Тема 03-06. Реакционная способность веществ

Химический процесс – превращения веществ, в результате которых происходит образование или разрыв химических связей между атомами и молекулами и изменение их электронных оболочек.

Экзотермические реакции – образование более прочных связей в продуктах реакции по сравнению с исходными за счет уменьшения внутренней энергии, при этом энергия выделяется.

Эндотермические реакции – при образовании более слабых связей в продуктах реакции энергия поглощается.

Химическая кинетика изучает скорости протекания реакций.

Закон действующих масс – скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам.

Правило Вант-Гоффа – при повышении температуры на каждые 10⁰С скорость большинства реакции возрастает в 2 – 4 раза.

Энергия активации (энергетический барьер реакции) – при фиксированной температуре реакция возможна, если взаимодействующие молекулы обладают определенным запасом энергии, не меньшим, чем энергия активации.

Энергию активации можно понизить, используя катализаторы (катализ), бомбардируя реакционную смесь частицами или облучая сетом (радиационная химия), нагревая до высокой температуры (плазменная химия).

Автокатализ – способ проведения химической реакции, при котором реагент выступает в качестве катализатора.

Принцип Ле Шателье: внешнее воздействие, выводящее систему из состояния равновесия, вызывает в ней процессы, стремящиеся ослабить результаты этого воздействия. В химической реакции используется для смещения равновесия в прямом или обратном направлении.

Тема 03-07. Особенности биологического уровня организации материи

Клетка – элементарная живая система, основа строения и жизнедеятельности всех животных и растений.

Иерархия природных биологических систем:

биополимеры– органеллы – клетки – ткани – органы – организмы – популяции – виды.

Иерархия природных экологических систем:

особь – популяция – биоценоз – биогеоценоз – экосистемы более высокого ранга (саванна, тайга, океан) – биосфера.

Химический состав живого: элементы-органогены, макроэлементы, микроэлементы.

Атом углерода – главный элемент живого, его уникальные особенности:

- способность атомов связываться друг с другом с образованием разнообразных структур, являющихся несущей основой органических молекул

- способность связываться с другими атомами близких радиусов (кислородом, азотом, серой) с образованием менее прочных связей (возникновение функциональных групп), которые обусловливают химическую активность органических соединений

- способность к образованию двойных, тройных связей – другая причина химической активности

- функциональные группы (если их не менее двух в молекуле) и кратные связи обусловливают способность к образованию высокомолекулярных соединений

- возможность существования в виде асимметричного (хирального) центра – одна из причин хиральности молекул живого.

Вода, ее роль для живых организмов:

- высокая полярность молекул воды и как следствие – ее химическая активность и высокая растворяющая способность

- высокие теплоемкость, теплота испарения и теплота плавления – основа поддержания температурного гомеостаза живых организмов и регулирования климата планеты

- аномальная плотность в твердом состоянии – причина существования жизни в замерзающих водоемах

- высокое поверхностное натяжение – жизнь на поверхности гидросферы, передвижение растворов по сосудам растений.

Особенности органических биополимеров как высокомолекулярных соединений – высокая молекулярная масса, способность образовывать пространственные и надмолекулярные структуры, разнообразие строения и свойств.

Основные признаки живых организмов:

- симметрия и асимметрия живого

- хиральность молекул живого

- открытость живых систем

- обмен веществом и энергией

- самовоспроизведение.

Хиральность – существование в живых системах только одной из двух зеркальносимметричных форм молекулы.

Гомеостаз – механизм поддержания относительного динамического постоянства состава и свойств внутренней среды живой системы.

Все химические реакции в живых организмах – каталитические, катализаторы – ферменты.

Специфические свойства ферментативного катализа: чрезвычайно высокие избирательность и скорость ферментативных реакций, главные причины чего – комплементарность фермента и реагента, высокомолекулярный характер фермента.