Основные направления развития химии в 21 веке:

• компьютерная химия, компьютерное моделирование молекул (молекулярный дизайн) и химических реакций;

• спиновая химия;

• синтез и исследование наноструктур, развитие и применение нанотехнологий;

• синтез полимерных полупроводников;

• химия чрезвычайно быстротекущих реакций (фемтохимия);

• синтез фуллеренов и нанотрубок;

• развитие химии одиночной молекулы;

• развитие электроники на молекулярном уровне;

• создание «молекулярных машин»;

• электровзрывная активация пульпы и растворов;

• создание и развитие «химической медицины», решение проблемы «химического бессмертия».

Синтез алмазов. Одно из важнейших достижений химии высоких давлений – синтез алмазов. Промышленный синтез алмазов основан на превращении графита в реакторе высокого давления при наличии различных катализаторов: металл.никеля. сложной смеси железа, никеля и хрома, и др. Искусственные алмазы используются преимущественно в промышленных целях.

Получение современных материалов также является перспективным направлением современной химии. К таким материалам относятся синтетические материалы (полимеры)– пластмассы (материалы на основе природных полимеров), эластомеры ( синтетический каучук), синтетические ткани (эластик, нейлон,кевлар).

Билет 32

• Управление химическими реакциями. Катализ. Биокатализ.

Берцелиус первым установил, что основой живого является биокатализ, т.е. присутствие различных природных веществ в химической реакции, способных управлять ею, замедлять или ускорять её протекание.

Одно из важнейших направлений химии-создание методов управления химическими реакциями. Успехи в развитии современной химии во многом объясняются эффективностью управления химическими превращениями, повышению которой способствует внедрение новых экспериментальных методов с применением современных технических средств контроля и анализа сложных молекулярных структур. Химическое превращение начинается со смешивания реагентов и заканчивается образованием конечных продуктов. В большинстве случаев , оно включает ряд промежуточных стадий, и для полного понимания механизма реакции нужны сведения о свойствах промежуточных веществ, образующихся на каждой стадии, протекающей, как правило, очень быстро.

Определение характеристик атомных и молекулярных частиц (их структуры и состава) в аналитической химии называют качественным анализом, а измерение их относительного содержания – количественным.

Для количественного анализа исследуемые сложные смеси и соединения делятся на компоненты .Для этого применяется универсальный метод-хроматография. Его сущность заключается в том, что различные вещества в жидкой или газообразной фазе обладают разной прочностью связей с поверхностью, с которой они находятся в контакте. С помощью хроматографии можно разделить и зафиксировать чрезвычайное количество вещества в смеси.

В управлении химическими процессами важную роль играют предварительные расчеты, позволяющие определить свойства синтезируемых молекул.

Перед химической наукой стоит принципиальная задача - научиться управлять химическими процессами. Дело в том, что некоторые процессы не удаётся осуществить, хотя в принципе они осуществимы; другие трудно остановить - реакция горения, взрывы, а часть из них трудно управляема, поскольку они самопроизвольно создают массу побочных продуктов. Для управления химическими процессами разработаны термодинамический и кинетический методы.

КАТАЛИЗ - процесс, заключающийся в изменении скорости химических реакций в присутствии веществ, называемых катализаторами.

Катализаторы существенно ускоряют химические реакции. С участием катализаторов скорость некоторых реакций увеличивается в десятки миллиардов раз

Каталитические реакции - реакции, протекающие в присутствии катализаторов.

Положительным называют катализ, при котором скоость реакции возрастает, отрицательным (ингибированием) - при котором она убывает. Примером положительного катализа может служить процесс окисления аммиака на платине при получении азотной кислоты. Примером отрицательного - снижение скорости коррозии при введении в жидкость, в которой эксплуатируется металл, нитрита натрия, хромата и дихромата калия.

Катализаторы, замедляющие химическую реакцию, называются ингибиторами.

Биокатализ – процесс происходящий при участии естественных биологических катализаторов – ферментов. Ферменты – это большие белковые структуры, способные удерживать молекулы реагента в ждущем режиме до начала реакции.

Билет 33

• Биологический уровень организации материи.

Молекулярно генетический. Любая живая система состоит из молекул и проявляется на уровне взаимодействия молекул .С этого уровня начинается обмен вещ-в. Основные структуры – коды наследственной информации – молекулы ДНК. Простейшие явления – процессы передачи информации внутриклеточным управляющим системам и связанными с ними генами мутации. Живое существо обладает способностью к саморегуляции, препятствующей самопроизвольному распаду.

Онтогенетический – организм рассматривается как единое целое, как сложная саморегулирующаяся система, способная существовать самостоятельно .Онтогенез- процесс реализации наследственной информации, закодированной в зародышевой клетке. Особь- элементарная неделимая единица жизни на Земле.

Популяционно-видовой уровень – изучает организацию, когда относящиеся к одному виду особи сходны по структуре, имеют одинаковое ядро клетки, единое происхождение, способны к скрещиванию и дают плодовитое потомство. Популяция – совокупность особей данного вида, занимающих одну территорию и обменивающихся генетическим материалом. Вид – генетически замкнутая система.

Биогеоценозный уровень – популяции разных видов, населяющих участок суши или водоем с определенными природно-климатическими условиями и связанное с ними сообщество растений, животных и микроорганизмов образуют неделимый комплекс – биоценоз. Биоценоз автономен и саморегулируем.

Биомы – крупные земные сообщества, тесно связанные с определенными природными зонами и поясами.Растения и животные находятся в прямой зависимости от окружающей их природы и других организмов, испытывают на себе это воздействие.

Совокупность биогеоценозов составляет земную биосферу – самый высокий подуровень организации жизни на Земле, охватывающий нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.

Билет 34

• Две функциональные системы живых организмов.

Функциональные системы живых организмов - это самоорганизующиеся, саморегулирующиеся динамические организации, все компоненты которых взаимодействуют и взаимосодействуют достижению полезных для самой системы и организма в целом приспособительных результатов.

Функциональные системы представляют объективную реальность. Их становление и усовершенствование прошли длительный период эволюционного развития живых существ. В своей динамической саморегулирующейся организации функциональные системы заключают кибернетические и информационные свойства. В них постоянно циркулирует информация о состоянии полезного приспособительного результата и осуществляется ее оценка.

Функциональные системы, определяющие своей саморегулирующейся деятельностью устойчивость различных полезных для организма приспособительных результатов, представляют оптимальную форму организации и управления устойчивым обществом.

«Функциональная система – единица интегративной derek|mnqrh целого организма. Она осуществляет избирательное вовлечение и объединение структур и процессов на выполнение какого либо четко очерченного акта поведения или функции организма ». Другими словами, это – динамическая организация, в которой взаимодействие всех составляющих ее частей направлено на получение определенного и полезного для организма в целом приспособительного результата.

Функциональная система имеет разветвленный морфофизиологический аппарат, обеспечивающий за счет присущих ей закономерностей как эффект гомеостаза, так и саморегуляции. Выделяют два типа функциональных систем.

Функциональные системы первого типа обеспечивают постоянство определенных констант внутренней среды за счет системы саморегуляции, звенья которой не выходят за пределы самого организма. Примером может служить функциональная система поддерживания постоянства кровяного давления, температуры тела и т.п. Такая система с помощью разнообразных механизмов автоматически компенсирует возникающие сдвиги во внутренней среде.

Функциональные системы второго типа используют внешнее звено саморегуляции. Они обеспечивают приспособительный эффект благодаря выходу за пределы организма через связь с внешним миром, через изменения поведения. Именно функциональные системы второго типа лежат в основе различных поведенческих актов, различных типов поведения.

Билет 35

• Происхождение жизни. Эволюция.

Проблема происхождения жизни приобрела сейчас неодолимое очарование для всего человечества. Она не только привлекает к себе пристальное внимание ученых разных стран и специальностей, но интересует вообще людей всего мира.

-условия появления жизни: вода, температура и давление, атмосфера. Жизнь – особая форма существования при определенных физико-химич. условиях сложных открытых биологических макросистем, способных к самовоспроизведению и саморегуляции с помощью генетической программы, записанной и воспроизводимой в макромолекулах, нуклеиновых кислот.

Строение и разновидности клеток.

Все живые организмы способны порождать себе подобных. Для простейших организмов это достигается делением клетки на 2 равноценные(митоз). А для более сложных – при слиянии половых клеток(мейоз). В 1665 г Роберт Гук предложил понятие «клетка». Клетка- элементарная живая система, основа, строение жизнедеятельности всех животных и растений. Тело человека состоит из 10¹⁵ клеток.

Строение клетки:

- состоят из плазматической мембраны(контролируемой переход вещ-в из окруж. среды в клетку и обратно )

-цитоплазмы(внеядерной части клетки с разнообразными структурами)

-клеточного ядра с носителем генетической информации.

Виды клеток:

-прокариоты- простейшие организмы, клетки которых не имеют оформленного ядра(вирусы, бактерии, сине-зеленые водоросли)

-эукариоты-высшие организмы(содержат ядро, отделенное оболочкой от цитоплазмы)

-соматические(смертные клетки, которые образуются после оплодотворения)

-половые.