Химические реакции. Слайд Химическая реакция это процесс, с помощью которого связи в атомах веществ перестраиваются для генерации новых веществ. Материя не может быть создана или уничтожена в результате химической реакции тот же тип и количество атомов,
 Скачать 31.77 Kb.
|
|
Химические реакции. Химическая эволюция. Слайд 2. Химическая реакция – это процесс, с помощью которого связи в атомах веществ перестраиваются для генерации новых веществ. Материя не может быть создана или уничтожена в результате химической реакции – тот же тип и количество атомов, которые составляют реакционные средства, все еще присутствуют в продуктах. Просто перегруппировка химических связей производит новые соединения. Слайд 3. Виды реакций:Все химические реакции подразделяют на простые и сложные. Простые химические реакции, в свою очередь, обычно подразделяют на четыре типа: реакции соединения, реакции разложения, реакции замещения и реакции обмена. Слайд 4. Реакции соединения-это такие реакции при которых из нескольких простых или сложных веществ образуется одно сложное. Примером является: Нагревание порошков железа и серы, - при этом образуется сульфид железа: Fe+S=FeS. Процессы горения простых веществ на воздухе. Например, углерод горит на воздухе С+О2=СО2 Слайд 5. Реакции разложения-это такие реакции, при которых из сложного вещества образуется несколько простых или сложных веществ. По Менделееву, «составляют случаи, обратные соединению, то есть такие, при которых одно вещество даёт два, или, вообще, данное число веществ — большее их число. Примером реакции разложение может служить химическая реакция разложения мела (или известняка под воздействием температуры): СаСО3→ СаО+СО2. Для проведения реакции разложения, как правило, требуется нагревание. Такие процессы — эндотермические, т. е. протекают с поглощением теплоты. Слайд 6. Реакции замещения – это такие реакции, при которых атом простого вещества замещает один из атомов сложного. В реакциях двух других типов число реагентов равно числу продуктов. Если взаимодействуют простое вещество и сложное —то эта химическая реакция называется химической реакцией замещения: Например опустив стальной гвоздь в раствор медного купороса получаем железный купорос (здесь железо вытеснило медь из её соли) Fe(феррум)+Cu(купрус)SO4→ FeSO4+Cu. Слайд 7. Реакции обмена-это такие реакции при которых сложные вещества обмениваются своими составными частями. Реакции между двумя сложными веществами, при которых они обмениваются своими частями, относят к химическим реакциям обмена. Большое их число протекает в водных растворах. Примером химической реакции обмена может служить нейтрализация кислоты щёлочью: NaOH+HCl→ NaCl+Н2О. Здесь в реагентах (веществах, стоящих слева) ион водорода из соединения HCl обменивается с ионом натрия из соединения NaOH, в результате чего образуется раствор поваренной соли в воде. Слайд 8. Хим. Эволюция. Химическая эволюция — процесс необратимых изменений, приводящий к появлению новых химических соединений - продуктов, более сложных и высокоорганизованных по сравнению с исходными веществами. Эти процессы стали активно и целенаправленно исследовать в 1970-е гг. в связи с изучением проблемы постоянно усложняющихся химических процессов до уровня, способствовавшего возникновению живого вещества на Земле. Интерес к этим процессам восходит к давним попыткам понять, как из неорганической материи возникает органическая, а далее и жизнь. Слайд 9. В процессе превращения химии в науку совершалась так называемая химическая эволюция, и переломный момент этого революционного процесса наступил после создания в 1777 году французским естествоиспытателем Лавуазье теории горения с описанием роли кислорода. Тогда же начался пересмотр всех основополагающих понятий и главных принципов химии, изменилась терминология и номенклатура веществ. Год 1789 ознаменовался выходом учебника Лавуазье, сразу ставшего главным пособием для теоретиков и практиков родившейся науки. В "Элементарном курсе химии" уже был первый в мире список - таблица простых тел, где перечислялись известные химические элементы. В основе этого фолианта Лавуазье лежала именно кислородная теория горения, посредством которой химическая эволюция была направлена по абсолютно новому пути. Самое главное в определении элемента - опыт, именно его и избрал учёный главным критерием, а всё, что не подтверждается опытным путём, например атомарное или молекулярное строение, Лавуазье не рассматривал. Химическая эволюция пошла путём сформулированных им законов - о сохранении массы, о характере свойств соединений, об их различиях в элементном составе. Именно тогда химия приняла вид науки самостоятельной, изучающей состав тел экспериментальным путём. Никак не могла химическая эволюция обойтись без рационализации предмета, и, таким образом, человечество окончательно отказалось от алхимического прошлого, поскольку представления о природе вещества и его свойствах изменялись коренным образом и очень быстро. А толчком к этому процессу послужили исследования Лавуазье. Теперь даже школьники знают, что этапы химической эволюции (или пребиотической эволюции) нужно рассматривать со времён, которые предшествовали возникновению жизни на Земле. В восемнадцатом веке таких представлений о мире никто ещё не имел. Слайд 10. Жизнь. Химическая эволюция Земли начиналась на абсолютно безжизненной планете, когда органические вещества постепенно начали возникать из молекул неорганических, на которые особым образом влияли энергетические и селекционные факторы. Разворачивались процессы самоорганизации, которые свойственны даже относительно сложным системам. Так, на Земле появился углерод. Вернее, сначала появились углеродосодержащие молекулы, имеющие принципиальное значение не только для возникновения, но и для дальнейшего развития всякого живого вещества. Нам неизвестно до сих пор, в чем сущность химической эволюции на ранних этапах развития жизни. Известное о химизме любого вещества ограничивает эволюционный процесс границами водно-углеродного постулата. Возможно, во Вселенной есть варианты иного способа существования живого вещества, и наше белковое происхождение - не единственный "выход в свет". Здесь осуществилось уникальное сочетание полимеризационных качеств углерода с деполяризующими свойствами водной среды, находящейся в фазе жидкости. Эти условия оказались достаточными, чтобы началась химическая эволюция жизни, а также необходимыми для развития всего известного нам многообразия жизненных форм. слайд 11. Запуск процесса. Человечеству даже о собственной колыбели известно далеко не всё. Тем более о том, где и когда начались этапы химической эволюции на Земле. Об этом мы тоже можем только предполагать. Здесь, во-первых, возможны абсолютно любые сроки. Когда окончился второй цикл звёздообразования, когда конденсировались продукты взрыва сверхновых звёзд, которые дали межзвёздному пространству элементы, называемые тяжёлыми, у которых масса превышает двадцать шесть. Когда звёзды уже во втором поколении обрели собственные планетные системы, где необходимых тяжёлых элементов уже было достаточное количество. Реализоваться сущность химической эволюции могла в любой момент после Большого взрыва в промежутке от полумиллиарда до полутора миллиардов лет. слайд 12. Где она могла зародиться - тоже вопрос открытый. При создании многих достаточно вероятных условий запуск химической эколюции мог произойти практически в любой среде. Это и недра планет, и глубины океанов, и поверхности, даже протопланетные образования годятся. Более того, облака межзвёздного газа тоже могут послужить плацдармом для атаки живого вещества на безжизненность, и это подтверждают обнаруженные там органические вещества - спирты и сахара, альдегиды, аминокислоты глицина и многое другое, способное послужить исходным материалом для возникновения жизни посредством начавшейся химической эволюции. слайд 13. Теория Древняя Земля хранит свои секреты, и человечество пока не имеет достоверных сведений о геохимических условиях её существования до возникновения жизни. Геологическеи исследования не могут удовлетворить все возникающие вопросы, и потому для изучения широко привлекается астрономия. Так выстраивается теория химической эволюции. Сегодняшние венерианские или марсианские условия рассматриваются как аналогичные для Земли на определённых этапах химической эволюции. Ставятся эксперименты на моделях, и таким образом получаются все известные нам основные данные. Например, с помощью имитации разнообразных химических составов и климатических условий в атмосфере, гидросфере, литосфере были получены сложные органические молекулы. Получение новых данных экспериментальным путём всегда обогащает строящуюся теорию. Так, были во множестве выдвинуты гипотезы относительно конкретных механизмов и непосредственно движущих сил состоявшейся химической эволюции. Биосфера. Человек как часть биосферы. Слайд 2. Биосфера- часть оболочки Земли, населенная живыми организмами. Включает верхнюю часть литосферы, гидросферу, тропосферу и нижнюю часть стратосферы. Учение о биосфере развито акад. Владимиром Ивановичем Вернадским. Он распространил понятие биосферы не только на организмы, но и на среду обитания. Он выявил геологическую роль живых организмов. Он писал: «На земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а поэтому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом». Слайд 3. Границы биосферы Биосфера располагается на пересечении верхней части литосферы, нижней части атмосферы и занимает всю гидросферу. Слайд 4.Структура биосферы. Живое вещество Совокупность живых организмов, населяющих нашу планету. Это главная сила, преобразующая поверхность планеты, основа формирования и существования самой биосферы. Косное вещество Вещества биосферы, в создании которых живые организмы не участвуют. Это, например, газы, твердые частицы и водяные пары, выбрасываемые вулканами, гейзерами. 10Биогенное вещество Образовано живым веществом современной и прошлых геологических эпох (ископаемые остатки организмов, нефть, уголь, газы атмосферы, озерный ил - сапропель, осадочные породы, например, известняки); 11 Биокосное вещество Создавалось одновременно и живыми организмами и косным веществом (например, почва, вода обитаемых водоемов, глинистые минералы). Слайд 5. Скорость антропогенного влияния очень быстро возрастает. Рост численности населения, скачок в развитии новых ресурсозатратных и не всегда безопасных технологий превратили этот фактор в определяющее явление планетарного масштаба. А биосфера не успевает адаптироваться к новым условиям, отсюда её неустойчивость. Человечество интенсивно потребляет все природные ресурсы. Развивая города, совершенствуя технологии и улучшая жизнь внутри крупных мегаполисов цивилизованного мира, человек делает биосферу всё более уязвимой. Слайд 6. Важным этапом необратимой эволюции биосферы Вернадский считал её переход в стадию ноосферы. Ноосфера — сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития. Как биологически социальный объект-человек тесно зависит от природы. Как мощная социальная система- человек создает свою интенсивную среду. При современном уровне развития человечества, деятельность общества очень сильно сказывается на биосфере. Слайд 7. С появлением земледелия, скотоводства, добычей полезных ископаемых, развитием сельского хозяйства человек стал изменять круговорот веществ в природе. Применение различных удобрений в сельском хозяйстве, нефти, газа, каменного угля в качестве энергоносителей, добыча полезных ископаемых приводят к истощению невозобновляемых природных ресурсов. С началом промышленной революции в конце XVI века и переходом с ручного труда на машинный труд увеличился масштаб людской деятельности. Давление на окружающую среду возросло с появлением современной индустрии, увеличилась доля городского населения. Слайд 8. Свойства биосферы Особо важным свойством биосферы Вернадский считал непрерывно идущие в ней круговорот веществ и поток энергии, регулируемые деятельностью живых организмов. Биологический круговорот как непрерывно идущая циркуляция химических элементов между живыми организмами, атмосферой, гидросферой и почвой выступает главной силой, организующей биосферу в единую самоподдерживающуюся биосистему. Взаимоотношение человека с окружающим миром – это один из сложнейших вопросов биоэтики, которая требует тщательнейшей проработки и широкого обсуждения среди ученых и общественности последствий техногенных преобразований среды, решения проблемы утилизации отходов, биологической очистки сточных вод, учитывая закономерности, существующие в биосфере. Вещества, извлекаемые для нужд человека из природы, должны возвращаться в биосферу в пригодном для включения в биологический круговорот виде, то есть промышленность должна встраиваться в естественный круговорот веществ в биосфере. Строение и эволюция звёзд. Слайд 2. Звезда́ — массивное самосветящееся небесное тело, состоящее из газа или плазмы, в котором происходят, происходили или будут происходить термоядерные реакции.Слайд 3. Звезда - раскаленный газовый шар. В каждой точке внутри звезды действует сила давления газа, которая старается расширить звезду. Но в каждой точке ей противодействует сила тяжести вышележащих слоев, пытающиеся сжать звезду. Однако ни расширения, ни сжатия не происходит, звезда устойчива. Это означает, что обе силы уравновешивают друг друга. А так как с глубиной вес вышележащих слоев увеличивается, то давление и температура возрастают к центру звезды. Звезда излучает энергию, вырабатываемую в ее недрах. Температура в звезде распределена так, что в любом слое в каждый момент времени энергия, получаемая от нижележащего слоя, равняется энергии, отдаваемой слою вышележащему. Сколько энергии образуется в центре звезды, столько же должно излучаться ее поверхностью. Лучи, испускаемые звездой, получают свою энергию в недрах, где располагается ее источник, и продвигаются через всю толщу звезды наружу, оказывая давление на внешние слои. Путь каждого луча сложен и напоминает запутанную зигзагообразную кривую. Излучение, покидающее поверхность звезды качественно отличается от излучения, рождающегося в источнике звездной энергии. Оценки температуры и плотности в недрах звезд получают теоретическим путем. Определенные таким образом температуры в центральных областях звезд составляют от 10 млн. градусов для звезд легче Солнца до 30 млн. градусов для гигантских звезд. Температура в центре Солнца - около 15 млн. градусов. При таких температурах вещество в звездных недрах почти полностью ионизировано. Атомы химических элементов теряют свои электронные оболочки, вещество состоит только из атомных ядер и отдельных электронов. Поскольку поперечник атомного ядра в десятки тысяч раз меньше поперечника целого атома, то в объеме, вмещающем всего десяток целых атомов, могут свободно уместиться многие миллиарды атомных ядер и отдельных электронов. При этом расстояния между частицами вопреки высокой плотности будут все еще велики по сравнению с их размерами. Температура внутри звезды тем ниже, чем меньше его средняя молекулярная масса. А в звездном веществе все химические элементы, за исключением водорода и гелия, имеют среднюю молекулярную массу, равную примерно 2. Чем больше водорода и гелия по сравнению с более тяжелыми элементами, тем ниже температура в центре звезды. Источники звёздной энергии Ядра различных химических элементов образуются в результате термоядерных реакций, протекающих при температуре 10 – 30 млн. градусов и наличии большого числа ядер водорода. Годятся те ядерные реакции, которые выделяют достаточно большую энергию и могут продолжаться в течение нескольких миллиардов лет жизни звезды. Было установлено, что звезды большую часть своей жизни светят за счет совершающихся в них преобразований четырех ядер водорода (протонов) в одно ядро гелия. Масса четырех протонов больше массы ядра гелия, этот избыток массы и превращается в энергию в термоядерных реакциях. Такая реакция идет медленно и поддерживает свечение звезды на протяжении миллиардов лет. Звезды образуются из космических газопылевых облаков. При сжатии под действием тяготения сгустка газа его внутренняя часть постепенно разогревается. Когда температура в центре достигает примерно миллиона градусов, начинаются ядерные реакции – образуется звезда. |