z Vesmíru

2. Zástancovia abiogenézy tvrdia, že všetko živé

· Pochádza z neživého

·Pochádza zo živých vecí

· Stvorený Bohom

·Prinesené z vesmíru

3. Pokusy L. Pasteura s použitím baniek s predĺženým hrdlom

· Preukázala nekonzistentnosť postavenia abiogenézy

· Potvrdil pozíciu abiogenézy

· Potvrdil pozíciu biogenézy

· Preukázala nejednotnosť postavenia biogenézy

4. Dôkaz, že život nevzniká spontánne, poskytol

· L. Pasteur

· A. Van Leeuwenhoek

· Aristoteles

5. Aristoteles tomu veril

· Žiť len zo života

· Život vzniká zo štyroch elementov

· Živé veci pochádzajú z neživých vecí

· Živé veci môžu pochádzať z neživých vecí, ak majú „aktívny princíp“

6. Hypotéza

· Posilňuje pozíciu zástancov biogenézy

· Posilňuje pozíciu priaznivcov abiogenézy

· Zdôrazňuje nejednotnosť postavenia biogenézy

· Zdôrazňuje nejednotnosť postavenia abiogenézy

7. Podľa hypotézy sú prvé koacerváty

· Organizmy

"Organizácie" molekúl

· Proteínové komplexy

Akumulácia anorganických látok

8. V štádiu chemického vývoja vznikajú

· Baktérie

· Protobionty

· Biopolyméry

Nízkomolekulárne organické zlúčeniny

9. Vo fáze biologickej evolúcie,

· Biopolyméry

· Organizmy

Organické látky s nízkou molekulovou hmotnosťou

· Anorganické látky

1. Podľa moderných predstáv sa život na Zemi vyvinul v dôsledku

Chemická evolúcia

Biologická evolúcia

· Chemická a potom biologická evolúcia

Chemická a biologická evolúcia

Biologická a potom chemická evolúcia

10. Prvé organizmy, ktoré sa objavili na Zemi, jedli

Autotrofy

Heterotrofy

· Saprofyty

11. V dôsledku objavenia sa autotrofov v zemskej atmosfére

Zvýšené množstvo kyslíka

· Znížené množstvo kyslíka

Zvýšené množstvo oxidu uhličitého

· Objavila sa obrazovka ozónu

12. Množstvo organických zlúčenín v prvotnom oceáne sa znížilo v dôsledku

Zvýšenie počtu autotrofov

Zvýšenie počtu heterotrofov

· Zníženie počtu autotrofov

· Zníženie počtu heterotrofov

13. K akumulácii kyslíka v atmosfére došlo v dôsledku

· Vzhľad ozónovej obrazovky

· Fotosyntéza

· Fermentácia

· Kolobeh látok v prírode

14. Proces fotosyntézy viedol k

· Tvorba veľkého množstva kyslíka

· Vzhľad ozónovej obrazovky

Vznik mnohobunkovosti

Vznik sexuálnej reprodukcie

15. Skontrolujte správne tvrdenia:

Heterotrofy - organizmy schopné nezávisle syntetizovať organické látky z anorganických

· Prvé organizmy na Zemi boli heterotrofné

Sinice – prvé fotosyntetické organizmy

· Mechanizmus fotosyntézy sa formoval postupne

16. Rozklad organických zlúčenín v podmienkach bez kyslíka:

· Fermentácia

· Fotosyntéza

Oxidácia

Biosyntéza

17. S objavením sa autotrofov na Zemi:

· Začali sa nezvratné zmeny v podmienkach života

V atmosfére sa vytvorilo veľké množstvo kyslíka

· Došlo k akumulácii slnečnej energie v chemických väzbách organických látok

· Všetky heterotrofy zmizli

18. Človek sa objavil na Zemi v r

Proterozoická éra

Mesozoická éra

· Cenozoická éra

Proterozoikum

druhohôr

· Paleozoikum

kenozoikum

20. Uvažujú sa o najväčších udalostiach proterozoika

· Vznik eukaryotov

Vzhľad kvitnúcich rastlín

Vznik prvých strunatcov

21. Proces tvorby pôdy na Zemi nastal vďaka

· Kolobeh vody v prírode

· Kolonizácia hornej vrstvy litosféry organizmami

Smrť organizmov

· Ničenie tvrdých hornín s tvorbou piesku a hliny

22. Boli rozšírené v archejčine

Plazy a paprade

· Baktérie a sinice

23. Pristáli rastliny, zvieratá a huby

Proterozoikum

· Paleozoikum

druhohôr

24. Proterozoická éra

Cicavce a hmyz

Riasy a koelenteráty

· Prvé suchozemské rastliny

· Dominancia plazov

Počas chemických reakcií sa jedna látka mení na druhú (nezamieňať s jadrovými reakciami, pri ktorých sa jeden chemický prvok mení na iný).

Akákoľvek chemická reakcia je opísaná chemickou rovnicou:

Reaktanty → Produkty reakcie

Šípka ukazuje smer reakcie.

Napríklad:

Pri tejto reakcii metán (CH 4) reaguje s kyslíkom (O 2), čo vedie k tvorbe oxidu uhličitého (CO 2) a vody (H 2 O), presnejšie vodnej pary. Presne takáto reakcia nastáva vo vašej kuchyni, keď zapálite plynový horák. Rovnica by sa mala čítať takto: Jedna molekula metánu reaguje s dvoma molekulami plynného kyslíka za vzniku jednej molekuly oxidu uhličitého a dvoch molekúl vody (vodnej pary).

Čísla umiestnené pred zložkami chemickej reakcie sa nazývajú reakčné koeficienty.

Prebiehajú chemické reakcie endotermický(s absorpciou energie) a exotermický(s uvoľňovaním energie). Spaľovanie metánu je typickým príkladom exotermickej reakcie.

Existuje niekoľko typov chemických reakcií. Najčastejšie:

• reakcie spojenia;
• rozkladné reakcie;
• reakcie s jednou náhradou;
• reakcie dvojitého vytesnenia;
• oxidačné reakcie;
• redoxné reakcie.

Reakcie zlúčenín

Pri zložených reakciách aspoň dva prvky tvoria jeden produkt:

2Na (t) + Cl2 (g) → 2NaCl (t)- tvorba kuchynskej soli.

Pozornosť by sa mala venovať základnej nuancii reakcií zlúčenín: v závislosti od podmienok reakcie alebo pomerov činidiel vstupujúcich do reakcie môžu byť jej výsledkom rôzne produkty. Napríklad za normálnych podmienok spaľovania uhlia vzniká oxid uhličitý:
C (t) + O2 (g) → CO2 (g)

Ak je množstvo kyslíka nedostatočné, tvorí sa smrtiaci oxid uhoľnatý:
2C (t) + O2 (g) → 2CO (g)

Reakcie rozkladu

Tieto reakcie sú v podstate opačné ako reakcie zlúčeniny. V dôsledku rozkladnej reakcie sa látka rozpadne na dva (3, 4...) jednoduchšie prvky (zlúčeniny):

• 2H20 (1) -> 2H2 (g) + 02 (g)- rozklad vody
• 2H202 (1) -> 2H2 (g) O + 02 (g)- rozklad peroxidu vodíka

Reakcie s jedným posunom

V dôsledku jednoduchých substitučných reakcií aktívnejší prvok nahrádza menej aktívny prvok v zlúčenine:

Zn (s) + CuSO 4 (roztok) → ZnSO 4 (roztok) + Cu (s)

Zinok v roztoku síranu meďnatého vytláča menej aktívnu meď, čo vedie k vytvoreniu roztoku síranu zinočnatého.

Stupeň aktivity kovov v rastúcom poradí aktivity:

• Najaktívnejšie sú alkalické kovy a kovy alkalických zemín

Iónová rovnica pre vyššie uvedenú reakciu bude:

Zn (t) + Cu 2+ + SO 4 2- → Zn 2+ + SO 4 2- + Cu (t)

Iónová väzba CuSO 4 sa po rozpustení vo vode rozpadne na katión medi (náboj 2+) a síranový anión (náboj 2-). V dôsledku substitučnej reakcie sa vytvorí katión zinku (ktorý má rovnaký náboj ako katión medi: 2-). Upozorňujeme, že síranový anión je prítomný na oboch stranách rovnice, t.j. podľa všetkých pravidiel matematiky sa môže znížiť. Výsledkom je iónovo-molekulárna rovnica:

Zn (t) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (t)

Reakcie dvojitého posunu

Pri dvojitých substitučných reakciách sú už dva elektróny nahradené. Takéto reakcie sa nazývajú aj výmenné reakcie. Takéto reakcie prebiehajú v roztoku s tvorbou:

• nerozpustná pevná látka (precipitačná reakcia);
• voda (neutralizačná reakcia).

Zrážacie reakcie

Keď sa roztok dusičnanu strieborného (soli) zmieša s roztokom chloridu sodného, ​​vznikne chlorid strieborný:

Molekulárna rovnica: KCl (roztok) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (s) + KNO 3 (p-p)

Iónová rovnica: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (t) + K + + NO 3 -

Molekulárna iónová rovnica: Cl - + Ag + → AgCl (s)

Ak je zlúčenina rozpustná, bude prítomná v roztoku v iónovej forme. Ak je zlúčenina nerozpustná, bude sa vyzrážať za vzniku pevnej látky.

Neutralizačné reakcie

Ide o reakcie medzi kyselinami a zásadami, ktorých výsledkom je tvorba molekúl vody.

Napríklad reakcia zmiešania roztoku kyseliny sírovej a roztoku hydroxidu sodného (lúhu):

Molekulárna rovnica: H2S04 (p-p) + 2NaOH (p-p) → Na2S04 (p-p) + 2H20 (1)

Iónová rovnica: 2H+ + SO4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO4 2- + 2H20 (1)

Molekulárna iónová rovnica: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (l) alebo H + + OH - → H 2 O (l)

Oxidačné reakcie

Ide o interakcie látok s plynným kyslíkom vo vzduchu, pri ktorých sa spravidla uvoľňuje veľké množstvo energie vo forme tepla a svetla. Typickou oxidačnou reakciou je spaľovanie. Na úplnom začiatku tejto stránky je reakcia medzi metánom a kyslíkom:

CH4 (g) + 202 (g) → CO2 (g) + 2H20 (g)

Metán patrí medzi uhľovodíky (zlúčeniny uhlíka a vodíka). Keď uhľovodík reaguje s kyslíkom, uvoľňuje sa veľa tepelnej energie.

Redoxné reakcie

Ide o reakcie, pri ktorých dochádza k výmene elektrónov medzi atómami reaktantov. Vyššie uvedené reakcie sú tiež redoxné reakcie:

• 2Na + Cl 2 → 2NaCl - reakcia zlúčeniny
• CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O - oxidačná reakcia
• Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu - jednoduchá substitučná reakcia

Redoxné reakcie s veľkým počtom príkladov riešenia rovníc metódou elektrónovej rovnováhy a metódou polovičnej reakcie sú čo najpodrobnejšie popísané v časti

O atómoch a chemických prvkoch

Nič iné v prírode neexistuje

ani tu, ani tam, v hlbinách vesmíru:

všetko - od malých zrniek piesku po planéty -

pozostáva z jednotných prvkov.

S. P. Shchipachev, „Čítanie Mendelejeva“.

V chémii okrem pojmov "atóm" A "molekula" tento koncept sa často používa "element". Čo majú tieto pojmy spoločné a v čom sa líšia?

Chemický prvok – sú to atómy rovnakého typu . Takže napríklad všetky atómy vodíka sú prvkom vodík; všetky atómy kyslíka a ortuti sú prvky kyslík a ortuť.

V súčasnosti je známych viac ako 107 typov atómov, to znamená viac ako 107 chemických prvkov. Je potrebné rozlišovať medzi pojmami „chemický prvok“, „atóm“ a „jednoduchá látka“

Jednoduché a zložité látky

Podľa ich elementárneho zloženia sa rozlišujú jednoduché látky pozostávajúce z atómov jedného prvku (H2, O2, Cl2, P4, Na, Cu, Au) a komplexné látky, pozostávajúce z atómov rôznych prvkov (H 2 O, NH 3, OF 2, H 2 SO 4, MgCl 2, K 2 SO 4).

V súčasnosti je známych 115 chemických prvkov, ktoré tvoria asi 500 jednoduchých látok.

Natívne zlato je jednoduchá látka.

Schopnosť jedného prvku existovať vo forme rôznych jednoduchých látok líšiacich sa vlastnosťami sa nazýva tzv alotropia Napríklad prvok kyslík O má dve alotropné formy – dikyslík O 2 a ozón O 3 s rôznym počtom atómov v molekulách.

Alotropické formy prvku uhlík C - diamant a grafit - sa líšia štruktúrou svojich kryštálov. Existujú aj iné dôvody pre alotropiu.

chemické zlúčeniny, napríklad oxid ortutnatý HgO (získaný spojením atómov jednoduchých látok - ortuti Hg a kyslíka O 2), bromid sodný (získaný spojením atómov jednoduchých látok - sodíka Na a brómu Br 2).

Poďme si teda zhrnúť vyššie uvedené. Existujú dva typy molekúl hmoty:

1. Jednoduché– molekuly takýchto látok pozostávajú z atómov rovnakého typu. Pri chemických reakciách sa nemôžu rozložiť na niekoľko jednoduchších látok.

2. Komplexné– molekuly takýchto látok pozostávajú z atómov rôznych typov. Pri chemických reakciách sa môžu rozkladať na jednoduchšie látky.

Rozdiel medzi pojmami „chemický prvok“ a „jednoduchá látka“

Rozlišujte medzi pojmami "chemický prvok" A "jednoduchá látka" možné porovnaním vlastností jednoduchých a zložitých látok. Napríklad jednoduchá látka - kyslík– bezfarebný plyn potrebný na dýchanie a podporu horenia. Najmenšia častica jednoduchej látky kyslík je molekula, ktorá sa skladá z dvoch atómov. Kyslík je zahrnutý aj v oxide uhoľnatém (oxid uhoľnatý) a vode. Voda a oxid uhoľnatý však obsahujú chemicky viazaný kyslík, ktorý nemá vlastnosti najmä jednoduchej látky, nemožno ho použiť na dýchanie. Ryby napríklad nedýchajú chemicky viazaný kyslík, ktorý je súčasťou molekuly vody, ale voľný kyslík rozpustený v nej. Preto, keď hovoríme o zložení akýchkoľvek chemických zlúčenín, malo by sa chápať, že tieto zlúčeniny neobsahujú jednoduché látky, ale atómy určitého typu, to znamená zodpovedajúce prvky.

Keď sa zložité látky rozkladajú, atómy sa môžu uvoľniť vo voľnom stave a spojiť sa za vzniku jednoduchých látok. Jednoduché látky pozostávajú z atómov jedného prvku. Rozdiel medzi pojmami „chemický prvok“ a „jednoduchá látka“ potvrdzuje aj skutočnosť, že ten istý prvok môže tvoriť niekoľko jednoduchých látok. Napríklad atómy prvku kyslík môžu tvoriť dvojatómové molekuly kyslíka a trojatómové molekuly ozónu. Kyslík a ozón sú úplne odlišné jednoduché látky. To vysvetľuje skutočnosť, že je známych oveľa viac jednoduchých látok ako chemických prvkov.

Použitím pojmu „chemický prvok“ môžeme dať jednoduchým a zložitým látkam nasledujúcu definíciu:

Jednoduché látky sú tie, ktoré pozostávajú z atómov jedného chemického prvku.

Komplexné látky sú tie, ktoré pozostávajú z atómov rôznych chemických prvkov.

Rozdiel medzi pojmami „zmes“ a „chemická zlúčenina“

Komplexné látky sa často nazývajú chemické zlúčeniny.

Skúste odpovedať na otázky:

1. Ako sa zmesi líšia zložením od chemických zlúčenín?

2. Porovnajte vlastnosti zmesí a chemických zlúčenín?

3. Akým spôsobom možno zmes a chemickú zlúčeninu rozdeliť na jednotlivé zložky?

4. Je možné podľa vonkajších znakov posúdiť vznik zmesi a chemickej zlúčeniny?

Porovnávacie charakteristiky zmesí a chemikálií

Otázky na priradenie zmesí k chemickým zlúčeninám	Porovnanie
	Zmesi	Chemické zlúčeniny
Ako sa zmesi líšia zložením od chemických zlúčenín?	Látky je možné miešať v akomkoľvek pomere, t.j. variabilné zloženie zmesí	Zloženie chemických zlúčenín je konštantné.
Porovnať vlastnosti zmesí a chemických zlúčenín?	Látky v zmesiach si zachovávajú svoje vlastnosti	Látky, ktoré tvoria zlúčeniny, si nezachovajú svoje vlastnosti, pretože vznikajú chemické zlúčeniny s inými vlastnosťami
Akými spôsobmi možno zmes a chemickú zlúčeninu rozdeliť na zložky, z ktorých pozostáva?	Látky možno oddeliť fyzikálnymi prostriedkami	Chemické zlúčeniny sa dajú rozložiť iba chemickými reakciami
Je možné podľa vonkajších znakov posúdiť vznik zmesi a chemickej zlúčeniny?	Mechanické miešanie nie je sprevádzané uvoľňovaním tepla alebo inými príznakmi chemických reakcií	Vznik chemickej zlúčeniny možno posúdiť podľa príznakov chemických reakcií

Úlohy na konsolidáciu

I. Práca so simulátormi

II. Vyrieš ten problém

Z navrhovaného zoznamu látok napíšte oddelene jednoduché a zložité látky:
NaCl, H2S04, K, S8, C02, O3, H3P04, N2, Fe.
V každom prípade vysvetlite svoj výber.

III. Odpovedz na otázku

№1

Koľko jednoduchých látok je napísaných v sérii vzorcov:
H20, N2, O3, HN03, P205, S, Fe, C02, KOH.

№2

Obe látky sú komplexné:

A) C (uhlie) a S (síra);
B) C02 (oxid uhličitý) a H20 (voda);
B) Fe (železo) a CH4 (metán);
D) H2S04 (kyselina sírová) a H2 (vodík).

№3

Vyberte správny výrok:
Jednoduché látky pozostávajú z atómov rovnakého typu.

A) Správne

B) Nesprávne

№4

Pre zmesi je typické to
A) Majú konštantné zloženie;
B) Látky v „zmesi“ si nezachovajú svoje individuálne vlastnosti;
C) Látky v „zmesi“ možno oddeliť podľa fyzikálnych vlastností;
D) Látky v „zmesi“ možno oddeliť pomocou chemickej reakcie.

№5

Pre „chemické zlúčeniny“ sú typické:
A) Variabilné zloženie;
B) Látky obsiahnuté v „chemickej zlúčenine“ možno oddeliť fyzikálnymi prostriedkami;
C) Vznik chemickej zlúčeniny možno posúdiť podľa znakov chemických reakcií;
D) Stále zloženie.

№6

V akom prípade hovoríme žľazačo tak chemický prvok?
A) Železo je kov, ktorý je priťahovaný magnetom;
B) Železo je súčasťou hrdze;
C) Železo sa vyznačuje kovovým leskom;
D) Sulfid železa obsahuje jeden atóm železa.

№7

V akom prípade hovoríme o kyslíku ako jednoduchej látke?
A) Kyslík je plyn, ktorý podporuje dýchanie a spaľovanie;
B) Ryby dýchajú kyslík rozpustený vo vode;
C) Atóm kyslíka je súčasťou molekuly vody;
D) Kyslík je súčasťou vzduchu.

V živote sme obklopení rôznymi telami a predmetmi. Napríklad v interiéri je to okno, dvere, stôl, žiarovka, pohár, vonku - auto, semafor, asfalt. Akékoľvek telo alebo predmet pozostáva z hmoty. Tento článok bude diskutovať o tom, čo je látka.

čo je chémia?

Voda je základným rozpúšťadlom a stabilizátorom. Má silnú tepelnú kapacitu a tepelnú vodivosť. Vodné prostredie je priaznivé pre vznik základných chemických reakcií. Vyznačuje sa priehľadnosťou a je prakticky odolný voči stlačeniu.

Aký je rozdiel medzi anorganickými a organickými látkami?

Medzi týmito dvoma skupinami látok nie sú žiadne zvlášť výrazné vonkajšie rozdiely. Hlavný rozdiel spočíva v štruktúre, kde anorganické látky majú nemolekulárnu štruktúru a organické látky majú molekulárnu štruktúru.

Anorganické látky majú nemolekulárnu štruktúru, preto sa vyznačujú vysokými teplotami topenia a varu. Neobsahujú uhlík. Patria sem vzácne plyny (neón, argón), kovy (vápnik, vápnik, sodík), amfotérne látky (železo, hliník) a nekovy (kremík), hydroxidy, binárne zlúčeniny, soli.

Organické látky molekulárnej štruktúry. Majú pomerne nízke teploty topenia a pri zahrievaní sa rýchlo rozkladajú. Skladá sa hlavne z uhlíka. Výnimky: karbidy, uhličitany, oxidy uhlíka a kyanidy. Uhlík umožňuje tvorbu obrovského množstva komplexných zlúčenín (v prírode ich poznáme viac ako 10 miliónov).

Väčšina ich tried patrí biologickému pôvodu (sacharidy, bielkoviny, lipidy, nukleové kyseliny). Tieto zlúčeniny zahŕňajú dusík, vodík, kyslík, fosfor a síru.

Aby sme pochopili, čo je to látka, je potrebné si predstaviť, akú úlohu hrá v našom živote. Interakciou s inými látkami vytvára nové. Bez nich je život okolitého sveta neoddeliteľný a nemysliteľný. Všetky predmety pozostávajú z určitých látok, preto zohrávajú v našom živote dôležitú úlohu.