Вступление в бионеорганическую химию

1.Основные понятия химии и группы химических элементов

Основными понятиями атомно-молекулярного учения о природе материи является атом, химический элемент, молекула, простое и сложное вещество.

Атомы – это материальные объекты с определенной массой, размерами, составом, зарядом ядра, строением электронной оболочки. Они являются химически неделимыми и разрушаются только в процессе ядерных превращений.

Химическим элементом называют разновидность атомов с одинаковым зарядом ядра.

Химические элементы входят в состав|склад| более 10 миллионов органических|органичных| и сотен тысяч неорганических веществ. В настоящее время|нынче| известно 110 химических элементов, которые|какие| по определенным правилам расположены в периодической|периодичной| системе элементов Д.И.Менделеева. Из|с| них в природе обнаружено|выявляет| 88, а 22 – получены искусственно, в результате|вследствие| ядерных превращений|преобразования|.

В зависимости от свойств, происхождения и распространенности, в природе химические элементы разделяют на такие группы:

По происхождению – на естественные и искусственные. Первые входят в состав разных естественных соединений, а искусственные получают в результате ядерных реакций (элементы с порядковым номером преимущественно свыше 94).

По химическим свойствам различают металлы и неметаллы. Последние в свою очередь разделяют на семьи: щелочные металлы, щелочноземельные металлы, семейство Феррума, семейство платиновых металлов. Среди неметаллов различают семейства галогенов и халькогенов.

По строению внешнего энергетического уровня и сходным химическим свойствам , элементы разделяют на четыре блока: s-элементы (ΙА, и ΙΙА группы), p-элементы (ІІІ – УΙΙΙ А группы), d-элементы (Ι – УΙΙΙ В группы) и f-элементы (лантаноиды и актиноиды).

По распространенности в земной коре элементы разделяют на распространенные и редкие. К распространенным принадлежат 8 элементов: Оксиген (49% масс.), Силиций (29,5%), Алюминий (8,05%), Феррум, Кальций, Натрий и Магний. Эти элементы вместе составляют 98, 53% массы земной коры, на долю всех остальных приходится лишь 1,47% ее массы.

Радиоактивные элементы – это отдельная группа элементов, атомные ядра которых неустойчивы, способны к самопроизвольному распаду.

По важности для организма человека и животных элементы разделяют на органогенные и биогенные. Эти элементы являются важнейшими химическими компонентами разных систем живого организма.

По физиологическому действию на живые организмы разделяются на необходимые, нейтральные и токсичные. Элементы, которые постоянно содержатся в организме, называют жизненно необходимыми. К токсичным относят элементы, которые вредно действуют на организм, вызывая нарушение его функций. Это Арсен, Плюмбум, Меркурий, Кадмий, Таллий, Барий и др. Однако, повышенные дозы жизненно необходимых элементов также могут вызывать отравление организма человека и животных.

В живом организме находится большинство химических элементов. Установлено, что живой организм массой до 70 кг содержит 45 кг кислорода, 12 кг углерода, 7 кг водорода, 2 кг азота, приблизительно 1 кг кальция, от 70 до 860 г хлора, натрия, калия, серы и фосфора. Некоторые элементы присутствуют в количестве нескольких грамм (железо, магний, йод, кобальт, марганец, хром, селен, молибден) или миллиграмм (никель, титан, бром, свинец, олово и др.). Эти элементы относятся к биогенным элементам.

Биогенные элементы – это химические элементы, принимающие участие в биологических процессах живых организмов.

Вещество является формой существования химических элементов в свободном или в связанном состоянии. Различают простые вещества и сложные вещества.

Основной сложной частицей вещества является молекула. Молекулы могут состоять как из атомов одного элемента (простое вещество), так и разных элементов (сложное вещество). Теперь известно, что простые вещества бывают молекулярные – состоят из молекул (О₂, Н₂, О₃, Си₂, І₂.) и немолекулярные – состоят только из атомов, например благородные газы, графит, алмаз, сера и др.

Некоторые простые вещества могут существовать в виде двух или несколько модификаций, отличных по свойствам. Такое явление называют аллотропией, а простые вещества – аллотропными видоизменениями.

Для названий|названия| простых веществ за новой номенклатурой остается их традиционное написание, например: медь, железо, ртуть, водород, азот, и|да| др. Это касается также и терминов|термина|, производных от этих слов. Следовательно|итак|, чтобы можно было отличить за названием простое вещество от элемента, название последнего пишут с большой|великой| буквы. Тогда легко установить, что в состав таких ферментов как феритин|, трансферрин, ферредоксин|. Входит химический элемент Феррум. Если пишем Карбон, то имеем в виду элемент, а под термином|термином| „углерод” понимаем простое вещество.

Сложные вещества могут иметь молекулярное строение|стройку|, а также ионную или кристаллическую решетку.

Объектом изучения медицины является живой организм, который|какой| является сложной системой с точки зрения биологии, химии и физики. На базе этих фундаментальных естественных наук возникли новые дисциплины – биохимия, биофизика, биоорганическая и неорганическая химия, которые|какие| используют собственные методы для изучения живого организма. Что же такое живое вещество и существует ли взаимосвязь между живым и неживым?

Известно, что свойствами живого вещества является ее химический состав|склад|, внутренняя энергия, способность хранить|беречь| и передавать генетическую информацию.

Живой организм – это открыта термодинамическая система, которая состоит из белков и других органических и неорганических веществ способная к|до| самостоятельному обновлению, росту и обмену веществ.

Все живые организмы планеты Земля имеют клеточное строение|стройку| и подобные по элементарному составу|складом|. Еще академик В.Вернадский указывал на тесную взаимосвязь химического состава земной коры и океана с химическим составом живых организмов. Он считал, что живые организмы и земная кора составляют единую|единую| систему. С химической точки зрения единство живой и неживой природы состоят из одинаковых химических элементов и между ними действуют одинаковые силы химических взаимодействий.