Fapte care nu se încadrează în cadrul teoriilor existente sunt deosebit de valoroase pentru știință. (A. Butlerov).
În 1987, laureatul Nobel Jean-Marie Len, fondatorul chimiei supramoleculare. a introdus conceptul de auto-organizare supramoleculară și auto-asamblare pentru a descrie fenomenele de ordonare în sistemele de compuși cu înaltă moleculară. proces de auto-asamblare supramoleculară este asocierea spontană a două sau mai multe componente conduce la supermolecules formare sau ansambluri multimolecular care apar din cauza interacțiuni necovalente. Acest proces a fost descris în studiul formării spontane a complexelor anorganice (elicoidale duble), procedând ca un proces de auto-asamblare. Cea mai faimoasă manifestare a auto-adunării în natură este auto-asamblarea moleculelor de acid nucleic, sinteza matricelor de proteine.
Secțiunile paginii despre evoluția chimică și chimia evolutivă.
- Chimie evolutivă - doctrina catalizei evolutive
- Problema evoluției prebiotice [auto-organizare abiogenă]
Chimie evolutivă - doctrina catalizei evolutive
Chimia evoluționară este al patrulea sistem conceptual de chimie, legat de includerea în știința chimică a principiului istoricismului și a conceptului de timp, cu construirea teoriei evoluției chimice a materiei. Chimia evolutivă studiază procesele de auto-organizare a materiei. de la atomi și de la cele mai simple molecule la organisme vii.
Una dintre primele descoperiri care se referă la evoluția chimiei, de auto-îmbunătățire este efectul catalizatorilor în reacțiile studiate în lucrările chimiștilor americani Guotmi A. și R. Cunningham în 1958-1960 gg. În anii 1964-1969. Chimistul sovietic A. P. Rudenko. luând în considerare această descoperire, a creat teoria dezvoltării de sine a sistemelor catalitice deschise. În lucrările chimistului german M. Eigen, sa dezvoltat teoria hiperciclului, ceea ce explică unificarea macromoleculelor autoreproductive în ciclurile chimice autocatalitice închise. Teoria hiperciclului este o teorie abiogenetică a evoluției chimice și a originii vieții. (Din Wikipedia - Chimie evolutivă)
În plus, chimia evolutivă se bazează pe chimia supramoleculară. deoarece consideră, de asemenea, interacțiunea ansamblurilor întregi de molecule organice (și minerale anorganice) între ele.
Chimia evoluționară sa născut în 1950 în 1960. Problemele evolutive ar trebui înțelese ca probleme de sinteză spontană a noilor compuși chimici (fără participarea umană). Acești compuși sunt produse mai complexe și mai bine organizate comparativ cu materiile prime. Baza chimiei evolutive este procesul de biocataliză. Enzymology; este orientat în principal către studiul nivelului molecular al celor vii, că baza celor vii este biocataliza, adică prezența diferitelor substanțe naturale într-o reacție chimică, capabilă să o controleze, să încetinească sau să accelereze cursul său. Acești catalizatori în sistemele vii sunt determinați de natura însăși, care servește ca un ideal pentru mulți chimiști.
Ideea unei reprezentări conceptuale a rolului principal al enzimelor. bioregulatorii în procesul de viață, propus de naturalistul francez Louis Pasteur în secolul al XIX-lea, rămâne fundamental astăzi. Extrem de fructuoasă din acest punct de vedere este studiul enzimelor și descoperirea mecanismelor subtile ale acțiunii lor. Enzimele sunt molecule de proteine sintetizate de celulele vii. În fiecare celulă există sute de enzime diferite. Acestea sunt realizate prin numeroase reacții chimice care, datorită acțiunii catalitice a enzimelor se pot deplasa cu o viteză ridicată la temperaturi corespunzătoare organismului, adică, în intervalul de aproximativ 5 până la 40 de grade. Se poate spune că enzimele sunt catalizatori biologici.
În chimia evoluționistă, un loc important este dat la problema "autoorganizării" sistemelor. Teoria autoorganizării "reflectă legile unei astfel de existențe a sistemelor dinamice, care este însoțită de ascensiunea lor la niveluri din ce în ce mai ridicate de complexitate în ordinea sistemelor sau în organizarea materială".
Știința a crezut că numai șase elemente - carbon, hidrogen, oxigen, azot, fosfor, sulf (C, H, O, N, P, S) formează baza sistemelor vii, motiv pentru care ele sunt numite organogens. Fracțiunea de greutate a acestor elemente în organismul viu este de 97,4%. Mai mult, în biologic importante componente ale sistemelor vii includ alte 12 elemente: sodiu, potasiu, calciu, magneziu, fier, zinc, siliciu, aluminiu, clor, cupru, cobalt, bor (Na, K, Ca, Mg, Fe, Zn , Si, Al, CI, Cu, Co, B). Un rol deosebit este atribuit naturii prin carbon, al cărui atom este capabil să organizeze legături cu elementele care se opun reciproc și menținându-le în interiorul lor. Atomii de carbon formează aproape toate tipurile de legături chimice. Bazat pe 6 organogeni și aproximativ 20 de alte elemente, natura a creat circa 8 milioane [!] Din diferiți compuși chimici descoperiți până în prezent. 96% dintre aceștia sunt compuși organici.
Pentru a descoperi secretele naturii care au dus la apariția vieții, chimistii caută diferite tipuri de catalizatori naturali care ajută substanța să se autoorganizeze. La această idee, geologia, geochimia, cosmochimia, termodinamica și cinetica chimică au venit, de asemenea, în moduri diferite. Abordarea funcțională a explicării evoluției prebiologice se concentrează pe studiul proceselor de autoorganizare a sistemelor materiale, identificarea legilor la care sunt supuse astfel de procese. Aceasta este în principal poziția fizicienilor și matematicienilor. Punctul de vedere extrem de important aici tinde spre faptul că sistemele vii pot fi modelate chiar și din cele metalice.
În 1969, a existat o teorie generală a evoluției chimice și biogeneza, lansat mai devreme în termenii cei mai generali profesor la Universitatea din Moscova, AP Rudenko. Baza acestei teorii se bazează pe afirmația că procesul de auto-dezvoltare a catalizatorilor chimici a fost în mișcare spre îmbunătățirea acestora, a fost o selecție constantă a tuturor catalizatori noi sunt o activitate mai reactivă. Deschis AP Rudenko, legea fundamentală a evoluției chimice, spune că schimbările evolutive ale catalizatorului au loc în direcția în care se manifestă activitatea sa maximă. Dezvoltarea de sine, autoorganizarea și auto-complicarea sistemelor catalitice se datorează energiei reacției de bază. Prin urmare, sistemele catalitice cu energie mai mare evoluează. Astfel de sisteme distrug echilibrul chimic și, ca rezultat, sunt un instrument pentru selectarea celor mai stabile modificări evolutive ale catalizatorului. Teoria auto-dezvoltării sistemelor catalitice oferă următoarele posibilități:
- Identificați etapele evoluției chimice și pe această bază clasificați catalizatorii în funcție de nivelul organizării lor;
- utilizați o metodă fundamentală nouă de studiu a catalizei;
- oferă o caracterizare specifică a limitelor în evoluția chimică și tranziția de la chemogeneză (evoluția chimică) la biogeneză. asociată cu depășirea celei de-a doua limite kinetice a auto-dezvoltării sistemelor catalitice.
Noua direcție, extinderea ideii evoluției sistemelor chimice, câștigă potențialul teoretic și practic - cinetica nestandarcă. Dezvoltarea cunoștințelor chimice ne permite să sperăm să rezolvăm multe dintre problemele cu care se confruntă omenirea, ca urmare a activităților sale practice intensive din punct de vedere al cunoștințelor și energiei. Știința chimică la cel mai înalt nivel evolutiv aprofundează noțiunea de lume. Conceptul de chimie evolutiv, inclusiv evoluția chimică pe Pământ, pe auto-organizare și auto-îmbunătățirea proceselor chimice, trecerea de la evoluția chimică la biogeneza, sunt un argument convingător, confirmând înțelegerea științifică a originii vieții în univers. Evoluția chimică de pe Pământ a creat toate premisele pentru apariția celor vii din natură neînsuflețită. Viața în toată diversitatea sa de pe Pământ, apărută în mod spontan din materie neînsuflețită, a supraviețuit și funcționează de miliarde de ani. Viața depinde în totalitate de păstrarea condițiilor adecvate pentru funcționarea acesteia. Și acest lucru depinde în mare măsură de persoana în sine.
Problema evoluției prebiotice [auto-organizare abiogenă]
Evoluția chimică sau evoluția prebiotică reprezintă o etapă care a precedat apariția vieții. în care substanțele organice cu molecule anorganice prebiotice sub influența energiei externe și a factorilor de selecție și desfășurare efectul procesului de auto-organizare, comune tuturor sistemelor relativ complexe, care sunt în mod incontestabil toate molecule care conțin carbon.
De asemenea, acești termeni denotă teoria apariției și dezvoltării acelor molecule care au o importanță fundamentală pentru apariția și dezvoltarea materiei vii.
Al patrulea sistem chimic conceptual și, în același timp, limita superioară a chimiei moderne formează doctrina catalizei evolutive. sau chimie evolutivă. Aspectul acestui sistem teoretic său ar trebui să deschidă, în anii '60 ai secolului trecut sistemele catalitice deschise chimistul sovietic AP Rudenkoelementarnyh (EOKS), modele de dezvoltare, sau mai degrabă, de auto-dezvoltare sunt legate de catalizatorii schimbări ireversibile. Aceste descoperiri, facute chiar și în al treilea sistem chimic conceptual format baza pentru transferul de cunoștințe chimice la un nou nivel, mai ridicat de dezvoltare. În general vorbind, de auto-dezvoltare și EOKS ireversibilitate demonstrează nu numai, ci, de asemenea, o serie de alte procese chimice, cum ar fi vibrationale, periodice, procesele care duc la formarea de structuri disipative, etc.
De aceea, domeniul cercetării, care astăzi formează limita superioară a chimiei moderne, este mai extins și include o serie de concepte teoretice și fundamentate empiric de evoluție chimică. Acestea includ
- sinergetica lui H. Haken,
- termodinamica a proceselor ireversibile I. Prigogine,
- teoria dezvoltării de sine EOKS AP Rudenko.
Aceste concepte ne-au schimbat în mod semnificativ opiniile privind evoluția chimică și au fundamentat al patrulea sistem conceptual de chimie ca doctrină a formelor superioare de chimie.
Termenul "evoluție chimică" a fost introdus în știință de M. Calvin în anii '50. Reflectând ideile despre dezvoltarea materiei care se dezvoltă în științele naturii și filozofie, M. Calvin a evidențiat următoarele patru etape de bază ale dezvoltării materiei:
Pioneer a fost opera lui AI Oparin. El a propus o teorie coacervată a originii vieții. Oparin ipoteza merit este că este considerată ca originea vieții proces istoric în mai multe etape, componenta majoră a care este evoluția chimică a substanței din compuși simpli la molecule extrem de complexe ale naturii proteinelor.
Hegel a făcut încă un pas în înțelegerea chemismului ca proces de dezvoltare. El a crezut că procesele organice și anorganice trebuie să fie legate de concepte comune: "Dacă procesul chimic ar putea continua singur, ar fi viața".
Metoda istorică în chimie a apărut în primul rând ca urmare a progresului a două ramuri ale științei naturale: geochimie și biochimie. Primul trasează soarta reală a compușilor chimici în neînsuflețit, iar al doilea - în natură. Cele mai înalte forme de manifestare a chimismului asociate funcționării sistemelor vii, investighează acum un întreg complex de științe: biochimie, biologie moleculară, paleobiochemie.
Includerea în știința chimică a principiului istoricismului a fost unul dintre factorii decisivi în transformarea cercetării chimice în problema evoluției chimice.
- În primul rând, dezvoltarea chimiei evolutive a fost facilitată de studii în domeniul modelării biocatalizatorilor. Sa constatat că utilizarea unor astfel de catalizatori duce la faptul că sistemele chimice încep să se schimbe spontan către sisteme chimice cu un grad de organizare și mai mare.
- În al doilea rând, în cea mai mare chimie catalitic acumulat treptat, mai mult și mai empirice date care nu se încadrează în cadrul cineticii clasice ale imutabilitatea compoziției, parametrii de energie și specificitatea catalizatorilor. Se pare un număr mare de lucrări, ale căror rezultate indică modificări fizice și chimice ale catalizatorilor, adaptarea lor la necesitățile reacției catalitice de bază (de bază).
Primul decalaj din concepția tradițională a proceselor catalitice a fost distrus de munca chimiștilor americani A. Guotmi și R. Cunningham. că, în anii 1958-1960 a fost deschis și a studiat în detaliu chimie catalitică destul de neobișnuită a fenomenului de auto-îmbunătățire a catalizatorilor în reacții, care de obicei au condus la otrăvire și dezactivarea lor. Astfel, sa stabilit existența unor reacții capabile să "autoregleze" catalizatorul în direcția creșterii activității sale.
În cele din urmă, în jurul acelorași ani, au început să se acumuleze informații despre reacțiile chimice vibrationale, istoria cărora a început încă din mijlocul secolului al XIX-lea. În anii 1980, cu toate acestea, în știință, poziția care stabilește reacții chimice vibrationale în prim-planul cercetării a apărut deja. BP Belousov și mai târziu comportament AM Jabotinsky a fost studiat reacția chimică a acidului citric, bromat de potasiu, în prezența catalizatorului de oxidare - trei perechi de ioni și ceriu tetravalent, numit „ceasuri chimice“. Comportamentul periodic al reacției spontane a fost să se deplaseze în modul de concentrare a vibrațiilor - mediul de reacție își schimbă culoarea de la roșu la albastru, cu o perioadă de aproximativ un minut.
Așa cum spunea A. Butlerov. fapte care nu se încadrează în cadrul teoriilor existente sunt deosebit de valoroase pentru știință. Faptele recent descoperite în domeniul studierii reacțiilor periodice catalitice, vibrationale, necesită o revizuire a unui număr de principii ale cineticii chimice și înlocuirea acestora cu cele noi. Aceste principii sunt următoarele:
- modificarea naturii și a activității catalizatorilor în timpul reacției;
- direcția schimbărilor în sistemele catalitice spre creșterea nivelului organizării chimice;
- inerent (natura intrinsecă) a acestor schimbări, datorită legilor evoluției chimice.
Aceste principii reprezintă ceva nou în chimia mai teoretică. Este destul de evident că aici se află sursele noului sistem conceptual de chimie, numit "chimie evolutivă". Obiectul investigației sale sunt sisteme chimice deschise care se află într-o stare departe de echilibru. Dezvoltarea unor astfel de sisteme se realizează prin formarea unei ordini crescătoare, adică în direcția sistemelor, din ce în ce mai organizate.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: