8.4. Что такое химические подсистемы и структуры?

Совокупности химических элементов образуют химические подсистемы.

9 основных химических подсистем:

1. щелочные металлы (первая группа в таблице Менделеева);

2. щелочно-земельные металлы (вторая группа);

3. переходные металлы (с третьей по двенадцатую группу);

4. лантаноиды (элементы с атомными номерами 57-71);

5. актиноиды (элементы с атомными номерами 89-103)

6. «плохие» металлы (алюминий, галлий, индий, олово, таллий, свинец, полоний);

7. металлоиды (свойства которых одновременно напоминают и металлы и неметаллы);

8. неметаллы (14-17-я группы);

9. инертные газы (18 группа).

Совокупность химических соединений образуют химические структуры

Диаграмма

Химические структуры

Неорганические соединения:

• оксиды;

• кислоты;

• основания;

• соли.

Органические соединения:

• углеводы;

• кислородосодержащие органические соединения;

• азотсодержащие органические соединения.

Синтетические соединения:

• сплавы и смеси;

• синтетически созданные вещества.

8.5. Что такое трансформация химических элементов и химические реакции?

Химические реакции – это превращения одних веществ в другие, отличные по химическому составу и строению.

Свойства химических реакций.

1. Для разрушения старого соединения необходимо затратить энергию – нагреть, осветить, пропустить электрический ток и т. д.

2. Образование нового элемента сопровождается выделением энергии.

3. Химические реакции описываются уравнениями, основанными на законе сохранения вещества. Для расчета массы используется моль, как количество вещества, содержащего одинаковое количество (число Авогадро штук) частиц.

4. Скорость протекания реакций зависит от таких внешних условий, как температура, давление, освещенность, от площади соприкосновения веществ, концентрации, наличия катализаторов (ускорителей) или ингибиторов (замедлителей) реакций.

Взаимодействие веществ в ходе химических реакций приводит к химической трансформации, т. е. к изменению состава вещества. Современная химическая трансформация позволяет синтезировать новые вещества:

• молекулы с различными структурами;

• металлоорганические полимеры;

• сверхпроводящие керамики;

• изучаются металлоорганические ферромагнетики;

• фуллерены (по имени американского инженера Б. Фулера)- третья группа углерода, помимо алмаза и графита, молекулярная структура которой напоминает футбольный мяч;

• синтез цилиндрических углеродных нанотрубок;

• получение металлического водорода и т.д.

Тема 9. Биология и естествознание

1. Что такое элементарные объекты биологических исследований?

2. Что такое биологические связи, подсистемы и структуры?

9.1. Что такое элементарные объекты биологических исследований?

Элементарными объектами биологии являются живой организм, клетка, ДНК и ген.

Клетка представляет собой сложно организованную структуру, имеющую оболочку (мембрану), наполненную протоплазмой. В протоплазме находятся органоиды, выполняющие специализированные функции (дыхание, синтез белка, концентрирование ферментов, обмен веществ и др.) и ядро (или нуклеотид) с генетическим аппаратом.

Диаграмма

Живые организмы

Одноклеточные организмы

Многоклеточные организмы

Прокариоты

(без ядра)

Эукариоты

(с ядром)

Таблица 9.

Механистический подход	Виталистический подход
Свойства многоклеточных организмов могут быть сведены к сумме и свойствам всех складывающих этот организм клеток	Целое больше суммы частей и организм обладает большими свойствами (жизненной силой) по сравнению со свойствами его клеток.

Например, из 10 в 14 степени клеток ежедневно погибают и воспроизводятся сотни миллиардов клеток.

У клеток многоклеточного организма есть как общеклеточные функции, так и специализированные функции. Поэтому недопустимо резкое противопоставление организма и его составных частей.

Общим для всех клеток живых организмов является самовоспроизведение с помощью молекул ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) или помощью РНК (рибонуклеиновой кислоты).

Трехмерная модель молекулы ДНК ( Дж. Уотсон, Ф. Крик, 1953 г.) представляет собой две правозакрученные вокруг общей оси спиральные цепи. Участки ДНК, существующие как функционально неделимые единицы (гены), кодируют структуру (аминокислотную последовательность) одного белка или РНК. Совокупность генов клетки или всего организма составляет генотип. Длина генома человека (все ДНК в 46 хромосомах) достигает двух метров и включает 3 млрд. нуклеотидных пар.