Реферат: Химия жизни - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Химия жизни

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 109 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

20 Работа на тему: « Химия жизни » 2004 План Введение Химический взгляд на природу, истоки и современное с остояние. Предмет познания химической науки и ее структура Взаимосвязь химии и физики Взаимосвязь химии и биологии Заключение Литература Введение Современная химия представляет собой широкий комп л екс наук, постепенно сложившийся в ходе ее длительного исторического ра звития. Практическое знакомство человека с химическими процессами вос ходит к глубокой древности. В течение многих столетий теоретическое объ яснение хими ческих процессов основывалось на натурфилософском учени и об элементах-качествах. В модифицированном виде оно по служило осново й для алхимии, возникшей примерно в III - IV вв. н.э. и стреми вшейся решить задачу превращения не благородных металлов в благородны е. Не добившись успеха в решении этой задачи, алхимики, тем не менее, выраб отали ряд приемов исследования веществ, открыли некоторые хи мические с оединения, чем в определенной степени способ ствовали возникновению на учной химии. Натурфилософские воззрения лежали также в основе воз никшей в XVI в. ятрохимии (предшественницы мед ицин ской химии), стремившейся найти в химических препаратах средства л ечения многочисленных болезней. В средние века получили ускоренное раз витие химические производства: металлургия, стеклоделие, изготовление красителей. Это спо собствовало выработке первых теоретических устано вок в развивавшемся химическом знании. Собственно научная химия ведет свое начало со второй половины XVII в., когда Р. Бойль и его единомышле нники дали первое научное определение понятия «химический эле мент». Ва жной вехой на пути создания научной химии стало открытие благодаря работам М.В. Ломоносова и А. Лавуазье, закон а сохранения массы при химических реакциях. Важ ную роль в становлении х имии как самостоятельной науки сыграло открытие в конце XVII — начале XIX вв. стехиомет рических законов. Разработка химических воззрений в XIX в. началась с создания Д. Дальтоном основ химической атомис тики. Вско ре А. Авогадро ввел понятие «молекула». Однако атомно-молекуля рные представления утвердились в науке лишь в 60-х годах XIX в. В тот же период в познавательно м прицеле химии заняла основополагающее место, наряду с составом, также структура веществ. Этому в решающей степени спо собствовало создание А. М. Бутлеровым теории химического строения. К числу наиболее значительны х вех развития на учной химии и всего естествознания принадлежит открыт ие Д.И. Менделеевым периодического закона химических эле ментов. В конце XIX — начале XX вв. к ведущим направле ниям разви тия химии стало относиться изучение закономер ностей химического проц есса. Со второй половины XX в. в химии плодотворно развивается концепция, нацеленная на изучение воз можностей использования в процессах получе ния целевых продуктов таки х условий, которые приводят к самосовершенствованию катализаторов хим ических реакций, т.е. к самоорганизации химических систем. Эволюционная химия обратилась к постижению путей получения наиболее высокоорганизо ванных химических систем, которые только возможны в настоящее время. В химии исторически сложились, таким образом, четыре уровня изучения вещ еств: с позиций их состава, строения, химического действия и самоорганиз ации. Тем не менее, спе цифика химии не может быть сведена только к исслед ова нию веществ с позиций этого многоуровневого подхода. Наи более спец ифичным для нее является постижение химизме взаимоотношений веществ. П ричем осмысление феномена химизма, находит свое концентрированное выр ажение в со временной трактовке предмета химии. Химический взгляд на природу, истоки и современн ое состояние. Хим ия — очень древняя наука. Существует несколько объясне ний слова «химия». Согласно одной из имеющи хся теорий, оно прои сходит от древнего названия Египта — Kham и, с ледователь но, должно означать «египетское искусство». Согласно другой тео рии, слово «химия» произошло от греческого слова cumoz (сок растения) и означает «искусс тво выделения соков». Этот сок мо жет быть расплавленным металлом, так чт о при подобном расши ренном толковании данного термина в него приходитс я включать и искусство металлургии. С химией тесно связаны элементы стихий древнегреческой на турфилософи и, атомистика Левкиппа и Демокрита. Но, конечно, наибольший вклад в станов ление этой науки внесли египтяне. Имя первого из дошедших до нас химиков — Болос из Менда, жившего в дельте Нила на рубеже III и II вв. до н.э. К 300 г. н.э. еги птянин Зосима написал энциклопедию, которая охватывала все собранные к тому времени знания по химии. Но химия, представленная в этом труде, еще не была наукой в полном смысле слова, а оставалась тесно связанной с древне египетской религией и не выходила в сво ем развитии за пределы формиров ания феноменологического уров ня. В химии выявлялись свойства, устанавл ивались закономерности между ними, сущность же явлений подменялась их м истической интерпретацией. Химию (химиков) искореняли и преследовали др ев неримские императоры, фанатики христианства: ученые изгонялись, книг и их сжигались, сама наука запрещалась. Одни опасались, на пример, того, чт о химики занимались получением золота; вторые преследовали ученых за те сную связь химии с древнеегипетской ре лигией, которая, с точки зрения хр истианства, была язычеством. Начиная с последних веков I тыс. до н.э. химия бурно развива лась в арабском мире, а в первой п оловине нынешнего тысячеле тия она получила широкое распространение в Западной Европе. С одной стороны, развитие химии в этот период шло вслед з а раз витием техники, однако, с другой стороны, она оставалась тесно связа нной с религиозно-философской мыслью. В тот период химия существовала гл авным образом как алхимия. В химии необходимо отметить, прежде всего, существование осо бого «хими ческого взгляда» на природу, который не может быть сведен к физическому, несмотря на все успехи физической химии в нынешнем столетии. То есть у хи мии давно были обнаружены качества некоторого особого типа. Так, согласн о известному хими ку А. А. Бутакову, химические реакции «нельзя объяснить только действием сил электрического п ритяжения и отталкивания. Их дей ствием объясняется лишь физическая сто рона химического процес са. Химическая форма движения материи представ ляет собой про цессы изменения частиц вещества, которые, в конечном счет е, опре деляются действием периодического закона». Подобного мнения при держиваются и многие другие ученые-химики. Известный рос сийский физико -химик Н. Н. Семенов сводил основные отличия между физическим и химически м процессом к трем: «Истории сис темы, отсутствию мгновенных параметров для скоростей химичес ких реакций, возможности пользоваться равновесн ыми параметра ми для физических процессов и невозможности — для химиче ских». В химии хорошо используется подход индуктивный, гораздо ме нее продукти вным здесь оказался дедуктивный подход. При дедук тивном подходе вся со вокупность известных естественно-научных фактов (не только химических, но и физических, биологических) представляется вытекающей из ряда основ ных законов. Такой под ход, как правило, оказывается достаточно эффектив ным в физике и там, где могут быть использованы физические идеи (в химии). И ндуктивный подход — это движение в обратном направлении, когда на основ е химической фактологии выявляются более или менее общие закономернос ти (правила, законы), а затем уже со здаются обобщенные модели, составляющ ие основу современной теоретической химии. Важнейшие особенности современной химии таковы. 1. В химии, прежде всего в физической химии, появляются многочисленные сам остоятельные научные дисциплины (хи мическая термодинамика, химическа я кинетика, электрохи мия, термохимия, радиационная химия, фотохимия, пла змохимия, лазерная химия). 2. Химия активно интегрируется с остальными науками, ре зультатом чего бы ло появление биохимии, молекулярной био логии, космохимии, геохимии, био геохимии. Первые изучают химические процессы в живых организмах, геохим ия — зако номерности поведения химических элементов в земной коре. Био геохимия — это наука о процессах перемещения, распре деления, рассеяни я и концентрации химических элементов в биосфере при участии организмо в. Основоположником биогео химии является В. И. Вернадский. Космохимия из учает хими ческий состав вещества во Вселенной, его распространенность и распределение по отдельным космическим телам. 3. В химии появляются принципиально новые методы исследо вания (структур ный рентгеновский анализ, масс-спектро ско пия, радиоспектроскопия и др.). Химия способствовала интенсивному развитию некоторых на правлений че ловеческой деятельности. Например, хирургии химия дала три главных сред ства, благодаря которым современные опе рации стали безболезненными и в ообще возможными: 1) введе ние в практику эфирного наркоза, а затем и други х наркотических веществ; 2) использование антисептических средств для пр еду преждения инфекции; 3) получение новых, не имеющихся в при роде аллопл астических материалов-полимеров. В химии весьма отчетливо проявляется неравноценность отдель ных химич еских элементов. Подавляющее большинство химичес ких соединений (96% из бо лее 8,5 тыс. известных в настоящее вре мя) — это органические соединения. В их основе лежат 18 элементов), и большее распространение имеют всего 6 из них). Эт о происходит в силу того, что, во-первых, химические связи проч ны (энергое мки) и, во-вторых, они еще и лабильны. Углерод как никакой другой элемент от вечает всем этим требованиям энерго емкости и лабильности связей. Он со вмещает в себе химические противоположности, реализуя их единство. Однако подчеркнем, что материальная основа жизни не сво дится ни к каким, даже самым сложным, химическим образова ниям. Она не просто агрегат опре деленного химического состава, но одновременно и структура, имеющая фун кции и осуществляю щая процессы. Поэтому невозможно дать жизни только ф ункцио нальное определение. В последнее время химия все чаще предпринимает штурм со седних с нею уро вней структурной организации природы. Напри мер, химия все более и более вторгается в биологию, пытаясь объяс нить основы жизни. Предмет познания химической науки и ее структура Современная химия изу чает прев ращения, при которых молекул ы одного соедине ния обмениваются атомами с моле кулами других соединений, распадаются на молекулы с мень шим ч ислом атомов, а также вступают в химические реак ции, в результате которы х образуются новые вещества. Ато мы претерпевают в химических процессах некоторые изме нения лишь в наружных электронных оболочках, атомное яд ро и внутренние электронные оболочки при этом не изме няются. При определении предмета химии нередко акцентируют внимание на том, что его составляют, прежде всего, соедине н ия атомов и превращения этих соединений, происходящее с разрывом одних и образованием других межатомных связей. Различные химические науки отличаются тем, что они занимаются изучение м либо различных классов соединений (такое различие положено в основу ра зграничения органи ческой и неорганической химии), либо разных типов ре ак ций (радиохимия, радиационная химия, каталитический синтез, химия пол имеров), либо использованием разных ме тодов исследования (физическая х имия в ее различных на правлениях). Отграничение одной химической дисци плины от другой, сохраняющее в нынешних условиях исторически сложившие ся разграничительные линии, имеет относитель ный характер. До конца XIX века химия в осн овном была целостной единой науко й. Внутреннее ее деление на органическую и неор ганическую не нарушало э того единства. Но последовавшие вскоре многочисленные открытия, как в самой химии, так и в биологии, физике положили начало быстрой ее дифферен циации. Современная химическая наука, опираясь в» прочные те оретические основ ы, непрерывно развивается вширь и вглубь. В частности, происходит открыт ие и изучение новых, каче ственно различных дискретных химических части ц. Так, еще в первой половине XIX века при изучении электролиза были обнаружены ионы — особые частицы, образованные из ато мов и молекул, но электрически заряженные. И оны являют ся структурными единицами многих кристаллов, кристалли ческ их решеток металлов, они существуют в атмосфере, в растворах и т.д. В начале XX в. химики открыл и радикалы как одну из активных форм химического вещества. Они образуютс я из молекул путем отщепления отдельных атомов или групп и содержат атом ы элементов в необычном для них валентном состоянии, что связано с наличием одиночных (неспаренных) элек тронов, объясняющих их исключительную химическую активность. К особым формам химического вещества относятся также макромолекулы. Он и состоят из сотен и тысяч атомов и вслед ствие этого приобретают в отлич ие от обычной молекулы качественно новые свойства. Характерный для новейшей химии, как и для всей науки XX в., процесс глубокой вну тренней дифференциации в зна чительной степени связан с открытием этого качественного многообразия химических вещес тв. Их строение, превраще ния и свойства стали предметом изучения специа льных раз делов химии: элек трохимии, химической кинетики, химии полимеров, химии комплексных соединений, колло идной химии, химии высокомолекулярных соединений. Уже к началу XX в. внутри сам ой химии четко различа ются общая и неорганическая химия, и органическа я хи мия. Предметом изучения общей и тесно связанной с ней неорганическо й химии стали химические элементы, образу емые ими простейшие неорганич еские соединения и их об щие законы (прежде всего Периодический закон Д.И . Мен делеева). Сильный толчок развитию неорганической химии дали проникновение в нед ра атома и изучение ядерных процессов. Поиски элементов, наиболее пригод ных для расщепления в ядерных реакторах, способствовали исследованию м алоизу ченных и синтезу новых элементов с помощью ядерных ре акций. Изуч ением их свойств, а также физико-химических основ и химических свойств р адиоактивных изотопов, мето дикой их выделения и концентрации занялась радиохимия, возникшая во второй четверти XX в. Органическая химия окончательно сложилась в самостоя тельную науку во второй половине XIX в. Этому способство вало получение большого эмпирического и теоретического ма териала о соединениях углерода и его производных. Опре деляющим факторо м для всех органических соединений яв ляются особенности валентного со стояния углерода — спо собность его атомов связываться между собой как одинар ной, так и двойной, тройной связью в длинные линейные и разветвлен ные цепи. Благодаря бесконечному многообразию форм сцепления углеродн ых атомов, наличию изомерии и гомологических рядов почти во всех классах органических соединений возможности получения этих соединений прак тически безграничны. В XX в. многие разделы орган ической химии стали по степенно превращаться в большие, относительно са мостоя тельные ветви со своими объектами изучения. Так появи лись химия элементоорганических соединений, х имия по лимеров, химия высокомолекулярных соединений, химия антибиотик ов, красителей, душистых соединений, фарма кохимия и т.д. В конце XX в. возникает хими я металлоорганических со единений, то есть соединений, содержащих одну ( или бо лее) прямую связь металла с углеродом. До окончания века были откры ты органические соединения ртути, кадмия, цин ка, свинца и др. В настоящее время получены углеродистые соединения со значительным содержанием не только метал лов, но и неметаллов (фосфор, бор, кремний, мышьяк и т.д.). Теперь эту область химии стали называть химией элементо органических соедине ний, она находится на стыке органи ческой и неорганической химии. Самостоятельной областью химии является наука о мето дах определения с остава вещества — аналитическая химия. Ее основная задача — определен ие химических элементов или их соединений, входящих в состав исследуемо го вещества, — решается путем анализа. Без современных методов анализа был бы невозможен синтез новых химических соединений, эффективный постоянный контроль за ходом технологиче ского процесса и качеством получаемых продуктов. Химия наших дней составляет одну из наиболее обширных областей человеч еских знаний и играет исключительно важ ную роль в народном хозяйстве. О бъекты и методы исследова ния химии настолько разнообразны, что многие ее разделы являются по существу самостоятельными научными дисцип лина ми. Современную химию принято подразделять в наибо лее общем плане, по кр айней мере, на 5 разделов: неоргани ческую, органическую, физическую, анал итическую и химию высокомолекулярных соединений. Однако четких границ меж ду этими разделами не существует. Например, координацион ные и элеме нтоорганические соединения представляют собой объекты, находящиеся в сфере исследований, как неоргани ческой, так и органической химии. Разви тие же этих разде лов невозможно без широкого использования методов и п ред ставлений физической и аналитической химии. К важнейшим особенностям современной химии отно сятся: 1. Дифференциация основных разделов химии на отдельные, во многом самостоятельные научные дисциплины. Эта ди фференциация основана на различии объектов и мето дов исследования. Так , на значительное число быстро раз вивающихся дисциплин подразделяется физическая хи мия . 2. Интеграция химии с другими науками. В результате этого процесса возник ли биохимия, биоорганическая химия и молекулярная биология, изучающие х имические процес сы в живых организмах. На границе химии и геологии разв ивается геохимия, исследующая закономерности по ведения химических эл ем ентов в земной коре. Задачи кос мохим ии — изучение особенностей элементного состава космических тел (плане т и метеоритов) и различных со единений, содержащихся в этих объектах. 3. Появление новых, главным образом, физико-химических в физических метод ов исследования ( структурный рентгеновский анализ, масс-спектроскопия, ме тоды радиоспект роскопии и др.) Взаимосвязь химии и физики Наряду с процессами дифференциации самой химическо й науки, в настоящее время идут в интеграционные процессы химии с другим и отраслями естествознания. Особенно ин тенсивно развиваются взаимосв язи между физикой и хими ей. Этот процесс сопровождается возникновением все новых и новых смежных физико-химических отраслей знания. Вся история взаимодействия химии я физики полна при меров обмена идеями , объектами и методами исследования. На разных этапах своего развития фи зика снабжала химию понятиями в теоретическими концепциями, оказавшим и сильное воздействие на развитие химии. При этом, чем боль ше усложнялись химические исследования, тем бол ьше ап паратура и методы расчетов физики проникали в химию. Необходимос ть измерения тепловых эффектов реакции, раз витие спектрального и рент геноструктурного анализа, изуче ние из отопов и радиоактивных химических элементов, крис таллических решеток вещества, молекулярных структур по требовали создания и привели к испол ьзованию сложнейших физических приборов эспектроскопов, масс-спектрог рафов, дифракционных решеток, электронных микроскопов и т.д. Развитие современной науки подтвердило глубокую связь между физикой и химией. Связь эта носит генетический ха рактер, то есть образование атом ов химических элементов, соединение их в молекулы вещества произошло на опреде ленном этапе развития неорганического мира. Также эта связь осно вывается на общности строения конкретных видов мате рии, в том числе и мо лекул веществ, состоящих в конечном итоге из одних и тех же химических эл ементов, атомов и элементарных частиц. Возникновение химической формы д вижения в природе вызвало дальнейшее развитие представ лений об электр омагнитном взаимодействии, изучаемом фи зикой. На основе периодическог о закона ныне осуществляет ся прогресс не только в химии, но и в ядерной ф изике, на границе которой возникли такие смешанные физико-хими ческие т еории, как химия изотопов, радиационная химия. Химия и физика изучают практически одни и те же объек ты, но только каждая из них видит в этих объектах свою сторону, свой предмет изучения. Так, мол екула является пред метом изучения не только химии, но и молекулярной фи зи ки. Если первая изучает ее с точки зрения закономерностей образовани я, состава, химических свойств, связей, условий ее диссоциации на составл яющие атомы, то последняя стати стически изучает поведение масс молекул , обусловливающее тепловые явления, различные агрегатные состояния, пер ехо ды из газообразной в жидкую и твердую фазы и обратно, явления, не связ анные с изменением состава молекул и их внутреннего химического строен ия. Сопровождение каждой химической реакции механическим перемещением масс мо лекул реагентов, выделение или поглощение тепла за счет разрыва или образования связей в новых молекулах убеди тельно свидетельствуют о тесной связи химических и физи ческих явлений. Так, энергетика химичес ких процессов тес но связана с законами термодинамики. Химические реак ции, протекающие с выделением энергии обычно в виде теп ла и света, называ ются экзотермическими. Существуют так же эндотермические реакции, прот екающие с поглощением энергии. Все сказанное не противоре чит законам термодина мики: в случае горения энергия в ысвобождается одновремен но с уменьшением внутренней энергии системы. В эндотер мических реакциях идет повышение внутренней энергии си стемы за счет притока тепла. Измеряя количество энергии, выделяющейся при реа кции (тепловой эффект химической реакции), можно судить об изменении вну тренней энергии системы. Он измеряется в килоджоулях на моль (кДж/моль). Еще один пример. Частным случаем первого начала тер модинамики является закон Гесса. Он гласит, что тепловой эффект реакции зависит только от начального и конечного состояния вещ еств и не зависит от промежуточных стадий процесса. Закон Гесса позволяе т вычислить тепловой эффект реакции в тех случаях, когда его непосредств енное измере ние почему-либо неосуществимо. С возникновением теории относительности, квантовой механики и учения о б элементарных частицах раскрылись еще более глубокие связи между физи кой и химией. Оказа лось, что разгадка объяснения существа свойств химич еских соединений, самого механизма превращения веществ лежит в строени и атомов, в квантово-механических процессах его элементарных частиц и ос обенно электронов внешней обо лочки, Именно новейшая физика сумела реши ть такие воп росы химии, как природа химической связи, особенности химич еского строения молекул органических и неорганичес ких соединений и т.д . В сфере соприкосновения физики и химии возник и ус пешно развивается та кой сравнительно молодой раздел из числа основных разделов химии как фи зическая химия, ко торая оформилась в конце XIX в. в результате успешных попыток количественного изу чения физических свойств хи мических веществ и смесей, теоретического о бъяснения мо лекулярных структур. Экспериментальной и теоретической б азой для этого послужили работы Д.И. Менделеева (откры тие Периодическог о закона), Вант-Гоффа (термодинамика химических процессов), С. Аррениуса (т еория электролити ческой диссоциации) и т.д. Предметом ее изучения стали об щетеоретические вопросы, касающиеся строения и свойств молекул хими ческих соединений, процессов превращения веществ в связи с взаимной обу словленностью их физически ми свойствами, изучение условий протекания химических реакций и совершающихся при этом физических явлений. Сейчас физхимия — это разносторонне разветвленная наука, тесно связывающая ф изику и химию. В самой физической химии к настоящему времени выде лились и вполне слож ились в качестве самостоятельных раз делов, обладающих своими особыми м етодами и объектами исследования, электрохимия, учение о растворах, фото химия, кристаллохимия. В начале XX в. выделилась также в само стоятельную науку выросшая в недра х физической химии коллоидная химия. Со второй половины XX в. в связи с ин тенсивной разработ кой проблем ядерной энергии возникли и получили большое развитие новей шие отрасли физической Химии — химия высоких энергий, радиационная хим ия (пред метом ее изучения являются реакции, протекающие под дей ствием и онизирующего излучения), химия изотопов. Физическая химия рассматривается сейчас как наиболее широкий общетеор етический фундамент всей химической науки. Многие ее учения и теории име ют большое значение для развития неорганической и особенно органическ ой хи мии. С возникновением физической химии изучение веще ства стало ос уществляться не только традиционными хими ческими методами исследова ния, не только с точки зрения его состава и свойств, но и со стороны структ уры, термодина мики и кинетики химического процесса, а также со стороны с вязи и зависимости последнего от воздействия явлений, при сущих другим формам движения (световое и радиационное облучение, световое и тепловое воздействие и т.д.). Примечательно, что в первой половине XX в. сложилась пограничная между химией и новыми разделами ф изики (кван товая механика, электронная теория атомов и молекул) на ука, к оторую стали позднее называть химической физикой. Она широко применила теоретические и экспериментальные методы новейшей физики к исследован ию строения химиче ских элементов и соединений и особенно механизма реа кций. Химическая физика изучает взаимосвязь и взаимопереход химическо й и субатомной форм движения материи. В иерархии основных наук, данной Ф. Энгельсом, химия непосредственно сос едствует с физикой. Это соседство и обес печило ту быстроту и глубину, с к оторой многие разделы физики плодотворно вклиниваются в химию. Химия гр ани чит, с одной стороны, с макроскопической физикой — термо динамикой, физикой сплошных сред, а с другой — с микро физикой — статической физик ой, квантовой механикой. Общеизвестно, сколь плодотворными эти контакты оказа лись для химии. Те рмод инамика породила химическую тер м одинамику — учение о химических равновесиях. Статиче ская физика легла в основу химической кинетики — учения о скоростях химических превраще ний. Квантовая механика вскрыла сущность Периодического закона Мендел еева. Со временная теория химического строения и реакционной спо собно сти — это квантовая химия, т.е. приложение принципов квантовой механики к исследованию молекул и « X превра щений. Еще одним свидетельством плодотворности влияния фи зики на химическую науку является все расширяющееся применение физических методов в хими ческих исследовани ях. Поразительный прогресс в этой области особенно о тчет-диво виден на примере спектроскопических методов. Еще совсем недав но из бесконечного диапазона электромагнитных излучений химики исполь зовали лишь узкую область види мого и примыкающего к нему участков инфр акрасного и уль трафиолетового диапазонов. Открытие физиками явления м агнитного резонансного поглощения привело к появлению спектроскопии я дерного магнитного резонанса, наиболее ин формативного современного а налитического метода и метода изучения электронного строения молекул , и спектроскопии электронного парамагн итного резонанса, уникального мето да изучения нестабильных промежуточных частиц - свобод ных радикалов. В коротковолновой области электромагнит ных излучений возникла рентгеновская и гамма-резонанс н ая спектроскопия, обязанная своим появлением открытию Мессбауэра. Осво ение синхротронного излучения открыло новые перспективы развития этог о высокоэнергетического раздела спектроскопии. Казалось бы, освоен весь электромагнитный диапазон, и в этой области тру дно ждать дальнейшего прогресса. Однако появились лазеры — уникальные по своей спектральной ин тенсивности источники — и вместе с ними принц ипиально новые аналитические возможности. Среди них можно назвать лазе рный магнитный резонанс — быстро развивающийся вы сокочувствительны й метод регистрации радикалов в газе. Другая, поистине фантастическая во зможность — это штуч ная регистрация атомов с пом ощью ла зера — методика, основн ая на селективном возбуждени и, позволяющая зарегис трировать в кювете всего несколько атомов постор онней при-Л0еи. Поразительные возможности для изучения механизмов радик альных реакций дало открытие явления химической поляризации ядер. Сейчас трудно назвать область современной физики, кото рая бы прямо или косвенно не оказывала влияние на химию. Взять, например, далекую от мира м олекул, построенного из ядер и электронов, физику нестабильных элемента рных час тиц. Может показаться удивительным, что на специальных междуна родных конференциях обсуждается химическое по ведение атомов, имеющих в своем составе позитрон или мюон, которые, в принципе, не могут дать устой чивых соединений. Однако уникальная информация о сверхбыстрых реакция х, Которую такие атомы позволяют получать, полностью оправ дывает этот и нтерес. Оглядываясь на историю взаимоотношений физики и хи мии, мы видим, что физ ика играла важную, подчас решаю щую роль в развитии теоретических конце пций и методов исследования в химии. Степень признания этой роли можно о ценить, просмотрев, например, список лауреатов Нобелев ской премии по хи мии. Не менее трети в этом списке — авто ры крупнейших достижений в облас ти физической химии. Среди них — те, кто открыл радиоактивность и изотоп ы ( Резерфорд , М. Кюри, Содди, Астон, Жо лио-Кюри и др.), зало жил основы квантовой химии (Полинг и Малликен) и совре менной химической кинетики (Хиншелвуд и Семенов), раз вил новые физическ ие методы (Дебай, Гейеровский, Эйген, Норриш и Портер, Герцберг). Наконец, следует иметь в виду и то решающее значение, которое начинает иг рать в развитии науки производитель ность труда ученого. Физические мет оды сыграли и продол жают играть в этом отношении в химии революционизи рую щую роль. Достаточно сравнить, например, время, которое затрачивал хи мик-органик на установление строения синте зированного соединения хим ическими средствами и которое он затрачивает теперь, владея арсеналом ф изических мето дов. Несомненно, что этот резерв применения достижений ф изики используется далеко не достаточно. Подведем некоторые итоги. Мы видим, что физика во все большем масштабе и в се более плодотворно вторгается в хи мию. Физика вскрывает сущность кач ественных химических закономерностей, снабжает химию совершенными инс трумен тами исследования. Растет относительный объем физической химии, и не видно причин, которые могут замедлить этот рост. Взаимосвязь хими и и биологии Общеизвестно, что химия и биология долгое время шли каж дая своим собств енным путем, хотя давней мечтой химиков было создание в лабораторных усл овиях живого организма. Резкое укрепление взаимосвязи химии с биологией про изошло в результат е создания А.М. Бутлеровым теория хими ческого строения органических со единений. Руководствуясь этой теорией, химики-орг аники вс тупили в соревнование с природой. Последующие поколения химиков проявили боль шую изобрет ательность, тру д, фантазию и творческий поисках направленном синтезе вещества. Их замыслом было не только под ражать природе, они хотели превзойти ее. И сегодня мы можем уверенно заяв ить, что во многих случаях это удалось. Поступательное развитие науки XIX в., приведшее к рас крытию структуры атома и детальному познан ию строения и состава клетки, открыло перед химиками и биологами прак ти ческие возможности совместной работы над химическими проблемами учени я о клетке, над вопросами о характере хи мических процессов в живых тканя х, об обусловленности биологических функций химическими реакциями. Если посмотреть на обмен веществ в организме с чисто хи мической точки з рения, как это сделал А.И. Опарин, мы уви дим совокупность большого числа с равнительно простых и однообразных химических реакций, которые сочета ются между добей во времени, протекают не случайно, а в строгой последова тельности, в результате чего образуются длинные цепи ре акций. И этот пор ядок закономерно направлен, к постоянно му самосохранению и самовоспро изведению всей живой систе мы в целом в данных условиях окружающей сред ы. Словом, такие специфические свойства живого, как рост, размножение, подв ижность, возбудимость, способность реа гировать на изменения внешней ср еды, связаны с определен ными комплексами химических превращений. Значение химии среди наук, изучающих жизнь, исклю чительно велико. Именн о химией выявлена важнейшая роль хлорофилла как химической основы фото синтеза, гемогло бина как основы процесса дыхания, установлена химическ ая природа передачи нервного возбуждения, определена струк тура нуклеи новых Кислот и т.д. Но главное заключается в том, что объективно в самой ос нове биологических процес сов, функций живого лежат химические механиз мы. Все функции и процессы, происходящие в живом организме, ока зывается возмож ным изложить на языке химии, в виде кон кретных химических процессов. Разумеется, было бы неверным сводить явления жизни к химическим процесс ам. Это было бы грубым механистиче ским упрощением. И ярким свидетельств ом этого выступает специфика химических процессов в живых системах по с рав нению с неживыми. Изучение этой специфики раскрывает единство и вза имосвязь химической и биологической форм движения материи. Об этом же го ворят и другие науки, воз никшие на стыке биологии, химии и физики: биохим ия — наука об обмене веществ и химических процессов в живых организмах; биоорганическая химия — наука о строении, функциях и путях синтеза соед инений, составляющих жи вые организмы; физико-химическая биология как н аука о функционировании сложных систем передачи информации и регулиро вании биологических процессов на молекулярном уровне, а также биофизик а, биофизическая химия и радиа ционная биология. Крупнейшими достижениями этого процесса стали опре деление химически х продуктов клеточного метаболизма (об мена веществ в растениях, животн ых, микроорганизмах), установление биологических путей и циклов биосинт еза этих продуктов; был реализован их искусственный синтез, сдела но отк рытие материальных основ регулятивного и наслед ственного молекулярн ого механизма, а также в значитель ной степени выяснено значение химиче ских процессов» энер гетике процессов клетки и вообще живых организмов. Ныне для химии особенно важным становится примене ние биологических пр инципов, в которых сконцентрирован опыт приспособления живых организм ов к условиям Земли в течение многих миллионов лет, опыт создания наибол ее со вершенных механизмов и процессов. На этом пути есть уже определенн ые достижения. Более столетия назад ученые поняли, что основой исклю чительной эффекти вности биологических процессов являет ся биокатализ. Поэтому химики ст авят своей целью создать новую химию, основанную на каталитическом опыт е живой природы. В ней появится новое управление химическими процессами , где начнут применяться принципы, синтеза себе подобных молекул, по прин ципу ферментов будут созданы катализаторы с таким разнообразием качес тв, которые дале ко превзойдут существующие в нашей промышленности. Несмотря на то, что ферменты обладают общими свойства ми, присущими всем катализаторам, тем не менее, они не тождественны последним, поскольку фу нкционируют в рам ках живых систем. Поэтому все попытки использовать оп ыт живой природы для ускорения химических процессов в не органическом м ире сталкиваются с серьезными ограничени ями. Пока речь может идти толь ко о моделировании некото рых функций ферментов и использовании этих мо делей для теоретического анализа деятельности живых систем, а так же ча стично-практического применения выделенных фермен тов для ускорения н екоторых химических реакций. Здесь самым перспективным направлением, очевидно, являются исследован ия, ориентированные на применение принципов биокатализа в химии и химич еской технологии, для чего нужно изучить весь каталитический опыт живой природы, в том числе и опыт формирования самого фермен та, клетки и даже о рганизма. Теория саморазвития элементарных открытых каталитиче ских систем, в са мом общем виде выдвинутая профессором МГУ А.П. Руденко в 1964 г., является общей теорией химической эволюции и биогенеза. Она решает вопросы о движущих силах и механизмах эволюционн ого процесса, то есть о законах хи мической эволюции, об отборе элементов и структур и их при чинной обусловленности, о высоте химической организ ации и иерархии химических систем как следствии эволюции. Теоретическим ядром этой теории является положение о том, что химическа я эволюция представляет собой самораз витие каталитических систем и, сл едовательно, эволюцио нирующим веществом являются катализаторы. В ходе реак ции происходит естественный отбор тех каталитических цен тров, ко торые обладают наибольшей активностью. Самораз витие, самоорганизация я самоусложнение каталитических систем происходит за счет постоянного притока трансформи руемой энергии. А так как основным источником энерг ии является базисная реакция, то максимальные эволюционные преимущест ва получают каталитические системы, развива ющиеся на базе экзотермиче ских реакций. Отсюда базисная реакция является не только источником эне ргии, но и ору дием отбора наиболее прогрессивных эволюционных измене н ий катализаторов. Развивая эти взгляды, А.П. Руденко сформулировал ос новной закон химичес кой эволюции, согласно которому с наиб ольшей скоростью и вероятностью образуются те пути эволюционных измен ений катализатора, на которых проис ходит максимальное увеличение его а бсолютной активности. Практическим следствием теории саморазвития открытых каталитических систем является так называемая «нестацио нарная технология», то есть те хнология с меняющимися ус ловиями реакции. Сегодня исследователи прихо дят к выво ду, что стационарный режим, надежная стабилизация кото рого ка залась залогом высокой эффективности промышлен н oro процесса, является лишь частн ым случаем нестационар ного режима. При этом обнаружено множество неста ционар ных режимов, способствующих интенсификации реакции. В настоящее время уже видны перспективы возникнове ния и развития новой химии, на основе которой будут созда ны малоотходные, безотходные и энер госберегающие промыш ленные технологии. Сегодня химики пришли к выводу, что, используя те же принципы, на которых п остроена химия организмов, в буду щем (не повторяя в точности природу) мож но будет построить принципиально новую химию, новое управление химичес ки ми, процессами, где начнут применяться принципы синтеза себе подобны х молекул. Предвидится создание преобразовате лей, использующих с больш им КПД солнечный свет, превра щая его в химическую и электрическую энерг ию, а также химическую энергию в свет большой интенсивности. Для освоения каталитического опыта живой природы и реализации получен ных знаний в промышленном производ стве химики наметили рад перспектив ных путей. Первый — развитие исследован ий в области металлокомп лексного ката лиза с ориентацией на соответствующие объек ты живой природы. Этот ката лиз обогащается приемами, которыми пользуются живые организмы в фермен тативных реакциях, а также способами классического гетерогенного ката лиза. Второй путь заключается в моде лировании биокатализа торов. В настоящее время за счет искусственного о тбора струк тур удалось построить модели многих ферментов характери зу ющихся высокой активностью и селективностью, иногда' почти такой же, как и у оригиналов, или с большей просто той строения. Правда, пока все же полученные модели не в состоянии заменить природные биока тализаторы живых систем. На дан но м этапе развития химических знании проблема эта реша ется чрезвычайно с ложно. Фермент выделяется из живой системы, определяется его структура, он вводится в реакцию для осуществления каталитических функций. Но рабо тает непродолжительное время и быстро разрушается, поскольку является выделенным из целого, из клетки. Цельная клетка со всем ее ферментным апп аратом — более важный объект, чем одна, выделенная из нее деталь. Третий путь к освоению механиз мов лаборатории живей природы связывается с достижениями химии иммоби лизо ванных систе м. Сущность иммобилизации состоит в закреплении выделенных из живого организма фермент ов на твердой пов ерхности путем адсорб ции , которая и превращает их в гетерогенный катализатор и обес пе чивает его стабильность и непрерывное действие. Четвертый путь в развитии иссл едований, ориентиро ванных на применение принципов биокатализа в химии и химической технологии, характеризуется постановкой самой широкой за дачи — изучением и освоением всего каталити ческого опыта живой природ ы, в том числе и формирования фермента, клетки и даже организма. Это ступен ь, на которой основы эволюционной химии как действенной науки с ее рабочими функциями. Ученые утверждают, что э то движение химической науки к принципиально новой химической техноло гии с перспективой создания аналогов живых систем. Решение названной за дачи займет важней шее место в создании химии будущего. Заключение Современная химия представлена множеством различных направлений разв ития знаний о природе вещества и способах его преобразования. В то же вре мя химия является не просто суммой знаний о веществах, а высоко упорядоч енной, посто янно развивающейся системой знаний, имеющей свое место в ря ду других естественных наук. Химия изучает качественное многообразие материальных носителей химич еских явлений, химической формы движе ния материи. Хотя структурно она п ересекается в определен ных областях и с физикой, и с биологией, и с други ми есте ственными науками, но сохраняет при этом свою специфику. Одним из наиболее существенных объективных оснований выделения химии в качестве самостоятельной естественно научной дисциплины является п ризнание специфичности химизма взаимоотношения веществ, проявляющего ся, прежде всего, в комплексе сил и различных типов взаимодействий, обусл овливающих существование двух- и многоатомных со единений. Этот комплек с принято характеризовать как хи мическую связь, возникающую либо разры вающуюся в ходе взаимодействия частиц атомного уровня организации мат е рии. Для возникновения химической связи характерно зна чительное пер ераспределение электр онной плотности по срав нению с простым положением электронной плотности несвя занн ых атомов или атомных фрагментов, сближенных на расстояние связи. Эта ос обенность наиболее точно отделяет химическую связь от разного рода про явлений межмолеку лярных взаимодействий. Происходящее ныне неуклонное возрастание в рамках естествознания роли химии как науки сопровождается быст рым развитием фундаментальных, ком плексных и приклад ных исследований, ускоренной разработкой новых мате риа лов с заданными свойствами и новых процессов в области технологии п роизводства и переработки веществ. Литература 1. Большой энциклопедич еский словарь. Химия. М., 2001. 2. Грушевицкая T . T ., Садохин А. П. Концепции современного естествознания. М., 1998. 3. Концепции современного естествознания. Под. ред. В.Н. Лавриненко, В.П. Рат никова. М., 1997. 4. Кузнецов В.И. Общая химия. Тенденции развития. М., 1989. 5. Кузнецов В.И., Идлис ГМ., Гутина В.Н. Естествознание. М., 1996. 6. Молин Ю.Н. О роли физики в химических ис следования. Методологические и философские проблемы химии. Но восибирс к, 1981. 7. Химия//Химический энциклопедический словарь. М., 1983.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
На самом деле осколок метеорита уже обнаружен. В настоящее время его допрашивают в челябинском отделении ФСБ, и он уже дает показания.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru