Химия сегодня и завтра

     3. Химические процессы, самоорганизация и эволюция химических систем

     В основе учения о химических процессах  лежит способность к взаимодействию  различных реагентов, которая определяется не только их атомно-молекулярной структурой, но и условиями протекания реакций.

     К условиям протекания реакций относятся  термодинамические (характеризующие  зависимость реакций от температуры, давления) и кинетические факторы.

     Термодинамические факторы влияют преимущественно  на направленности химических процессов. Способы управления скоростью химических процессов и механизмы их протекания рассматривает химическая кинетика. Она устанавливает зависимость  протекания химических процессов от множества структурно-кинетических факторов: строения реагентов; их концентрации; наличия в реакционной среде  катализаторов (или ингибиторов) и  других добавок; способов смешивания реагентов; материала и конструкции реактора и т.п. Катализ (процесс увеличения скорости реакции веществами-катализаторами, в ней принимающими участие, но не входящими в состав конечных продуктов) играет решающую роль в процессе перехода от химических систем к биологическим. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     4. Эволюционная химия. Проблема биогенеза

          Существуют два подхода к проблеме самоорганизации предбиологических систем:

     - субстратный подход. Отличительная черта этого подхода состоит в исследовании вещественной основы биологических систем, т.е. определенного состава элементов-органогенов и определенной структуры входящих в живой организм химических соединений.

          Результатом субстратного подхода  к проблеме биогенеза является  накопленная информация об отборе  химических элементов и структур.

     - функциональный подход. Отличительная черта данного подхода состоит в исследовании процессов самоорганизации материальных систем, выявлении законов, которым подчиняются такие процессы.

     Для самоорганизующихся систем характерны:

     * способность активно взаимодействовать  со средой и изменять ее  в направлении, обеспечивающем  оптимальное функционирование и  развитие системы;

     * наличие адаптивного механизма  (определенной гибкости структуры), вырабатываемого в ходе эволюции;

     * неопределенность поведения;

     * способность учитывать прошлый  опыт или возможность научения.

          Отбор химических элементов в  процессе самоорганизации предбиологических  систем внес определенные закономерности  в этот процесс. Основу живых  систем составляют только шесть  элементов, получивших название  органогенов: углерод, водород, кислород, азот, фосфор, сера, общая весовая доля которых в организме составляет более 97%. За ними следуют 11 элементов, которые участвуют в построении физиологически важных компонентов биосистем: натрий, калий, кальций, магний, железо, кремний, алюминий, хлор, медь, цинк, кобальт. Их весовая доля в организме – 1,6%. Есть еще 20 элементов, участвующих в построении и функционировании отдельных узкоспецифических биосистем, доля которых составляет около 1%.

          Картина химического мира свидетельствует  об отборе элементов. В настоящее  время известно около 10 млн.  химических соединений, из которых  96% - органические, состоящие из 6-18 элементов.  Неорганических соединений Природа  создала всего около 300 тыс.

          Геохимические условия не играют  существенной роли существенной  роли в отборе химических элементов при формировании органических и биологических систем. Определяющими факторами в отборе химических элементов выступают:

     - способность образовывать прочные  и энергоемкие химические связи;

     - эти связи должны быть лабильными, т.е. легко подвергаться гомолизу, гетеролизу или циклическому перераспределению. Вот почему углерод отобран из многих других элементов как органоген №1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение  

          Все процессы, происходящие в  живом организме, можно изложить  на языке химии в виде конкретных  химических процессов. Основой  исключительной эффективности биологических  процессов является биокатализ. Поэтому новая (супрамолекулярная)  химия основывается на каталитическом опыте живой природы. Перспективным направлением являются исследования, ориентированные на применение принципов биокатализа в химии и химической технологии, что предполагает изучение закономерностей живой природы, в том числе и опыта формирования фермента, клетки и организма.

     Под эволюционными проблемами в химии  понимают процессы самопроизвольного  синтеза химических соединений, являющихся более сложными и высокоорганизованными  продуктами по сравнению с исходными  веществами. Поэтому эволюционную химию  – науку о самоорганизации  и саморазвитии химических систем –  считают предтечей биологии.

Список  использованной литературы 

     1 Горелов А.А. Концепции современного естествознания / А.А. Горелов. – М.: Центр, 2007. – 480с.

     2 Жигалов Ю.И. Концепции современного естествознания / Ю.И.Жигалов. – М.: Гелиос АРВ, 2002 – 500с.

     3 Карпенков С.Х. Концепция современного  естествознания: учебник / С.Х. Карпенков  – М.: Книжный мир, 2000. – 520с.

     4 Карташкин Б.А. Современные концепции  естествознания / Б.А. Карташкин.  — М.: ТОО "Люкс-арт", 2007. –  734с.

     5 Найдыш В.М. Концепция современного  естествознания / В.М. Найдыш. – М.: Гардарики, 1999. – 480с. 

     6 Рузавин Г.И. Концепция современного  естествознания: учебник / Г.И. Рузавин.  – М.: ЮНИТИ, 2000. – 500с.

     7 Солопов Е. Ф. Концепции современного  естествознания / Е.В. Солопов. –  М.: ВЛАДОС, 2001. – 600с. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Контрольные вопросы 

     1 Что является системообразующим началом современной химии?

     2 Что включает в себя хронология становления системы химических знаний?

     3 Какие проблемы охватывает учение  о составе вещества?

     4 Как определяются свойства вещества?

     5 Дайте определение супрамолекулярной  химии

     6 С какими этапами  развития  науки с вязана проблема химического  элемента?

     7 Что лежит в основе учения о химических процессах?

     8 Что характерно для самоорганизующихся систем?

     9 Назовите два подхода к проблеме самоорганизации предбиологических систем