хімія життя

1. Значення хімічних процесів у природі Значення хімічних процесів у природі неможливо охопити в повній...
2. кругообіг речовин
3. Природні хімічні процеси в житті людини

Значення хімічних процесів у природі

Значення хімічних процесів у природі неможливо охопити в повній мірі без розуміння змісту двох найважливіших понять хімії - речовина і хімічна реакція. Адже природні і синтетичні органічні і неорганічні речовини - будівельний матеріал, з якого створений навколишній світ у всьому його велич і різноманітність. Кожну секунду і навіть за менші проміжки часу відбувається безліч хімічних реакцій, внаслідок яких одні речовини перетворюються в інші.

Хімічну природу мають і надзвичайно важливі процеси, які істотно впливають на властивості навколишнього світу, способи і форми співіснування живого і неживого на планеті Земля - ​​це горіння, дихання, фотосинтез. З їх перебігом тісно пов'язані біогеохімічні процеси, характерні для біосфери і обумовлені діяльністю організмів.

зауваження 1

Велика французька революція в хімії - саме так характеризують вчені твердження в хімії кисневої теорії горіння А.Л. Лавуазьє. Вона відкрила шлях до правильного розуміння всіх окислювальних процесів за участю кисню - горіння, дихання, гниття.

Нічого не зрозуміло?

Спробуй звернутися за допомогою до викладачів

Хімічні реакції - процес перетворення одних речовин в інші, постійно відбуваються в природі. Реакції проходять між гірськими породами, повітрям і водою, в організмах рослин, тварин і людини, на різних небесних тілах в Космосі.

Хімічні реакції мають величезне значення як для природи, так і для людства. Їх використовують для добування металів, пластмас, мінеральних добрив, медикаментів і багатьох інших речовин.

Реакції є джерелом добування енергії різного виду.

Звідки ж береться енергія?

Енергія накопичується в рослинах в процесі фотосинтезу. Значення цього процесу для існування життя на Землі важко переоцінити. Саме зелена рослина є тією єдиною в світі лабораторією, яка засвоює сонячну енергію і зберігає її у вигляді хімічних зв'язків синтезованих їм вуглеводнів. Зелене рослина утворює поживні речовини для тваринного і рослинного світу, які не мають зеленого забарвлення. Воно в буквальному розумінні слова годує, одягає і зігріває нас. Горять дрова, нафта або газ - все це результат його життєдіяльності. Поглинений сотні мільйонів років тому зеленим рослиною сонячні й промінь зберігся до наших днів у вигляді кам'яного вугілля. У хлоропластах зелених рослин відбувається фотосинтез - процес утворення органічних речовин (цукрів) з неорганічних (води і вуглекислого газу). Цей процес відбувається лише під дією світла.

зауваження 2

Процес фотосинтезу відбувається і при штучному освітленні, що дозволяє вирощувати овочі протягом року.

Під час фотосинтезу відбувається така реакція:

приклад 1

Щороку завдяки фотосинтезу на Землі синтезується близько 150 млрд т вуглеводнів і виділяється понад 200 млрд т кисню.

Вода, яку рослини всмоктують корінням, і вуглекислий газ з повітря перетворюються в хлоропластах в глюкозу, а звільнений кисень виходить в атмосферу. Кисень необхідний для дихання. У листі глюкоза перетворюється в крохмаль, крохмаль може перетворюватися в цукор і частково відтікає від листа в інші органи рослини.

Частина кисню під дією космічних променів перетворюється в озон, який утворює озоновий шар. Він поглинає короткохвильові космічні ультрафіолетові промені, які згубно діють на живі організми.

З процесом фотосинтезу тісно пов'язаний інший природний процес - дихання. Дихання - характерна ознака життя як рослинного, так і тваринного організму. Смерть організму характеризується повним припиненням дихання.

Дихання являє собою комплекс тісно взаємопов'язаних окислювально - відновних процесів, які відбуваються за участю ферментів. Дихання є джерелом енергії для всіх біохімічних процесів в організмі. У процесі дихання утворюються речовини, необхідні для синтезу складових частин цитоплазми.

Звільнена в процесі дихання хімічна енергія піддається перетворенням, обумовлює ряд фізіологічних процесів в організмі (зростання, рух, засвоєння поживних речовин). Частина її виділяється у вигляді тепла, частина нагромаджується в мітохондріях в складі АТФ.

Хімічна реакція дихання протилежна фотосинтезу:

Широко поширене в природі молочнокисле бродіння. Воно викликається цілою групою бактерій. Цей процес використовується при квашенні капусти, огірків, помідорів, силосу, виготовленні кумису, кефіру, сметани. Освічена при цьому молочна кислота пригнічує дію гнильних бактерій. Закваска для приготування чорного хліба, крім дріжджів, містить і бактерії молочнокислого бродіння.

Завдяки процесу фотосинтезу зелені рослини нагромаджують енергію у вигляді хімічних зв'язків синтезованих ними органічних сполук.

Під час дихання відбуваються окислювально - відновні реакції, в результаті яких накопичена зеленими рослинами енергія звільняється. Частина цієї енергії використовується на процеси життєдіяльності, частина - на підтримку температури тіла (в разі рослин - виділяється в атмосферу), а частина акумулюється в мітохондріях.

Широко поширене і маслянокислое бродіння е, при якому утворюється масляна кислота.

приклад 2

Наслідком маслянокислого бродіння є згірклості тваринного масла при тривалому зберіганні.

Велике значення в природі відіграють нітріфікующіе бактерії. Окислюючи послідовно амоніаку до нітратів, тим самим роблять доступним Нітроген для засвоєння рослинами.

Хемотрофних організми сприяють процесам кругообігу речовин в природі.

кругообіг речовин

Горіння, дихання, фотосинтез мають хімічну природу і є важливими ланками планетарних процесів - кругооборотов Оксигену і Карбону.

Спрощено кругообіг Оксигену в природі можна описати як процес утворення кисню в результаті фотосинтезу рослин і використання його під час дихання, в реакціях окислення і горіння. Кругообіг Оксигену пов'язує атмосферу і гідросферу із земною корою.

Карбон - складова всіх органічних речовин, його кругообіг пов'язаний з кругообігом Оксигену. Горіння викопного палива, утворення глюкози і крохмалю з вуглекислого газу і води під час фотосинтезу, обмінні процеси в живих організмах, гниття відмерлих органічних залишків - ланки кругообігу Карбону.

Дихання - низка процесів, в ході яких органічні речовини складної будови окислюються з утворенням вуглекислого газу і води.

Окислення і відновлення - дві сторони єдиного окисно - відновного процесу. У масштабах планети Земля окислення внаслідок горіння і дихання «врівноважується» відновленням під час фотосинтезу.

Природні хімічні процеси в житті людини

Органічні речовини в живій природі були першими об'єктами дослідження науки, яка з часом отримала назву органічна хімія. Вперше це поняття ввів шведський учений Й.Я. Берцеліус. У своєму підручнику з хімії (1827) він стверджував, що в живій природі елементи підкоряються іншим законам, ніж в неживій, тому органічні речовини не можуть утворюватися під впливом звичайних фізичних і хімічних сил, для цього потрібна особлива «життєва сила». Тому органічну хімію Берцеліус визначав, як хімію рослинних і тваринних речовин.

зауваження 3

Щоб довести обмеженість цього твердження, досить згадати перші синтези органічних речовин «in vitro». До того ж, подивившись навколо, легко переконатися: чи не на кожному кроці ми використовуємо синтетичні органічні речовини, яких в живій природі немає.

Однак жива природа з давніх часів була і залишається невичерпним джерелом органічних речовин, важливість яких важко переоцінити.

приклад 3

Масла і тваринні жири, різноманітні смолисті, клейкі і цукристі речовини, крохмаль, віск, запашні есенції, барвники рослинного і тваринного походження ще в другій половині І ст. описав в енциклопедичному творі «Природна історія» римлянин Гай Пліній - Секунд.

До нашого часу людство використовує органічні речовини, вироблені живими організмами, щоб задовольнити матеріальні потреби, перш за все - в харчових продуктах, зручному одязі, комфортному житло, дотриманні гігієни, збереження здоров'я і т. П.

Створення синтетичних матеріалів, синтез штучних радіонуклідів зумовили появу нових токсичних джерел забруднення навколишнього середовища, що, врешті-решт, викликає величезну загрозу для існування життя на Землі.

Успіхи людства в використанні природних ресурсів залежать від пізнання законів природи і вмілого їх використання.