Основни понятия и закони на химията. Организация на елементите в живите и неживите системи Каква е разликата в химическата организация на живите същества?

1. Как се изразява скоростта на химичната реакция? Възможно ли е да се изрази скоростта на химическа реакция чрез промяна в концентрацията на реакционните продукти вместо промяна в концентрацията на реагентите? За реакцията N 2 O 4(r) ® 2NO 2(r) е валидна връзката D = - 1 D

Какво означават коефициентът 1 и знакът минус в това отношение?

2. Каква е разликата между понятията „средна“ и „истинска“ скорост на химична реакция?

3. Какво изразяват скоростният закон и кинетичното уравнение на реакцията? Правилно ли е да се каже, че константата на скоростта на реакцията не зависи от концентрациите на реагентите, а зависи от температурата? Каква е особеността на кинетичното уравнение на хетерогенните реакции?

4. Какво означават понятията „ частна поръчка" И " общ ред» реакции? Какво характеризира молекулярността на реакцията? Ако е известно, например, че реакцията е от втори ред или бимолекулна, каква информация следва от тези определения? Защо редът на реакцията и нейната молекулярност не съвпадат за много реакции?

5. Какво изразява понятието „механизъм на химичните реакции“? Каква е разликата между прости и сложни реакции? Какви са характеристиките на паралелните, последователните и спрегнатите реакции? Какви са механизмите на неразклонените и разклонените верижни реакции?

6. Каква е зависимостта на скоростта на химичните реакции от температурата? Какво е правилото на Вант Хоф? Какво изразява температурният коефициент на скоростта на реакцията и в какви граници могат да варират стойностите му?

7. Какво означава понятието „енергия на активиране“? Как да обясним енергията на активиране в рамките на теорията за активирания комплекс? Каква е разликата между енергиите на активиране на правата и обратната реакция?

8. Как можете да обясните силната зависимост на скоростта на реакцията от температурата? Как можем да си представим връзката между енергията на частиците при сблъсък при различни температурии енергия за активиране?

9. Как можете експериментално да определите енергията на активиране на реакция? Как се използва уравнението на Арениус за обработка на експериментални данни и изчисляване на стойността на E a?

10. Използвайки примера на хомогенна катализа, покажете как се намалява енергията на активиране дкаталитична реакция. Какви са характеристиките на механизма на хетерогенната катализа? Как естеството на взаимодействието на молекулите на реагентите с активните центрове на катализатора определя ефективността на хетерогенната катализа? Каква е ролята на промоутърите? Каква е разликата между катализаторите и инхибиторите по отношение на техния ефект върху скоростта на химичните реакции?

11. Какво състояние се нарича химично равновесие? Сблъсъкът и взаимодействието на частици от изходни вещества и продукти на реакцията протича ли в състояние на химично равновесие? Какво се случва с концентрациите на изходните вещества и продуктите на реакцията, когато настъпи състояние на химично равновесие?

12. Какъв е математическият израз за константите на химичното равновесие? Какви характеристики на хетерогенните системи трябва да се вземат предвид при съставянето на израз за константата на химичното равновесие?

13. Формулирайте правилото на Le Chatelier. Приложете това правило, за да обясните посоката на изместване на химическото равновесие на специфични химични реакции, отделно покажете влиянието върху равновесието на такива фактори като концентрация на изходни вещества или продукти, налягане в случай на газообразни участници в реакцията, температура. Каква е ролята на катализаторите, когато системите достигнат състояние на химично равновесие?

14. Какъв е характерът на взаимодействието при реакциите в твърда фаза? Какви етапи се различават по време на реакциите в твърда фаза? По какво уравнението за скоростта на реакция в твърда фаза се различава от съответното уравнение за хомогенна или хетерогенна реакция?

1. Заобиколени сме от нежива и... природа – живи организми. 2.Живите организми се различават от неживата природа по това, че: а) дишат, б)..., в)..., г)...

3. Живите организми живеят: а) на сушата, б)..., в)... .

4.От какви клетки се състоят живите организми?

5. В растенията, животните и хората телесните клетки се отличават със специални полови клетки - гамети:

♀ - ...,♂ - ... .

В неживата природа и в живите организми непрекъснато протичат химични реакции. Химичните реакции, протичащи в живите организми, ги осигуряват

нормални жизнени дейности.
Дайте примери, които доказват, че живият организъм е фабрика за химически трансформации

1. Терминът екология е въведен от 2. основателят на биогеографията 3. Дялът от биологията, който изучава взаимоотношенията на живите организми помежду си и с неживата природа.4. V

като самостоятелна наука екологията започва да се развива 5. посоката на движение на естествения подбор диктува 6. Фактори на околната среда, които влияят на тялото 7. Група фактори на околната среда, определени от влиянието на живите организми 8. Група фактори на околната среда, определени от влиянието на живите организми 9. Група фактори на околната среда, причинени от влиянието на неживата природа 10. Фактор на неживата природа, който дава тласък сезонни променив живота на растенията и животните. 11. способността на живите организми да определят биологичните си ритми в зависимост от продължителността на деня 12. Най-значимият фактор за оцеляване 13. Светлината, химичен съставвъздух, вода и почва, Атмосферно наляганеи температура са фактори 14. конструкция железници, разораване на земя, създаване на мини се считат за 15. Хищничеството или симбиозата се считат за фактори 16. растенията живеят дългосрочно 17. растенията кратък денместообитания 18. Тундровите растения принадлежат към 19. Растенията на полупустините, степите и пустините принадлежат към 20. Характерен показател за популация. 21. Съвкупността от всички видове живи организми, обитаващи определена територия и взаимодействащи помежду си 22. Най-богатата на видово разнообразие екосистема на нашата планета 23. екологична групаживи организми, които създават органична материя 24. екологична група от живи организми, които консумират готови органични вещества, но не извършват минерализация 25. екологична група от живи организми, които консумират готови органични вещества и допринасят пълна трансформацияв минерали 26. полезната енергия преминава към следващото трофично (хранително) ниво 27. консуматори от първи ред 28. консуматори от втори ред III ред 29. мярка за чувствителността на съобществата от живи организми към промените в определени условия 30. способността на съобществата (екосистеми или биогеоценози) да поддържат своето постоянство и да се противопоставят на променящите се условия на околната среда 31. ниска способност за саморегулация, видово разнообразие, използването на допълнителни източници на енергия и високата продуктивност са характерни за 32. изкуствена биоценоза с най-висока скорост на метаболизма на единица площ. включващи циркулацията на нови материали и добива голямо количествонерециклируемите отпадъци са характерни за 33. обработваема земя е заета от 34. градовете са заети от 35. черупката на планетата, обитавана от живи организми 36. автор на учението за биосферата 37. горен лимит beosphere 38. границата на биосферата в дълбините на океана. 39 долната граница на биосферата в литосферата.40. международна неправителствена организация, създадена през 1971 г., провеждаща най-ефективни действия в защита на природата.

Химичен елемент - това е вид атом със специфичен ядрен заряд. атом – най-малката химически неделима електрически неутрална частица от веществото. Молекула - най-малката електрически неутрална частица от вещество, котката определя химичните и физичните свойства на това вещество.

И той - най-малката заредена частица от вещество (електролит), която определя химичните и физичните свойства на това вещество. вещество- вид материя, която има маса в покой и се състои основно от елементарни частици (електрони, протони, неутрони). Всяко вещество се състои от структурни звена– атоми, молекули, йони.

2. Колко химични елемента са известни в момента? Какви са разликите между химичен елемент и просто вещество?

В момента са известни 110 вида атоми. Атомите от един и същи тип се наричат ​​атоми от един и същи химичен елемент. Тези. химическият елемент е същият като вида на атома.

Ако молекулите се състоят само от един вид атоми, тогава веществото се нарича просто.

3. Как се различават веществата с молекулярна структура от веществата с немолекулна структура? Какви физични свойства са присъщи на двете вещества?

Сред органичните вещества преобладават молекулярните вещества, сред неорганичните вещества преобладават немолекулните вещества. Молекулните вещества се състоят от молекули, свързани една с друга чрез слаби междумолекулни връзки, те включват: H 2, O 2, N 2, Cl 2, Br 2, S 8, P 4 и други прости вещества; CO 2, SO 2, N 2 O 5, H 2 O, HCl, HF, NH 3, CH 4, C 2 H 5 OH, органични полимери и много други вещества. Тези вещества нямат висока якост, имат ниски точки на топене и кипене и не провеждат електричество, някои от тях са разтворими във вода или други разтворители. Немолекулни вещества с ковалентни връзки или атомни вещества (диамант, графит, Si, SiO 2, SiC и други) образуват много здрави кристали (с изключение на слоестия графит), те са неразтворими във вода и други разтворители, имат висока точка на топене и точки на кипене, повечето от тях не провеждат електрически ток (с изключение на графита, който е електропроводим, и полупроводниците - силиций, германий и др.) Всички йонни вещества, естествено, са немолекулни. Това са твърди огнеупорни вещества, чиито разтвори и стопилки провеждат електрически ток. Много от тях са разтворими във вода. Трябва да се отбележи, че в йонните вещества, чиито кристали се състоят от сложни йони, има и ковалентни връзки, например: (Na +) 2 (SO 4 2-), (K +) 3 (PO 4 3-) , (NH4+)(NO3-) и др.

4. Как се определя химичното количество на веществото? Формулирайте определение на понятието бенка. Какво е физическото значение на константата на Авогадро и каква е нейната стойност?

Количеството вещество n е физическо количество, определено от броя на елементарните обекти (структурни единици), от които се състои това вещество. Елементарни обекти означават атоми, молекули, йони, електрони, всякакви конвенционални части или фрагменти от молекула. Един мол се приема като единица за количество на вещество, дефинирано като количеството вещество на система, съдържаща същия брой структурни единици, колкото има атоми, съдържащи се в 0,012 kg въглерод 12 C. Тази стойност е фундаментална физическа константа, наречена константа на Авогадро и означена N A: = 6,02 * 10 23 мол -1

Каква е разликата между химическата организация на живите организми и неодушевените обекти?

Съставът на живите същества включва същите химически елементикоито изграждат телата на неживата природа. Количественото им съотношение в живата и неживата природа обаче е различно. Така в земната кора първите четири места по изобилие са заети от кислород, силиций, алуминий и натрий. Основата на живите системи е въглерод, водород, кислород, азот, както и фосфор и сяра. Те се характеризират с образуването на водоразтворими съединения, което им позволява да се натрупват в живите организми. Способността на въглеродните атоми да се свързват един с друг в дълги вериги и в същото време да образуват химически връзки с други елементи осигурява създаването на сложни органични молекули, понякога с огромно молекулно тегло. Това са протеини, мазнини, въглехидрати, нуклеинови киселини и други органични съединения, както и неорганични компоненти на живата материя.

Отворени системи

Защо живите организми се наричат ​​„отворени системи“?

За да поддържат реда, биосистемите и екосистемите обменят материя и енергия с околната среда. Следователно живите системи са отворени системи. В резултат на метаболитните процеси повечето елементи на живата система непрекъснато се актуализират.

Метаболизъм

Как се различават метаболитните процеси между живите организми и неживата природа?

Метаболизмът е характерно свойство на живите организми, което се състои в потреблението на вещества от околната среда от живата система и отделянето на различни отпадъчни продукти в нея. Но това явление се среща и в неживата природа. При горене се абсорбира кислород от въздуха и се използват органични вещества, като въглища. В същото време, в заобикаляща средаизолират се различни съединения. Основната разлика между метаболизма в живата природа е способността за извършване на реакции на синтез на високомолекулни съединения и тяхното разграждане.

Ролята на изменчивостта и наследствеността

Каква е ролята на изменчивостта и наследствеността в развитието на живота на нашата планета?

Наследствеността е свойството на организмите да предават признаци на своята структура, функциониране и развитие на своите потомци от поколение на поколение. Изменчивостта е способността на живите системи да придобиват нови характеристики и свойства. Тези две свойства на живите същества са тясно свързани помежду си и играят огромна роля в развитието на живота на Земята. Промените в генетичния материал водят до появата на нови характеристики в организмите; техните комбинации определят степента на адаптивност на индивида в конкретни условия. Следователно променливостта е доставчик на разнообразен материал за избор на най-жизнеспособните индивиди, които след това ще предадат характеристиките на своята структура и развитие по наследство. Това води до появата на нови видове организми.

Молекулярно ниво на организация на живота

Какви процеси изучават учените на молекулярно ниво?

На молекулярно ниво се изучават най-важните процеси от живота на организма: неговия растеж и развитие, метаболизъм и преобразуване на енергията, съхранение и предаване на наследствена информация, изменчивост.

Състав на жив организъм

Какви елементи преобладават в живите организми?

Живият организъм съдържа повече от 70-80 химични елемента, но преобладават въглеродът, кислородът, водородът и азотът.

Вътреклетъчни биополимери

Защо молекулите на протеините, нуклеиновите киселини, въглехидратите и липидите се считат за биополимери само в клетката?

Молекулите на протеини, нуклеинови киселини, въглехидрати и липиди са полимери, защото се състоят от повтарящи се мономери. Но само в жива система (клетка, организъм) тези вещества проявяват своята биологична същност, притежавайки редица специфични свойства и изпълнявайки много важни функции. Следователно в живите системи такива вещества се наричат ​​биополимери. Извън живата система тези вещества губят своите биологични свойстваи не са биополимери.

Универсалността на биополимерните молекули

Какво се има предвид под универсалността на биополимерните молекули?

Свойствата на биополимерите зависят от броя, състава и реда на подреждане на съставните им мономери. Способността за промяна на състава и последователността на мономерите в полимерната структура позволява съществуването на огромно разнообразие от биополимерни опции, независимо от вида на организма. Във всички живи организми биополимерите са изградени по единен план.

Структура на въглехидратите

Какъв състав и структура имат въглехидратните молекули?

Въглехидратните молекули се състоят от въглеродни, водородни и кислородни атоми, като съотношението на водорода и кислорода в тях е 2:1, както във водната молекула. Поради тази причина тези вещества са получили името си „въглехидрати“.

Монозахариди, дизахариди и полизахариди

Какви въглехидрати се наричат ​​моно-, ди- и полизахариди?

Монозахаридите са въглехидрати, съдържащи от три до шест въглеродни атома. Захарите с шест въглерода включват глюкоза, фруктоза и галактоза; захарите с пет въглерода включват рибоза и дезоксирибоза. Последните са част от нуклеиновите киселини. Дизахаридите се състоят от две монозахаридни молекули. Например захарозата (тръстикова захар) се състои от молекули глюкоза и фруктоза. Други известни дизахариди са малтоза (малцова захар) и лактоза (млечна захар). И моно-, и дизахаридите са водоразтворими и сладки на вкус. Полизахаридите са сложни захари, състоящи се от много мономери, които са монозахариди. Полизахаридите включват нишесте, гликоген, целулоза и хитин. Целулозата е линеен полимер, състоящ се от множество глюкозни молекули. Нишестето и гликогенът също се състоят от глюкоза, но имат разклонена структура.

Както B. Nebel правилно отбелязва (1993), през годините химици, биолози и много други естествени учени са положили значителни усилия, опитвайки се да намерят определена „жизнена“ сила, която определя функционирането на живите организми. Но никаква специална субстанция, никакви специални признаци, че тя съществува, не могат да бъдат открити. В крайна сметка се установи, че живите организми се състоят от същите химични елементи като въздуха, водата, скалите и почвата, които ни заобикалят. Но беше открита една основна химическа характеристика, която отличава "живите" от "неживите" - това е сложността на молекулите, които ги съставят. Съединенията с „нежива“ природа са фундаментално прости, въпреки че някои от тях се състоят от няколко (до десетки) отделни атома. Водата, въздухът и скалните минерали непрекъснато взаимодействат помежду си, причинявайки възникването на химични реакции, но молекулите не стават много по-сложни.

Друг е въпросът, когато става въпрос за „живата“ природа. Химическата структура в този случай се основава на сложни молекули - въглехидрати, протеини, липиди, нуклеинова киселина. Тези съединения са молекули, намиращи се в тъканите на живите същества, образувани предимно от въглеродни атоми (и свързани водородни атоми) и свързани помежду си във „вериги“. Редица други основни биогени и микроелементи също могат да участват в тяхното изграждане, но общото за всички тези молекули са връзките въглерод-въглерод и въглерод-водород. Сложността на такива съединения е огромна (някои се състоят от няколко милиона атома), а потенциалът за създаване на различни комбинации от съединения е безкраен. Това осигурява абсолютно разнообразие от живи организми.

Всички молекули, които се основават на структури от различни въглеродни „вериги“, се наричат ​​органични и след това всички съединения, които се основават на въглеродни и въглерод-водородни връзки също се наричат ​​органични.

От химическа гледна точка изкуствените пластмаси и други близки до тях материали могат да бъдат класифицирани като органични, но нямат нищо общо с живите системи. В тази връзка трябва да се разграничат естествените органични и синтетичните органични съединения. Характеристика на синтетичните органики е, че по-голямата част от техните представители не се разлагат в естествени редукционни процеси до прости връзкии когато се изгарят, те отделят не само въглероден диоксид, вода и съединения на основните хранителни вещества, но и други химически образувания, много от които (например диоксини) са токсични. Във всеки случай във въздуха, водата и скалибез значение колко значими следи от органична материя са открити, освен ако тя не е попаднала там в резултат на човешка дейност.

След това, когато се сравняват „живи“ и „неживи“, се показва, че въпреки че те могат да се състоят от едни и същи елементи, включително основните биогени (IM, C, H, O, P, B), природата на организацията на атомите в молекулите е значително различно. Както беше установено и ще бъде показано в по-нататъшното изложение: по време на синтез, растеж, разлагане и изгаряне не говорим за промяна на атомите, не за тяхното образуване, а само за пренареждане на атомите. Това е характерно за всички химични реакции с органични природни съединения.

Универсалният характер на установения факт ни позволява да заключим, че за взаимодействията в органични системиедин от основните физични закони, а именно законът за запазване на масата, е напълно изпълнен. В този случай трябва да се формулира по следния начин: атомите в химични реакции с органични природни съединения никога не изчезват, не се образуват и не се трансформират един в друг; те просто се прегрупират с

образуването на различни молекули и съединения. В същото време във физиката е установено, че по време на високоенергийни ядрени реакции е възможна промяна в атомите (превръщането на атомите на едни елементи в други), но това не е разкрито за „живите“ системи и, т.к. почти всички биолози смятат, че е абсолютно нехарактерно, особено в живите организми не съдържа никакви радиоактивни химични елементи или радиоактивни изотопи, освен ако не попаднат случайно в организмите. Можем да заключим, че живите организми не могат при никакви обстоятелства да представляват „ядрени реактори“.