Сообщение на тему значение химии в живой природе
Обновлено: 15.05.2024
С развитием промышленности все больше растет спрос на материалы, которых в свободном состоянии в природе не существует. Ученые-химики изучают природные и искусственные вещества, процессы превращения веществ. Они выявляют причины и закономерности таких преобразований, исследуют особенности их течения в зависимости от состава, строения и свойств веществ, температуры, давления и других факторов. Открытие законов превращения одних веществ в другие дает возможность управлять этими процессами, добывать необходимые вещества с заданными свойствами.
Итак, предметом изучения химии являются химические элементы, их соединения, химические превращения различных соединений и те закономерности, которым эти преобразования связаны.
В наше время без развития химии невозможно развитие топливно-энергетического комплекса, металлургии, транспорта, связи, строительства, сферы быта и тому подобное. Химическая индустрия поставляет народному хозяйству большое количество самых разнообразных материалов. Развитие современного химического производства тесно связан с развитием электроники, измерительной техники и приборостроения. Химия позволяет решать многие проблемы хозяйственной жизни общества в целом и каждого человека в частности. Без химии современная цивилизация просто невозможна.
Однако следует помнить, что только разумное использование знаний по химии способствовать росту народного богатства. Наоборот, бесконтрольное применение химических веществ часто приводит к загрязнению окружающей среды, что отрицательно влияет на жизнь растений, животных и людей.
Значение химии для человека вытекает из тех задач, которые она решает.
Химия занимает центральное место среди естественных наук.
Современная наука разработала настолько совершенны способы распознавания веществ, последние можно обнаружить даже на других планетах, звездах, кометах. Таким образом было обнаружено водород на Солнце, углекислый газ – на Марсе, воду – на Юпитере. На современных химических заводах за работой аппаратов следят компьютеры. Химия оказывает помощь биологическим наукам, медицине в решении их проблем. Природа едина, поэтому мы всегда должны помнить о том, что невозможно разобраться в устройстве окружающего мира, погрузившись только в одну из отраслей человеческого знания.
Вещество и химическая реакция — два понятия, без которых невозможно в полной мере понять значение химических процессов в природе. Все потому, что природные и синтетические органические и неорганические вещества являются строительным материалом для создания окружающего мира, такого большого и разнообразного. Ежесекундно происходит огромное количество химических реакций, в результате которых одни вещества превращаются в другие.
Горение, дыхание и фотосинтез — наиболее важные процессы, имеющие химическую природу. Они заметно влияют на свойства окружающего мира, а также способы и формы существования живых и неживых организмов. Их протекание связано с биогеохимическими процессами, которые свойственны для биосферы и обусловлены деятельностью организмов.
Утверждение в химии кислородной теории горения А. Л. Лавуазье называют большой французской революцией в химии. С ее началось правильное понимание окислительных процессов, происходящих при участии кислорода: горения, дыхания, гниения.
Под химической реакцией понимают процесс превращения одних химических веществ в другие.
Эти процессы в природе происходят постоянно. К примеру, реакции наблюдаются между горными породами, водой и воздухом, в организмах людей, растений и животных, а также на многочисленных небесных телах.
Химические реакции или химия жизни крайне важны для природы и человека. Они используются в добыче металлов, минеральных удобрений, пластмасс, медикаментов и др.
Также реакции — источник различного вида энергии.
Источник энергии
Химия в природе связана с процессом фотосинтеза. Накапливание энергии в растениях является результатом фотосинтеза. Это едва ли не самый важный процесс на нашей планете. Зеленое растение — единственная земная лаборатория, усваивающая солнечную энергию и сохраняющая ее в виде химических связей углеводородов, которые и синтезированы растением.
Благодаря зеленому растению животный и растительный мир, лишенный зеленой окраски, получает питательные вещества. Зеленое растение кормит, одевает и согревает человечество.
Даже если мы видим, что горит дерево, нефть или газ, то это все результат жизнедеятельности зеленого растения.
Солнечный луч, поглощенный растением сотни миллионов лет назад сохранился до наших дней в виде каменного угля.
Фотосинтез или процесс образования органических веществ (сахаров) из неорганических (воды и углекислого газа) происходит в хлоропластах зеленых растений. Важное условие: фотосинтез осуществляется только при участии света.
Фотосинтез может происходить и в случае искусственного освещения. За счет этого у людей есть возможность выращивать овощи круглый год.
Реакция фотосинтеза выглядит следующим образом:
Ежегодно за счет фотосинтеза синтезируется примерно 150 млрд тонн углеводородов, а также происходит выделение свыше 200 млрд тонн кислорода.
Всасываемая корнями растения вода и углекислый газ из воздуха становятся в хлоропластах глюкозой. Освобожденный кислород при этом выходит в атмосферу. Кислород — основа дыхания.
В результате воздействия солнечных лучей часть кислорода превращается в озон, образующий озоновый слой. Его функция — поглощение коротковолновых космических ультрафиолетовых лучей, пагубно воздействующих на живые организмы.
Дыхание — один из процессов, непосредственно связанных с фотосинтезом. Оно является неотъемлемым признаком растительного и животного мира. Полное прекращение дыхания означает смерть организма.
Дыхание — это комплекс взаимосвязанных окислительно-восстановительных процессов, протекающих при участии ферментов. Этот процесс является источником энергии для всех биохимических процессов организма. В процессе дыхания происходит образование веществ, которые нужны для синтеза составных частей цитоплазмы.
Химическая энергия, освобожденная в процессе дыхания, способна превращаться во что-то другое и участвовать в ряде физиологических процессов организма: росте, движении, усвоении питательных веществ. Часть химической энергии выделяется в виде тепла, а часть — скапливается в митохондриях в составе АТФ.
Если представить химическую реакцию дыхания в виде схемы, то она будет противоположной фотосинтезу:
Молочнокислое брожение — распространенный в природе процесс, который вызывают различные группы бактерий. Такой процесс встречается при брожении капусты, огурцов, помидоров, силоса, при изготовлении кумыса, сметаны и кефира. Молочная кислота, которая образуется в процессе, подавляет действие гнилостных бактерий.
Закваска для выпечки черного хлеба содержит, кроме дрожжей, бактерии молочнокислого брожения.
Процесс фотосинтеза помогает зеленым растениям накапливать энергию в виде химических связей синтезированных ими органических соединений.
Процесс дыхания сопровождается окислительно-восстановительными реакциями. В результате энергия, накопленная зелеными растениями, высвобождается. Часть этой энергии идет на процессы жизнедеятельности, другая часть используется для поддержания температуры тела (если речь идет о растениях, то выделяется в атмосферу), еще часть — аккумулируется в митохондриях.
Распространенным процессом является маслянокислое брожение. В результате образуется масляная кислота.
Прогорклость животного масла при длительном хранении — результат маслянокислого брожения.
Нитрификующие бактерии также занимают важное место в природе. Они делают доступным для растений нитроген — в результате последовательного окисления аммониака до нитратов.
Хемотрофные организмы способствуют процессам круговорота веществ в природе.
Круговорот веществ в природе
Важные составляющие круговоротов оксигена и карбона — такие процессы как горение, дыхание и фотосинтез, имеющие химическую природу.
Если говорить упрощенно, то круговорот оксигена можно описать так: процесс образования кислорода в результате фотосинтеза растений и использование его в процессе дыхания, а также в реакциях окисления и горения. Благодаря круговороту оксигена атмосфера и гидросфера связываются с земной корой.
Карбон является составной частью всех органических веществ. Круговорот карбона тесно связан с круговоротом оксигена. Среди звеньев круговорота карбона можно выделить горение ископаемого топлива, образование глюкозы и крахмала из углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза, процессы обмена в живых организмах, гниение отмерших органических остатков.
Дыхание представляет собой определенные процессы, в результате которых органические вещества, имеющие сложное строение, окисляются и образуют углекислый газ и воду.
Две стороны одного окислительно-восстановительного процесса — окисление и восстановление соответственно. Окислению в результате горения и дыхания соответствует процесс восстановления в процессе фотосинтеза.
Природные химические процессы в жизни человека
Первые объекты исследования в науке — органические вещества живой природы. В дальнейшем эти исследования оформились в отдельную науку: органическую химию. Это понятие было введено шведским ученым Берцелиусом. В учебнике по химии 1827 года он говорит о том, что элементы в живой природе находятся в подчинении законов, отличных от тех, что действуют в неживой природе.
По этой причине невозможно образование органических веществ под воздействием обычных физических и химических сил. В этом случае есть необходимость в особой жизненной силе. Так, органическая химия была определена Берцелиусом как химия растительных и животных веществ.
Тем не менее живая природа — кладезь органических веществ.
По сей день человечество использует выработанные живыми организмами органические вещества для удовлетворения своих потребностей. В основном — в продуктах, одежде, жилье, гигиене и здоровье.
Новые токсические источники загрязнения окружающей среды — результат создания синтетических материалов и синтеза искусственных радионуклидов. А это является реальной угрозой жизни на нашей планете.
Успешное использование природных ресурсов зависит от того, насколько хорошо люди смогут разобраться в законах природы.
Лекарства, косметика, бытовая химия, многие пищевые добавки, вещи первой необходимости – все это получено с помощью химических веществ и их реакций. Роль этой науки большей частью положительна. И лишь бесконтрольное ее использование в отраслях потребительского рынка может нанести вред.
Роль химии в жизни человека
Химия – не только научно-теоретическая дисциплина. Это одна из самых применимых на практике наук. Ее открытиями пользуются промышленность, сфера услуг и просто любая семья.
Химия в быту
Каждая современная семья использует огромное количество средств бытовой химии – на кухне, в ванной, гостиной, спальне. Они помогают экономить время, сохранять здоровье, поддерживать чистоту, создавать красивый интерьер, выращивать растения, ухаживать за автомобилями.
Вот только некоторые из этих средств:
стиральные порошки, мыло;
клеи, краски, лаки;
пятновыводители, очистители, крема для обуви;
удобрения, вещества для защиты домашних растений от насекомых, болезней.
Так, при стирке активные вещества вступают в реакцию с грязью, в результате чего она как бы отталкивается от ткани. В хозяйственном мыле – это обычная щелочь природного происхождения, в порошках – синтетические ПАВ. Для создания красок тоже используют химию: едкий натр в гуаши, олифа – в масляных разновидностях.
Однако химия оставила свой след и в привычных операциях. Когда готовят пирог, то смешивают соду и лимонный сок. Происходит процесс растворения соды и выделения углекислого газа СО2. Он пробивает себе выходы, и тесто поднимается.
Очистка металлической посуды от накипи с помощью лимонной кислоты производится в результате растворения твердых карбонатных пленок (накипи) в кислой среде.
Химия и человеческий организм
Человек – это сложная система, состоящая из различных элементов и органических веществ. Но требуется постоянное их пополнение. Кальций, калий, кислород, фосфор, аминокислоты – все это должно поступать в организм с едой.
Влияние внешних веществ по-разному воздействует на человека. Так, принятие аспирина с помощью химических реакции разжижает кровь. Для одного человека, с густой кровью и склонностью к тромбам, - это спасение. Для другого, с нарушением свертываемости крови, применение этого лекарства может довести до летального исхода.
Поэтому химические вещества или продукты с ними сопровождаются инструкциями, как обезопасить себя.
Пример: уксусную кислоту нельзя употреблять, не разбавив большим количеством воды. При работе с чистящими гелями, пастами, надо надевать перчатки. Нельзя употреблять слишком много соли из-за накопления натрия, ведущего к отекам.
Химия в промышленности
На химических реакциях основано большинство промышленных производств мира.
Великая по сегодняшним заслугам наука химия окружает человека везде и всюду. Возникла она очень давно, хотя человек и не задумывался об этом. Но чудесным образом, вдруг, научился создавать прочные сплавы железа для изготовления оружия и орудий, придумал стекло, и избавил себя от постоянных сквозняков, занялся изготовлением керамики, да еще и расписывать стал её разноцветными красками. А где мы соприкасаемся с химией сегодня, и так ли мы от неё зависим?
Утро современного человека начинается с того, что он просыпается в уютной постели, ему тепло и комфортно в любимой пижаме, которая создана синтетическим путем - и это только первый пример. Потянувшись, мы следуем на кухню, включаем чайник, засыпаем в стакан растворимый кофе, созданный так же на основе знаний химической науки, как и любимый плавленый сыр, йогурт, в состав которых входят искусственные добавки. Пока закипит чайник, человек следует в ванную, выдавливает на зубную щетку небольшое количество пасты, после берет крем для бритья или пенку для умывания, обнаруживает, что фильтр для очистки воды работает уже не так хорошо, как раньше, и даже не задумывается о том, что это тоже плоды все той же науки.
По привычке за чашкой кофе включает телевизор. Небольшой новостной обзор рассказывает о нефтеперерабатывающих компаниях, которые обеспечат, строну необходимым количеством: щелочей, кислот, синтетических волокон, резины и каучука. После идет обзор новинок в технике, и в качестве альтернативного бензину автомобильного топлива японские производители предлагают синтетически созданный продукты, который уменьшит затраты природных ресурсов и поможет сохранить экологию. Так же, абсолютно не задумываясь, съедает он витаминку, садиться в отполированный автомобиль, в котором приятно пахнет жасмином, благодаря новому освежителю воздуха. На заднем сидении он обнаруживает пакет с торфяным удобрением, купленным для садовой вишни и коробку с кошачьим кормом.
На работе, заправив картридж новой краской, по привычке отправляется на обед в ближайший магазинчик, где приобретает любимую колу и бургер, а так же гелиевые шары, которые понадобятся вечером, ведь у дочки намечается вечеринка. Уже затемно возвращается он домой, свет керосинки в гараже, привлекает его внимание, оказывается, это дочка покрывает лаком деревянные статуэтки для предстоящего вечера. И в мыслях у этого человека не закрадывается даже, что если бы не было химии, то не жил бы он в столь комфортных условия, как сегодня.
И это лишь малая часть того, чем мы обязаны этой науке. Химия не просто тесно связана с жизнью всего человечества, с обеспечением его комфорта, безопасности, она является одним из главных двигателей прогресса людского общества. Кроме того, что она связывает между собой казалось бы такие далекие отрасли, как машиностроение и пищевая промышленность, например, используя и там и там процессы катализа, эта наука имеет еще и ряд самостоятельных ответвлении, стоящих так же на службе у всей планеты.
Роль химии в жизни человека и природы
Интересные ответы
Первая железная дорога в России была проложена от Санкт-Петербурга до Павловска. Ее величественное открытие произошло в ноябре 1837 года.
Став вдовцом, Лонгрен решил сам растить дочь. Проплавав десять лет по морям и океанам, он накопил лишь небольшую сумму денег. Потому, чтобы им с Ассоль было на что жить, он начал изготавливать на продажу игрушки
Читайте также: