تشکیل مواد آلی در کدام اندام ها اتفاق می افتد؟ اکسیداسیون مواد و ترکیبات آلی: فرآیند واکنش و محصولات نهایی تشکیل

در شرایط زمین مدرن، تشکیل طبیعی ترکیبات آلی از غیر آلی عملاً اتفاق نمی افتد. علاوه بر این، ظهور مواد آلی زنده غیرممکن است. در مورد زمین اولیه، شرایط روی آن کاملاً متفاوت بود. اتمسفر کاهنده با غلظت بالای هیدروژن، متان و آمونیاک، تشعشعات شدید فرابنفش خورشید که توسط چنین جوی جذب نمی شود و تخلیه های الکتریکی قوی در جو شرایط لازم و ظاهرا کافی را برای تشکیل ترکیبات آلی ایجاد کرده است. . در واقع، آزمایش‌های آزمایشگاهی انجام شده در شرایط شبیه‌سازی جو فرضی زمین اولیه، تعدادی ترکیبات آلی، از جمله اسیدهای آمینه که بخشی از پروتئین‌های زنده هستند، تولید کرده‌اند.

عدم وجود اکسیژن در اتمسفر شرط لازم برای سنتز خود به خودی مواد آلی بود. با این حال، از نقطه نظر تحولات بعدی، این عامل مخرب بود. در واقع، اتمسفر محروم از اکسیژن تقریباً آزادانه تشعشعات قدرتمند فرابنفش را منتقل می کند (اتمسفر زمین مدرن دارای یک لایه ازن است که همراه با جزء اکسیژن ایجاد شده است که این تشعشعات را جذب می کند). تشعشع، در حالی که انرژی لازم برای واکنش های شیمیایی سنتز ترکیبات آلی را فراهم می کند، در عین حال تمایل به نابودی فوری آنها دارد. بنابراین، پلیمرهای زیستی، لیپیدها و هیدروکربن‌های تشکیل‌شده در اتمسفر، به محض ظهور، محکوم به فنا بودند. برای نمردن، آنها باید از اثرات مضر اشعه ماوراء بنفش خورشیدی پنهان می شدند. اعتقاد بر این است که برخی از این ترکیبات آلی با ورود به محیط آبی مخازن اولیه از نابودی نجات یافته اند.

در اینجا، در یک محیط آبی، ترکیبات آلی وارد انواع واکنش‌های شیمیایی شدند، از جمله واکنش‌هایی که منجر به خودسازی فعال‌ترین کاتالیزورها شد. طبیعت به شدت به دنبال انتخاب طبیعی واکنش‌های چرخه‌ای بود که قادر به حفظ خود هستند، از جمله به دلیل انرژی آزاد شده در طول واکنش. مشکل تامین انرژی برای واکنش‌های تکاملی، به‌ویژه واکنش‌های پلیمریزاسیون (ترکیب مولکول‌های هم نوع - مونومرها به درشت مولکول‌ها) در این مرحله از تکامل مهم‌ترین مشکل به نظر می‌رسد، زیرا محیط آبی کمک کمی به فعال‌سازی مواد شیمیایی می‌کند. واکنش ها به همین دلیل است که فقط واکنش‌های پرانرژی که شامل کاتالیزورهای مؤثر و خودساز می‌شوند می‌توانند «بقا» کنند.

اینجا یکی از لحظات کلیدی توسعه فرا رسید. اجازه دهید فرض کنیم که واکنش های شیمیایی لازم برای گذار به تکامل زیستی پدید آمدند و خاصیت خودپایداری را به دست آوردند. برای حفظ آنها (و البته توسعه بیشتر)، حجم های مربوطه باید به نحوی از محیط سازماندهی نشده جدا شوند، بدون اینکه توانایی تبادل ماده و انرژی با آن را از دست بدهند. تحقق همزمان این دو، در نگاه اول، شرایط ناسازگار برای تکامل شیمیایی برای رسیدن به یک سطح کیفی جدید الزامی بود.

این فرصت به دلیل تشکیل ساختارهای ویژه از لیپیدها پیدا شد - پوسته های غشایی . نتایج آزمایش‌های آزمایشگاهی مدرن دلیلی برای این باور است که در غلظت معینی از لیپیدها در آب و شرایط خارجی که وضعیت جو و هیدروسفر زمین آن زمان را شبیه‌سازی می‌کند، فرآیند مشخصی از خود سازمان‌دهی رخ می‌دهد که منجر به خود مونتاژ پوسته های لیپیدی با خواص غشایی.

علاوه بر این، دشوار نیست فرض کنیم که فرآیندهای انتخاب واکنش‌های کاتالیزوری حلقوی و خودآرایی پوسته‌های لیپیدی در زمان و مکان منطبق باشند. بنابراین، تشکیلات طبیعی می توانستند ظاهر شوند، جدا از تأثیر مخرب محیط، اما با متابولیسم با آن مرتبط هستند. واکنش های خودپایدار در نوعی راکتور شروع به رخ دادن کردند که به حفظ عدم تعادل قابل توجه سیستم پلیمری زیستی موجود در آن کمک می کند. اکنون موقعیت معرف های شیمیایی منظم شده است، فرآیندهای جذب روی پوسته به افزایش غلظت آنها و در نتیجه فعال شدن اثر کاتالیزوری کمک می کند. در واقع اتفاق افتاد انتقال از مخلوط‌های شیمیایی به سیستم‌های سازمان‌یافته سازگار با توسعه بیشتر رو به بالا.

تعدادی مدل دیگر نیز در نظر گرفته شده است که منجر به رویداد مهم مشابه، اما هنوز میانی در مسیر گذار به تکامل بیولوژیکی می شود. یکی از آنها فرآیندهای مرتبط با تشکیل ترکیبات آلی اولیه در اتمسفر را در نظر می گیرد، با این فرض که زمین اولیه با اتمسفر کاهنده کمیاب آن جسمی سرد با دمای 50- درجه سانتی گراد بوده است. نکته اساسی این مدل این فرض است که جو در این شرایط یونیزه شده است، یعنی در حالت پلاسمای سرد قرار دارد. این پلاسما منبع اصلی انرژی برای واکنش های تکامل شیمیایی در نظر گرفته می شود. فرض دمای پایین برای توضیح حفظ پلیمرهای زیستی تشکیل شده در اتمسفر استفاده می شود: انجماد، آنها بر روی پوشش یخی زمین افتادند و "تا زمان های بهتر" در این یخچال طبیعی نگهداری شدند. در این شکل، تشعشعات فرابنفش و تخلیه قوی الکتریسیته دیگر برای آنها خطرناک نبود.

همچنین فرض بر این است که «زمان‌های بهتر» با تشدید فعالیت‌های تکتونیکی و شروع فوران‌های آتشفشانی عظیم به وجود آمدند. انتشار محصولات فعالیت آتشفشانی در جو منجر به فشرده شدن آن و تغییر مرز یونیزاسیون به لایه های بالاتر شد. با تغییر در شرایط دما، پوشش یخ به طور طبیعی ذوب شد، مخازن اولیه تشکیل شد، که در آن، پس از یخ زدایی، پلیمرهای زیستی، لیپیدها و هیدروکربن های انباشته شده در مدت طولانی شروع به فعالیت شیمیایی فعال کردند. بنابراین می توان در مورد غلظت بالای آنها صحبت کرد "آبگوشت اولیه"(همانطور که اغلب به ماده حاصل گفته می شود) که عامل مثبت دیگری از نقطه نظر تشدید تکامل شیمیایی بود.

آزمایش‌های مکرر تأیید کرده‌اند که در حین ذوب، لیپیدها در واقع خودآرایی را نشان می‌دهند و میکروکره‌هایی با قطر ده‌ها میکرومتر را تشکیل می‌دهند. مهم نیست که پلیمرهای زیستی چگونه در داخل آنها قرار می گیرند - چه آنها از طریق لایه غشایی نفوذ کنند یا پوسته لیپیدی آنها را به تدریج پوشش دهد. نکته مهم این است که در حجمی که توسط یک پوسته غشایی احاطه شده است، مرحله جدیدی از تکامل می تواند آغاز شود - انتقال از واکنش های شیمیایی به واکنش های بیوشیمیایی.

در مورد لحظه تعیین کننده - انتقال به ساده ترین سلول، می توان آن را نتیجه یک پرش مشخصه خود سازماندهی ماده در نظر گرفت. برای آماده شدن برای این جهش، ساختارهای بیشتری باید در فرآیند تکامل شیمیایی ظاهر می شدند که قادر به انجام عملکردهای لازم برای پروتوسل هستند. چنین قطعات ساختاری در نظر گرفته شده است جناح ها ، اطمینان از انتقال ذرات باردار، که برای حمل و نقل ماده ضروری است. گروه های دیگر باید منبع انرژی را تامین کنند - اینها عمدتاً مولکول های ترکیبات حاوی فسفر (سیستم ADP-ATP) هستند. در نهایت، تشکیل ساختارهای پلیمری مانند DNA و RNA ضروری است که وظیفه اصلی آنها خدمت رسانی است ماتریس کاتالیزوری برای بازتولید خود

یک نکته کلیدی دیگر مربوط به نقض تقارن ایزومری را نباید نادیده گرفت. اینکه چگونه انتخاب به نفع مواد آلی چپ دست اتفاق افتاده است فقط می توان حدس زد، اما این واقعیت که این نوسان بلافاصله قبل از منشاء حیات رخ داده است، کاملا طبیعی به نظر می رسد. می توان فرض کرد که تکامل بیولوژیکی با ظهور یک پروتوسل چپ دست "راه اندازی شد".

آژانس فدرال آموزش

موسسه آموزشی دولتی

دانشگاه ایالتی نووگورود به نام. یاروسلاو حکیم

دانشکده علوم و منابع طبیعی

گروه شیمی و اکولوژی

تشکیل و مصرف مواد آلی توسط گیاهان

مجموعه دستورالعمل ها

ولیکی نووگورود

تشکیل و مصرف مواد آلی توسط گیاهان: مجموعه دستورالعمل ها برای کارهای آزمایشگاهی / گردآوری شده توسط Kuzmina I. A. - NovSU, Veliky Novgorod, 2007. - 12 p.

دستورالعمل ها برای دانشجویان تخصص 020801.65 - "اکولوژی" و همه دانشجویانی که "اکولوژی عمومی" را مطالعه می کنند در نظر گرفته شده است.

برای تشکیل مواد آلی - اساس زیست توده گیاهی روی زمین - دی اکسید کربن جو و آب و همچنین مواد معدنی خاک مورد نیاز است. با استفاده از نور با طول موج مشخص، دی اکسید کربن در گیاهان در طول فتوسنتز ثابت می شود. در نتیجه، اکسیژن در اتمسفر آزاد می شود که در طول فتولیز آب تشکیل می شود. این اولین مرحله از چرخه کربن بیوشیمیایی است.

مقدار انرژی ذخیره شده در زمین از طریق فتوسنتز بسیار زیاد است. هر ساله در نتیجه فتوسنتز توسط گیاهان سبز، 100 میلیارد تن مواد آلی تشکیل می شود که حاوی حدود 450-1015 کیلو کالری انرژی خورشیدی است که به انرژی پیوندهای شیمیایی تبدیل می شود. این فرآیندها با پدیده هایی در مقیاس بزرگ مانند جذب گیاهان حدود 170 میلیارد تن دی اکسید کربن، تجزیه فتوشیمیایی حدود 130 میلیارد تن آب همراه است که از آن 115 میلیارد تن اکسیژن آزاد آزاد می شود.

اکسیژن اساس زندگی همه موجودات زنده است که از آن برای اکسید کردن ترکیبات آلی مختلف در طول فرآیند تنفس استفاده می کنند. برجسته می شود CO2.این دومین مرحله از چرخه کربن بیوشیمیایی است که با عملکرد دی اکسید کربن موجودات زنده مرتبط است. در این حالت، آزاد شدن اکسیژن در مرحله اول تقریباً یک مرتبه بزرگتر از جذب آن در مرحله دوم است، در نتیجه در طول عملکرد گیاهان سبز، اکسیژن در جو جمع می شود.

انرژی محدود شده توسط اتوتروف ها در فرآیند فتوسنتز متعاقباً صرف فعالیت حیاتی هتروتروف های مختلف از جمله انسان می شود و تا حدی به انرژی گرمایی تبدیل می شود و در تعدادی از اجزای تشکیل دهنده بیوسفر (گیاهان و خاک) ذخیره می شود. در زیست بوم های زمینی، کربن در طول فتوسنتز به شدت توسط جنگل ها (-11 میلیارد تن در سال)، پس از آن زمین های قابل کشت (-4 میلیارد تن)، استپ ها (-1.1 میلیارد تن)، بیابان ها (-0.2 میلیارد تن) جذب می شود. اما بیشتر از همه کربن توسط اقیانوس جهانی محدود می شود که حدود 70٪ از سطح زمین (127 میلیارد تن در سال) را اشغال می کند.

مواد آلی حاصل از اتوتروف ها وارد زنجیره های غذایی هتروتروف های مختلف می شوند و با عبور از آنها تبدیل می شوند ، جرم و انرژی را از دست می دهند (اهرام جرم ، انرژی) ، دومی صرف فرآیندهای حیاتی همه موجودات می شود که به عنوان پیوند گنجانده شده اند. در زنجیره های غذایی به صورت انرژی حرارتی به فضای جهان می رود.

مواد آلی موجودات زنده مختلف پس از مرگ آنها به خاصیت (غذا) میکروارگانیسم های هتروتروف تبدیل می شود. میکروارگانیسم ها مواد آلی را از طریق فرآیندهای تغذیه، تنفس و تخمیر تجزیه می کنند. هنگامی که کربوهیدرات ها تجزیه می شوند، دی اکسید کربن تشکیل می شود که از مواد آلی تجزیه شده زمین و همچنین از خاک به اتمسفر آزاد می شود. تجزیه پروتئین ها باعث تولید آمونیاک می شود که تا حدی در اتمسفر آزاد می شود و عمدتاً از طریق فرآیند نیتریفیکاسیون، ذخایر نیتروژن موجود در خاک را پر می کند.

برخی از مواد آلی تجزیه نمی شوند، اما یک "صندوق ذخیره" را تشکیل می دهند. در دوران ماقبل تاریخ ، اینگونه بود که زغال سنگ ، گاز ، شیل و در حال حاضر - ذغال سنگ نارس و هوموس خاک تشکیل شد.

تمامی فرآیندهای فوق بیانگر مهمترین مراحل و مراحل چرخه های بیوشیمیایی (کربن، اکسیژن، نیتروژن، فسفر، گوگرد و غیره) هستند. بنابراین، ماده زنده در فرآیند متابولیسم خود، ثبات وجود بیوسفر را با ترکیب معینی از هوا، آب، خاک تضمین می کند و بدون دخالت انسان این هموستاز اکوسیستم زمین به طور نامحدود حفظ می شود.

2 الزامات ایمنی

آزمایش ها کاملاً مطابق با دستورالعمل های روش شناسی انجام می شود. هنگام انجام کار، قوانین ایمنی عمومی برای آزمایشگاه های شیمیایی باید رعایت شود. اگر معرف ها با پوست یا لباس تماس پیدا کردند، ناحیه آسیب دیده باید به سرعت با آب فراوان شسته شود.

3 بخش آزمایشی

کار شماره 1. تعیین تشکیل مواد آلی در برگ گیاه در حین فتوسنتز (بر اساس محتوای کربن)

فتوسنتز فرآیند اصلی تجمع ماده و انرژی در زمین است که در نتیجه آن CO2و H2Oمواد آلی تشکیل می شوند (گلوکز در این فرمول):

6СО2 + 6Н2О + انرژی نور → С6Н12О6+ 602 تن

یکی از راه‌های اندازه‌گیری شدت فتوسنتز، تعیین تشکیل مواد آلی در گیاهان با محتوای کربن است که با روش احتراق مرطوب توسعه‌یافته برای خاک‌ها و اصلاح شده برای گیاهان چوبی توسط F. 3. Borodulina در نظر گرفته می‌شود.

در نمونه ای از برگ ها میزان کربن مشخص می شود، سپس برگ ها به مدت 3-2 ساعت یا بیشتر در معرض نور قرار می گیرند و دوباره میزان کربن تعیین می شود. تفاوت بین تعیین دوم و اول که در واحد سطح برگ در واحد زمان بیان می شود، میزان ماده آلی تشکیل شده را نشان می دهد.

در طی فرآیند احتراق، کربن برگ ها با محلول 0.4 نیوتن دی کرومات پتاسیم در اسید سولفوریک اکسید می شود. واکنش طبق رابطه زیر انجام می شود:

2K2Cr2O7 + 8H2SO4 + 3C = 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 8H2O + 3СО2

مقدار مصرف نشده بی کرومات پتاسیم با تیتراسیون معکوس با محلول 0.2 نیوتن نمک Mohr تعیین می شود:

6FeSO4 ∙ (NH4)2SO4 + K2Cr2O7 + 7H2SO4 =

Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + 6(NH4)2SO4 + K2SO4 + 7H2O

محلول بی رنگ دی فنیل آمین به عنوان نشانگر استفاده می شود که پس از اکسیداسیون به بنفش دی فنیل بنزیدین آبی بنفش تبدیل می شود. دی کرومات پتاسیم دی فنیل آمین را اکسید می کند و مخلوط به رنگ قرمز مایل به قهوه ای می رسد. هنگامی که با نمک مور تیتر می شود، کروم شش ظرفیتی به کروم سه ظرفیتی کاهش می یابد. در نتیجه رنگ محلول آبی و در انتهای تیتراسیون به رنگ آبی-بنفش در می آید. هنگامی که کروم تیتر می شود، افزودن بعدی نمک مور باعث می شود که شکل اکسید شده نشانگر به یک کاهش یافته (بی رنگ) تبدیل شود. یک رنگ سبز ظاهر می شود که توسط یون های کروم سه ظرفیتی به محلول داده می شود. انتقال واضح رنگ آبی-بنفش به سبز توسط یون های آهن فریک که در طی واکنش ظاهر می شوند، مختل می شود. برای شفاف‌تر کردن پایان واکنش تیتراسیون، در حضور اسید اورتوفسفریک انجام می‌شود که یون‌های Fe3+ را به یون کمپلکس بی‌رنگ 3 متصل می‌کند و از دی‌فنیل آمین در برابر اکسیداسیون محافظت می‌کند.

تجهیزات، معرف ها، مواد:

1) فلاسک های مخروطی 250 میلی لیتری؛ 2) فلاسک های مخروطی 100 میلی لیتری مقاوم در برابر حرارت؛ 3) قیف های شیشه ای کوچک که به عنوان کندانسور رفلاکس استفاده می شوند. 4) بورت ها؛ 5) محلول 0.4 N دی کرومات پتاسیم (در اسید سولفوریک رقیق (1: 1)). 6) محلول 0.2 نیوتن نمک Mohr; 7) دی فنیل آمین؛ 8) 85% اسید فسفریک؛ 9) مته پلاگین یا وسیله دیگری برای از بین بردن دیسک ها به قطر 1 سانتی متر. 10) سیلندر مدرج؛ 11) گیاهان رویشی با برگهای پهن و نازک متقارن (شمعدانی، فوشیا، برگهای گیاهان چوبی).

پیش رفتن

برگ یک گیاه رویشی در امتداد رگبرگ اصلی به دو نیمه تقسیم می شود و 3 دیسک به قطر 1 سانتی متر روی یکی از آنها با استفاده از مته چوب پنبه ای بریده می شود که در کف یک فلاسک مخروطی مقاوم در برابر حرارت با حجم قرار می گیرد. 100 میلی لیتر، که 10 میلی لیتر از محلول 0.4 نیوتن K2Cr2O7 در آن ریخته می شود. . فلاسک با یک قیف کوچک با دهانه پایین بسته می شود و روی یک اجاق برقی با یک مارپیچ بسته در یک هود بخار قرار می گیرد. هنگامی که محلول به جوش آمد، به مدت 5 دقیقه به جوش ملایم برسید، گاهی اوقات فلاسک را به آرامی با حرکات دایره ای تکان دهید تا دیسک ها به خوبی با مایع پوشانده شوند. یک کمربند ساخته شده از چندین لایه کاغذ ضخیم در بالای فلاسک قرار داده شده است (بدون پوشاندن گردن) که از سوختگی دست شما هنگام هم زدن محتویات فلاسک و هنگام مرتب کردن مجدد آن جلوگیری می کند.

سپس فلاسک را از روی حرارت برداشته و روی کاشی سرامیکی قرار داده و خنک می‌شود. رنگ مایع باید قهوه ای باشد. اگر رنگ آن مایل به سبز باشد، این نشان دهنده مقدار ناکافی بی کرومات پتاسیم برای اکسیداسیون مواد آلی است. در این مورد، تعیین باید با معرف بیشتر یا برش های کمتر تکرار شود.

150 میلی لیتر آب مقطر در قسمت های کوچک و در چند مرحله به محلول سرد شده اضافه می شود، سپس این مایع به تدریج در یک فلاسک 250 میلی لیتری ریخته می شود و 3 میلی لیتر اسید اورتوفسفریک 85 درصد و 10 قطره دی فنیل آمین به آن اضافه می شود. محتویات را تکان داده و با محلول نمک Mohr 0.2 N تیتر کنید.

در همان زمان، تعیین کنترل (بدون مواد گیاهی)، با رعایت دقیق تمام عملیات فوق انجام می شود. نمک Mohr نسبتاً سریع عیار خود را از دست می دهد، بنابراین محلول باید به طور دوره ای قبل از شروع تعیین بررسی شود.

مقدار کربن ماده آلی موجود در 1 dm2 سطح برگ با استفاده از فرمول محاسبه می شود:

a مقدار نمک Mohr در میلی لیتر است که برای تیتراسیون محلول شاهد استفاده می شود.

b مقدار نمک Mohr در میلی لیتر است که برای تیتراسیون محلول آزمایشی استفاده می شود.

k - تصحیح تیتر نمک Mohr.

0,6 - میلی گرم کربن مربوط به 1 میلی لیتر محلول دقیقاً 0.2 N نمک Mohr.

S - مساحت قلمه ها، سانتی متر مربع.

طرح ثبت نتایج

مثالی از محاسبه مقدار کربن:

1. در ابتدای آزمایش:

a = 19 میلی لیتر، b = 9 میلی لیتر، k = 1، S = πr2∙3 = (3.14 ∙ 12) ∙ 3 = 9.4 سانتی متر مربع

هیدروژن" href="/text/category/vodorod/" rel="bookmark">هیدروژن به شکل دی اکسید کربن، آب و اکسیدهای نیتروژن تبخیر می شود. باقیمانده باقیمانده غیرفرار (خاکستر) حاوی عناصری به نام خاکستر است. تفاوت بین جرم کل نمونه خشک و باقیمانده خاکستر توده ای از مواد آلی است.

1) موازنه های تحلیلی یا دقیق فنی شیمیایی؛ 2) کوره صدا خفه کن؛ 3) انبر بوته. 4) اجاق برقی با مارپیچ بسته؛ 5) بوته های چینی یا فنجان های تبخیر. 6) کالبد شکافی سوزن؛ 7) خشک کن؛ 8) الکل؛ 9) آب مقطر؛ 10) کلرید کلسیم؛ 11) تراشه های چوب، پوست خرد شده، برگ ها، خاک غنی از هوموس، خشک شده تا یک توده کاملا خشک.

پیش رفتن

نمونه های خشک و خرد شده چوب، پوست، برگ و همچنین خاک (3-6 گرم یا بیشتر) که با روش نمونه متوسط ​​انتخاب شده اند، روی کاغذ ردیابی تا 01/0 گرم وزن می شوند. آنها را در بوته های چینی کلسینه شده و وزن شده یا ظروف تبخیر (به قطر 5-7 سانتی متر) قرار می دهند که با محلول 1٪ کلرید آهن پر شده است، که با حرارت دادن قهوه ای می شود و با گرم شدن از بین نمی رود. بوته های حاوی مواد آلی روی یک اجاق گاز الکتریکی گرم شده در هود بخار قرار می گیرند و تا زمانی که ذغال شده و دود سیاه از بین برود گرم می شوند. علاوه بر این، اگر مقدار بیشتری از مواد گیاهی وجود داشته باشد، می توان آن را از یک نمونه از پیش وزن شده تکمیل کرد.

سپس بوته ها را در یک کوره صدا خفه کن در دمای 400-450 درجه سانتیگراد قرار داده و به مدت 20-25 دقیقه دیگر می سوزانند تا خاکستر به رنگ خاکستری مایل به سفید درآید. در دمای کلسینه بالاتر ممکن است تلفات قابل توجهی از گوگرد، فسفر، پتاسیم و سدیم وجود داشته باشد. همجوشی با اسید سیلیسیک نیز ممکن است رخ دهد که از خاکستر شدن کامل جلوگیری می کند. در این حالت ، کلسیناسیون متوقف می شود ، بوته خنک می شود و چند قطره آب مقطر داغ به آن اضافه می شود. روی صفحه داغ خشک کنید و به کلسینه کردن ادامه دهید.

گزینه های رنگ خاکستر زیر امکان پذیر است: قرمز-قهوه ای (با محتوای بالای اکسید آهن در نمونه)، مایل به سبز (در حضور منگنز)، خاکستری-سفید.

در صورت عدم وجود کوره صدا خفه کن، احتراق را می توان برای اهداف آموزشی روی اجاق گاز الکتریکی تحت کشش انجام داد. برای ایجاد دماهای بالاتر، لازم است کاشی را با یک ورقه آهنی به صورت ضلعی به ارتفاع 5-7 سانتی متر از ورق کاشی از نزدیک محافظت کنید و روی آن را با یک تکه آزبست نیز بپوشانید. احتراق 30-40 دقیقه طول می کشد. هنگام سوزاندن، لازم است به طور دوره ای مواد را با یک سوزن کالبد شکافی هم بزنید. سوزاندن خاکستر سفید نیز انجام می شود.

در صورت سوختن آهسته، مقدار کمی الکل را در بوته های خنک شده ریخته و مشتعل می کنند. در خاکستر نباید ذرات زغال سنگ سیاه قابل توجهی وجود داشته باشد. در غیر این صورت، نمونه ها با 1 میلی لیتر آب مقطر تیمار شده، هم زده شده و کلسینه شدن مجدد انجام می شود.

پس از اتمام احتراق، بوته ها در یک خشک کن با درب سرد شده و وزن می شوند.

بیانیه" href="/text/category/vedomostmz/" rel="bookmark">بیانیه ترسیم شده روی تابلو.

طرح ثبت نتایج

هر جامعه ای از موجودات زنده روی زمین با بهره وری و پایداری مشخص می شود. بهره وری به ویژه به عنوان تفاوت بین تجمع و مصرف مواد آلی در طی فرآیندهای اصلی مانند فتوسنتز و تنفس تعریف می شود. در فرآیند اول، مواد آلی از دی اکسید کربن و آب با آزاد شدن اکسیژن سنتز می شوند، در مرحله دوم به دلیل فرآیندهای اکسیداتیو در میتوکندری سلول ها با جذب اکسیژن تجزیه می شوند. گیاهان مختلف در رابطه بین این فرآیندها بسیار متفاوت هستند. بله، چرا C4گیاهان (ذرت، سورگوم، نیشکر، حرا) دارای شدت فتوسنتز بالا با تنفس نور کمی هستند که بهره وری بالای آنها را در مقایسه با C3گیاهان (گندم، برنج).

C3 - گیاهان. اینها اکثر گیاهان روی زمین هستند که انجام می دهند C3- راهی برای تثبیت دی اکسید کربن در طول فتوسنتز که منجر به تشکیل ترکیبات سه کربنه (گلوکز و غیره) می شود. اینها عمدتاً گیاهانی در عرض جغرافیایی معتدل با دمای مطلوب +20...+25 درجه سانتیگراد و حداکثر +35...+45 درجه سانتیگراد هستند.

C4 -گیاهان اینها کسانی هستند که محصولات فیکساتورشان CO2اسیدهای آلی چهار کربنه و اسیدهای آمینه هستند. این عمدتا شامل گیاهان گرمسیری (ذرت، سورگوم، نیشکر، حرا) می شود. C4- مسیر تثبیت CO2در حال حاضر در 943 گونه از 18 خانواده و 196 جنس، از جمله تعدادی از گیاهان غلات در عرض های جغرافیایی معتدل یافت می شود. این گیاهان با شدت فتوسنتز بسیار بالا متمایز می شوند و می توانند دماهای بالا را تحمل کنند (بهینه آنها +35 ... + 45 درجه سانتیگراد، حداکثر +45 ... + 60 درجه سانتیگراد است). آنها با شرایط گرم بسیار سازگار هستند، از آب به طور موثر استفاده می کنند، استرس را به خوبی تحمل می کنند - خشکسالی، شوری، و با افزایش شدت تمام فرآیندهای فیزیولوژیکی مشخص می شوند که بهره وری بیولوژیکی و اقتصادی بسیار بالای آنها را تعیین می کند.

تنفس هوازی (با مشارکت اکسیژن) فرآیند معکوس فتوسنتز است. در این فرآیند، مواد آلی سنتز شده در سلول ها (ساکارز، اسیدهای آلی و چرب) تجزیه می شوند و انرژی آزاد می کنند:

С6Н12О6 + 6О2 → 6СО2 + 6Н2О + انرژی

همه گیاهان و جانوران برای حفظ عملکردهای حیاتی خود از طریق تنفس انرژی دریافت می کنند.

روش تعیین میزان تنفس گیاهان بر اساس در نظر گرفتن مقدار دی اکسید کربن آزاد شده توسط گیاهان است که توسط باریت جذب می شود:

Ba(OH)2 + CO2 = BaCO3 + H2O

باریت اضافی که با آن واکنشی نشان نداده است CO2،تیتراسیون با اسید کلریدریک:

Ba(OH)2 + 2HCl = BaCl2 + H2O

تجهیزات، معرف ها، مواد

1) فلاسک های مخروطی گردن پهن با ظرفیت 250 میلی لیتر؛ 2) شاخه های لاستیکی با سوراخ های حفر شده که یک لوله شیشه ای در آن وارد شده است. یک سیم نازک به طول 12-15 سانتی متر به داخل لوله کشیده می شود. 3) مقیاس های تکنوشیمیایی؛ 4) وزنه ها؛ 5) کاغذ مات سیاه؛ 6) بورت ها با محلول Ba(OH)2 و یک درپوش در بالا که یک لوله با آهک سودا در آن قرار داده شده است. 7) محلول 0.1 N Ba(OH)2. 8) محلول HCI 0.1 N. 9) محلول فنل فتالئین 1٪ در قطره چکان. 10) برگ های سبز، تازه چیده شده در طبیعت یا برگ های گیاهان داخلی.

پیش رفتن

5-8 گرم برگ سبز و تازه چیده شده گیاه را با دمبرگ در مقیاس تکنوشیمیایی وزن می کنند، دمبرگ ها را با یک سر سیم محکم می کنند که از سوراخ چوب پنبه کشیده می شود (شکل 1).

برنج. 1. فلاسک نصب شده برای تعیین شدت تنفس:

1 - سیم، 2 - لوله شیشه ای، 3 - درپوش لاستیکی، 4 - دسته برگ، 5 - باریت.

توصیه می شود ابتدا یک نصب آزمایشی را با پایین آوردن مواد داخل فلاسک و بستن فلاسک با درپوش انجام دهید. اطمینان حاصل کنید که درپوش محکم روی فلاسک را بپوشاند، دسته برگ ها در قسمت بالایی فلاسک قرار دارند و فاصله بین باریت و دسته به اندازه کافی زیاد است. توصیه می شود تمام سوراخ های بین فلاسک، درپوش و لوله را با پلاستیک بسته بندی کنید و سیستم را با یک تکه فویل در بالای خروجی سیم از لوله عایق بندی کنید.

10 میلی لیتر از محلول 0.1 N Ba(OH)2 از بورت داخل فلاسک های آزمایشی ریخته می شود، مواد قرار داده شده و با استفاده از روش فوق جداسازی می شود. کنترل (بدون گیاه) در 2-3 بار انجام می شود. تمام فلاسک ها با کاغذ مات سیاه پوشانده می شوند تا فتوسنتز و هویت همه فلاسک ها حذف شود، زمان شروع آزمایش ذکر شده است که در طول آزمایش باید به طور دوره ای فلاسک ها را به آرامی تکان داد تا فیلم BaCO3 که تشکیل می شود از بین برود روی سطح باریت قرار می گیرد و از جذب کامل CO2 جلوگیری می کند.

پس از یک ساعت، درب را کمی باز کنید و با بیرون کشیدن سریع سیم با برگ، مواد را از فلاسک ها خارج کنید. بلافاصله درپوش را ببندید و بالای لوله را با فویل عایق کنید. قبل از تیتراسیون، 2-3 قطره فنل فتالئین را به هر فلاسک اضافه کنید: محلول زرشکی می شود. باریت آزاد را با 0.1 N HCl تیتر کنید. در این حالت ابتدا فلاسک های کنترل تیتر می شوند. میانگین را بگیرید و سپس فلاسک های آزمایشی را تیتر کنید. محلول ها باید به دقت تیتر شوند تا زمانی که تغییر رنگ دهند. نتایج را در یک جدول (روی تخته و در دفترچه یادداشت خود) بنویسید.

محصول نهایی" href="/text/category/konechnij_produkt/" rel="bookmark">محصولات نهایی

شکل دیگر تجزیه مواد آلی به ساده ترین ترکیبات، فرآیندهای میکروبیولوژیکی در خاک و آب است که منجر به تشکیل هوموس خاک و رسوبات مختلف کف از مواد آلی نیمه تجزیه شده (ساپروپل و غیره) می شود. اصلی ترین این فرآیندها تجزیه بیولوژیکی توسط ساپروفیت ها مواد آلی حاوی نیتروژن و کربن است که بخشی جدایی ناپذیر از چرخه این عناصر در چرخه های طبیعی است. باکتری‌های آمونیفایر پروتئین‌های بقایای گیاهی و حیوانی و همچنین سایر میکروارگانیسم‌ها (از جمله تثبیت‌کننده‌های نیتروژن)، اوره، کیتین و اسیدهای نوکلئیک را معدنی می‌کنند و در نتیجه آمونیاک (NH3) تشکیل می‌شود. پروتئین های گیاهی و حیوانی حاوی گوگرد نیز تجزیه می شوند و در نتیجه هیدروژن سولفید (H2S) تشکیل می شود. مواد زائد میکروارگانیسم ها ترکیبات ایندول هستند که به عنوان محرک رشد عمل می کنند. شناخته شده ترین اسید β-ایندولیل استیک یا هترواکسین است. مواد اندولیک از اسید آمینه تریپتوفان تشکیل می شوند.

فرآیند تجزیه مواد آلی به ترکیبات ساده آنزیمی است. مرحله آخر آمونیفیکاسیون نمک های آمونیوم در دسترس گیاهان است.

تجهیزات، معرف ها، مواد

1) مقیاس های تکنوشیمیایی؛ 2) ترموستات؛ 3) لوله های آزمایش؛ 4) شاخه های پنبه ای؛ 5) بشر؛ 6) ظروف پتری؛ 7) NaHCO3 8) 5% PbNO3 یا Pb(CH3COO)2. 9) معرف سالکوفسکی. 10) معرف ارلیخ; 11) معرف نین هیدرین. 12) معرف نسلر; 13) خاک هوموس; 14) برگهای لوپین تازه یا برگهای خشک سایر حبوبات. 15) ماهی، پودر گوشت یا تکه های گوشت، ماهی.

پیش رفتن

الف- آمونیفیکاسیون پروتئین های حیوانی

الف) 0.5-1 گرم ماهی تازه یا یک تکه کوچک گوشت را در لوله آزمایش قرار دهید. آب ته نشین شده را به نصف حجم لوله آزمایش و 50-25 میلی گرم اضافه کنید NaHCO3 (در نوک چاقوی جراحی) برای خنثی کردن محیط، که به نفع فعالیت آمونیفایرها است (محیط خنثی یا کمی قلیایی در pH = 7 و بالاتر برای آنها مطلوب است). یک توده کوچک خاک هوموسی برای وارد کردن آمونیفایرها به محیط اضافه کنید، محتویات لوله آزمایش را مخلوط کنید، لوله آزمایش را با یک درپوش پنبه ای وصل کنید، در حالی که قبلا یک تکه کاغذ سربی بین درپوش و لوله آزمایش قرار داده اید (شکل 2) ) به طوری که به محلول دست نزند. هر لوله آزمایش را در بالا با فویل بپیچید تا از خروج گاز از لوله آزمایش جلوگیری کنید. همه چیز را به مدت 7 تا 14 روز در یک ترموستات با دمای 30-25 درجه سانتیگراد قرار دهید.

برنج. 2. لوله آزمایش نصب شده برای تعیین آمونیفیکیشن پروتئین: 1 - لوله آزمایش; 2 - شمع پنبه ای; 3 - کاغذ سربی; 4 - چهارشنبه

این آزمایش تجزیه بقایای آلی را در محیط آبی یک مخزن ایستاده (به عنوان مثال، یک حوضچه)، که ذرات خاک از مزارع مجاور را می توان در آن شستشو داد، شبیه سازی می کند.

ب) خاک هوموس را در لیوان ریخته، در آب ته نشین شده بریزید، یک تکه گوشت را در خاک دفن کنید، کاغذ سربی را بین خاک و لبه لیوان محکم کنید، سیستم را با یک ظرف پتری ببندید (کنار به سمت پایین)، بگذارید. در یک ترموستات در دمای 25-30 درجه سانتیگراد به مدت یک یا دو هفته.

این آزمایش تجزیه بقایای آلی (کرم ها، حیوانات مختلف خاک) را در خاک شبیه سازی می کند.

ب-آمونیکاسیون بقایای گیاهی

تجزیه کود سبز در خاک را با پر کردن یک لیوان 100 میلی لیتری با خاک هوموس و دفن چند تکه ساقه سبز و برگ های گیاه لوپین چند ساله، نخود و لوبیا که در گلدان در پاییز کاشته شده اند، کنترل کنید. می توانید از قسمت های خشک حبوبات برداشت شده در تابستان که در آب بخارپز شده استفاده کنید. لیوان ها را با درب ظرف پتری بپوشانید و به مدت یک تا دو هفته در ترموستات با دمای 25 تا 30 درجه سانتیگراد قرار دهید و رطوبت طبیعی خاک را در طول آزمایش (60 درصد ظرفیت رطوبت کامل) حفظ کنید، بدون اینکه بیش از حد مرطوب شود. .

ادامه کار شماره 4 (انجام 7-14 روز)

الف) قسمتی از محلول کشت را از لوله های آزمایشی که در آن تجزیه پروتئین های حیوانی رخ داده است فیلتر کنید. به تشکیل محصولات بدبو (سولفید هیدروژن - بوی تخم مرغ فاسد، ترکیبات ایندول و غیره) توجه کنید.

با افزودن 2-3 قطره معرف نسلر به 1 میلی لیتر محلول کشت، تشکیل آمونیاک را تشخیص دهید. برای انجام این کار، استفاده از یک لیوان ساعت که روی یک ورق کاغذ سفید یا یک فنجان چینی قرار داده شده است، راحت است. زرد شدن محلول نشان دهنده وجود آمونیاک تشکیل شده در طی تخریب پروتئین ها است.

وجود سولفید هیدروژن را با سیاه شدن کاغذ سرب در بالای محلول یا هنگام پایین آوردن آن در محلول تشخیص دهید.

محلول کشت را روی فیلتر یا کاغذ کروماتوگرافی با یک میکروپیپت با دهانه بیرون کشیده (10-20 قطره در یک نقطه) بریزید، آن را روی فن خشک کنید، در معرف Salkovsky، Ehrlich یا ninhydrin بریزید. روی اجاق گاز گرم کنید. ترکیبات ایندول با معرف سالکوفسکی بسته به ترکیب محصول ایندول رنگ‌های آبی، قرمز و زرشکی می‌دهند (اکسین ایندول استیک اسید رنگ قرمز می‌دهد). معرف ارلیخ با مشتقات ایندول رنگ بنفش می دهد. معرف نین هیدرین واکنشی به اسید آمینه تریپتوفان (پیش ساز ایندول اکسین) است. وقتی گرم می شود آبی می شود.

ب) یک تکه گوشت یا ماهی را به همراه خاک مجاور قطعه از خاک خارج کرده، در لیوان قرار دهید، کمی آب در آن بریزید، با میله شیشه ای له کنید، تکان دهید، صاف کنید. با استفاده از روش های فوق، مواد آمونیاک، سولفید هیدروژن و ایندول در فیلتر را تعیین کنید. فرآیندهای مشابهی در خاک هنگام پوسیدگی حیوانات مرده رخ می دهد.

ج) ساقه های نیمه تجزیه شده توده سبز لوپین را از خاک جدا کرده و از خاک پاک کرده و با مقدار کمی آب آسیاب کنید. 1-2 میلی لیتر از محلول را فیلتر کرده و آزمایش نیتروژن آمونیاکی را که در حین کانی سازی پروتئین های گیاهی آزاد می شود (با معرف نسلر) انجام دهید. فرآیندهای مشابهی در خاک هنگام شخم زدن در کود سبز یا بقایای آلی به شکل کود، ذغال سنگ نارس، ساپروپل و غیره رخ می دهد.

وجود سولفید هیدروژن، مواد ایندول، تریپتوفان را تعیین کنید.

د) یک قطره مایع کشت را از یک لوله آزمایش که در آن تجزیه پروتئین حیوانی رخ داده است، روی یک لام شیشه ای قرار دهید و آن را در زیر میکروسکوپ با بزرگنمایی 600 بررسی کنید. میکروارگانیسم های متعددی شناسایی می شوند که باعث تجزیه مواد آلی می شوند. آنها اغلب به شدت حرکت می کنند و مانند یک کرم خم می شوند.

معرفی. 3

2 الزامات ایمنی 4

3 بخش تجربی 4

کار شماره 1. تعیین تشکیل مواد آلی در برگ گیاه در حین فتوسنتز (بر اساس محتوای کربن) 4

کار شماره 2. تعیین میزان تجمع مواد آلی در زیست توده گیاهی و در خاک. 8

کار شماره 3. تعیین میزان مصرف مواد آلی توسط گیاهان در هنگام تنفس 11

کار شماره 4. تجزیه مواد آلی در آب و خاک با تعیین برخی محصولات نهایی. 14

یکی از مفروضات اصلی فرضیه هتروتروف این است که ظهور حیات با تجمع مولکول‌های آلی پیش از آن صورت گرفته است. امروزه ما مولکول های آلی را به تمام مولکول هایی که حاوی کربن و هیدروژن هستند می گوییم. ما مولکول ها را آلی نیز می نامیم زیرا در ابتدا اعتقاد بر این بود که ترکیباتی از این نوع فقط توسط موجودات زنده قابل سنتز هستند.

با این حال، در سال 1828 شیمیدانان یاد گرفتند که اوره را از مواد معدنی سنتز کنند. اوره یک ترکیب آلی است که از طریق ادرار بسیاری از حیوانات دفع می شود. موجودات زنده تنها منبع اوره در نظر گرفته می شدند تا زمانی که بتوان آن را در آزمایشگاه سنتز کرد. شرایط آزمایشگاهی که در آن ترکیبات آلی توسط شیمیدانان به دست آمده است، ظاهراً تا حدودی از شرایط محیطی روی زمین در دوره اولیه وجود آن تقلید می کند. به گفته نویسندگان فرضیه هتروتروف، این شرایط می تواند منجر به تشکیل ترکیبات آلی از اتم های اکسیژن، هیدروژن، نیتروژن و کربن شود.

هارولد اوری، برنده جایزه نوبل، که در دانشگاه شیکاگو کار می کرد، به تکامل ترکیبات شیمیایی روی زمین در دوره اولیه وجود آن علاقه مند شد. او این مشکل را با یکی از شاگردانش به نام استنلی میلر در میان گذاشت. در می 1953، میلر مقاله ای با عنوان "تشکیل اسیدهای آمینه در شرایطی مشابه آنچه در دوره اولیه روی زمین وجود داشت" منتشر کرد که در آن نشان داد که A.I. اوپارین اولین کسی بود که این ایده را بیان کرد که اساس زندگی، ترکیبات آلی، در دوره ای شکل گرفته است که جو زمین حاوی متان، آمونیاک، آب و هیدروژن است و نه دی اکسید کربن، نیتروژن، اکسیژن و آب. اخیراً این ایده در روبات های Urey و Bernal تأیید شده است.

به منظور آزمون این فرضیه، در دستگاهی که به‌ویژه ساخته شده است، مخلوطی از گازهای CH4، NH3، H2O و H2 از سیستم لوله‌ها عبور داده شده و در یک نقطه زمانی مشخص، تخلیه الکتریکی ایجاد می‌شود. محتوای اسیدهای آمینه در مخلوط حاصل تعیین شد.

یک تخلیه الکتریکی از طریق یک دستگاه هواگیر پر از متان، هیدروژن و آمونیاک، طراحی شده توسط میلر، عبور داده شد. بخار آب از دستگاه مخصوصی که به قسمت اصلی دستگاه متصل است می آمد. بخار با عبور از دستگاه به صورت باران سرد و متراکم می شود. بنابراین، آزمایشگاه کاملاً دقیق شرایطی را که در جو زمین اولیه وجود داشت، بازتولید کرد. اینها شامل گرما، باران و جرقه های کوتاه نور است. یک هفته بعد، میلر گازی را که در شرایط آزمایشی قرار داشت، تجزیه و تحلیل کرد. او متوجه شد که مایعی که قبلاً بی رنگ بود قرمز شده است.

تجزیه و تحلیل شیمیایی نشان داد که ترکیباتی در مایع ظاهر می شوند که در ابتدای آزمایش وجود نداشتند. اتم های برخی از مولکول های گاز برای تشکیل مولکول های آلی جدید و پیچیده تر دوباره ترکیب شدند. با تجزیه و تحلیل ترکیبات موجود در مایع، میلر کشف کرد که مولکول های آلی معروف به اسیدهای آمینه در آنجا تشکیل شده اند. اسیدهای آمینه از اتم های کربن، هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن تشکیل شده اند.

هر اتم کربن قادر به تشکیل چهار پیوند شیمیایی با اتم های دیگر است. آزمایش‌های میلر نشان می‌دهد که فرآیندهای مشابهی می‌توانست در اتمسفر زمین در دوره اولیه وجود آن اتفاق افتاده باشد. این آزمایش‌ها تأیید مهمی از فرضیه هتروتروف را ارائه کردند.

بیایید از همان ابتدا خود را به یک چارچوب سختگیرانه وادار نکنیم و این اصطلاح را به ساده ترین شکل ممکن توصیف کنیم: فرآیند اکسیداسیون مواد آلی (آلی، مثلاً پروتئین ها، چربی ها و کربوهیدرات ها هستند) واکنشی است که منجر به یک واکنش می شود. افزایش حجم اکسیژن (O2) و کاهش حجم هیدروژن (H2).

مواد آلی ترکیبات شیمیایی مختلفی هستند که حاوی (C) هستند. استثناها عبارتند از اسید کربنیک (H2CO3)، کاربیدها (به عنوان مثال، کربن SiC، سمنتیت Fe3C)، کربنات ها (به عنوان مثال، کلسیت CaCO3، منیزیت MgCO3)، اکسیدهای کربن، سیانیدها (مانند KCN، AgCN). مواد آلی با شناخته شده ترین عامل اکسید کننده، اکسیژن O2 برهم کنش می کنند و آب H2O و دی اکسید کربن CO2 را تشکیل می دهند.

فرآیند اکسیداسیون مواد آلی

اگر منطقی فکر کنیم، پس از آنجایی که فرآیند اکسیداسیون کامل احتراق است، پس فرآیند اکسیداسیون ناقص اکسیداسیون مواد آلی است، زیرا با چنین اثری ماده مشتعل نمی شود، بلکه فقط آن را گرم می کند (همراه با آزاد شدن یک ماده آلی). مقدار معینی از انرژی به شکل ATP - آدنوزین تری فسفات - و حرارت Q).

واکنش اکسیداسیون آلی خیلی پیچیده نیست، بنابراین آنها شروع به تجزیه و تحلیل آن در ابتدای درس شیمی می کنند و دانش آموزان به سرعت اطلاعات را یاد می گیرند، البته اگر حداقل تلاش کنند. ما قبلاً یاد گرفته‌ایم که این فرآیند چیست و اکنون باید به اصل موضوع بپردازیم. بنابراین، واکنش چگونه پیش می رود و چیست؟

اکسیداسیون مواد آلی نوعی انتقال است، تبدیل یک دسته از ترکیبات به دسته دیگر. به عنوان مثال، کل فرآیند با اکسیداسیون یک هیدروکربن اشباع و تبدیل آن به یک هیدروکربن غیراشباع آغاز می شود، سپس ماده حاصل اکسید می شود تا الکل ایجاد کند. الکل به نوبه خود یک آلدهید تشکیل می دهد و یک اسید کربوکسیلیک از آلدهید "جریان می یابد". در نتیجه کل روش، دی اکسید کربن (هنگام نوشتن معادله، فراموش نکنید که فلش مربوطه را قرار دهید) و آب به دست می آوریم.

این یک واکنش اکسیداسیون-کاهش است و در بیشتر موارد ماده آلی خواص کاهشی از خود نشان می دهد، اما خود اکسیده می شود. هر عنصر درگیر طبقه بندی خاص خود را دارد - یا یک عامل کاهنده یا یک عامل اکسید کننده است، و ما نام را بر اساس نتیجه ORR می دهیم.

توانایی مواد آلی برای اکسید شدن

اکنون می دانیم که فرآیند واکنش ردوکس (واکنش ردوکس) شامل یک عامل اکسید کننده است که الکترون می گیرد و بار منفی دارد و یک عامل احیا کننده که الکترون می دهد و بار مثبت دارد. با این حال، هر ماده ای نمی تواند وارد فرآیندی شود که ما در نظر داریم. برای درک آسان تر، اجازه دهید به نکات نگاه کنیم.

ترکیبات اکسید نمی شوند:

• آلکان ها - که در غیر این صورت پارافین یا هیدروکربن های اشباع نامیده می شوند (مثلاً متان که دارای فرمول CH4 است).
• آرناها ترکیبات آلی معطر هستند. در میان آنها، بنزن اکسید نمی شود (در تئوری، این واکنش را می توان انجام داد، اما طی چندین مرحله طولانی، بنزن را نمی توان به طور مستقل اکسید کرد).
• الکل های سوم الکل هایی هستند که در آنها گروه هیدروکسیل OH به یک اتم کربن سوم متصل است.
• فنل نام دیگر اسید کربولیک است و در شیمی با فرمول C6H5OH نوشته می شود.

نمونه هایی از مواد آلی با قابلیت اکسیداسیون:

• آلکن ها
• آلکین ها (در نتیجه تشکیل یک آلدهید، کربوکسیلیک اسید یا کتون را ردیابی خواهیم کرد).
• آلکادین ها (الکل ها یا اسیدهای پلی هیدریک تشکیل می شوند)؛
• سیکلوآلکان ها (در حضور یک کاتالیزور، اسید دی کربوکسیلیک تشکیل می شود).
• آرن ها (هر ماده ای که ساختاری مشابه بنزن داشته باشد، یعنی همولوگ های آن، می تواند به اسید بنزوئیک اکسید شود).
• الکل های اولیه و ثانویه؛
• آلدهیدها (دارای توانایی اکسیداسیون کربن)؛
• آمین ها (در طول اکسیداسیون، یک یا چند ترکیب با گروه نیترو NO2 تشکیل می شود).

اکسیداسیون مواد آلی در سلول های موجودات گیاهی، حیوانی و انسانی

این مهم ترین سوال نه تنها برای افرادی است که به شیمی علاقه دارند. هر کس باید این نوع دانش را داشته باشد تا بتواند یک ایده درست در مورد فرآیندهای مختلف در طبیعت، در مورد ارزش هر ماده در جهان و حتی در مورد خود - یک شخص ایجاد کند.

از دوره های زیست شناسی مدرسه، احتمالاً می دانید که اکسیداسیون مواد آلی نقش بیولوژیکی مهمی در بدن انسان دارد. در نتیجه واکنش‌های ردوکس، تجزیه BFA (پروتئین‌ها، چربی‌ها، کربوهیدرات‌ها) اتفاق می‌افتد: گرما، ATP و سایر حامل‌های انرژی در سلول‌ها آزاد می‌شوند و بدن ما همیشه منبع کافی برای انجام اعمال و عملکرد طبیعی آن فراهم می‌شود. سیستم های اندام

وقوع این فرآیند به حفظ دمای ثابت بدن نه تنها در بدن انسان، بلکه در هر حیوان خون گرم دیگری کمک می کند و همچنین به تنظیم ثبات محیط داخلی (به آن هموستاز) کمک می کند، متابولیسم، تضمین می کند که عملکرد باکیفیت اندامک ها، اندام های سلولی و همچنین بسیاری از عملکردهای ضروری دیگر را انجام می دهد.

در طی فتوسنتز، گیاهان دی اکسید کربن مضر را جذب کرده و اکسیژن لازم برای تنفس را تولید می کنند.

اکسیداسیون بیولوژیکی مواد آلی می تواند به طور انحصاری با استفاده از حامل های الکترون و آنزیم های مختلف اتفاق بیفتد (بدون آنها، این فرآیند زمان بسیار زیادی طول می کشد).

نقش اکسیداسیون آلی در صنعت

اگر در مورد نقش اکسیداسیون مواد آلی در صنعت صحبت کنیم، این پدیده در سنتز، در کار باکتری های اسید استیک (با اکسیداسیون آلی ناقص، تعدادی مواد جدید تشکیل می دهند) و در برخی موارد با مواد آلی از آن استفاده می شود. امکان تولید مواد منفجره نیز وجود دارد.

اصول نوشتن معادلات در شیمی آلی

در شیمی ، نمی توان بدون ترسیم معادله انجام داد - این نوعی زبان این علم است که همه دانشمندان روی کره زمین می توانند بدون در نظر گرفتن ملیت صحبت کنند و یکدیگر را درک کنند.

با این حال، بزرگترین مشکلات هنگام ترکیب معادلات هنگام مطالعه شیمی آلی ایجاد می شود.

بحث در مورد این موضوع مستلزم یک دوره زمانی بسیار طولانی است، بنابراین در اینجا ما فقط یک الگوریتم کوتاه از اقدامات را برای حل یک زنجیره معادلات با چند توضیح انتخاب کرده ایم:

1. اولاً، ما فوراً به چند واکنش در یک فرآیند معین نگاه می کنیم و آنها را شماره گذاری می کنیم. ما همچنین طبقات، نام مواد اولیه و موادی که در نهایت تشکیل می شوند را تعیین می کنیم.
2. ثانیاً لازم است تمام معادلات را یکی یکی بنویسیم و نوع واکنش (ترکیب، تجزیه، مبادله، جانشینی) و شرایط آنها را دریابیم.
3. پس از این، می توانید ترازهای الکترونیکی ایجاد کنید و تنظیم ضرایب را فراموش نکنید.

واکنش های اکسیداسیون مواد آلی و محصولات نهایی تشکیل آنها

اکسیداسیون بنزن

حتی تحت تهاجمی ترین شرایط، بنزن به اکسیداسیون حساس نیست. با این حال، همولوگ های بنزن می توانند تحت تأثیر محلول پرمنگنات پتاسیم در یک محیط خنثی اکسید شوند و بنزوات پتاسیم را تشکیل دهند.

اگر محیط خنثی را به یک محیط اسیدی تغییر دهید، همولوگ های بنزن را می توان با پرمنگنات پتاسیم یا دی کرومات با تشکیل نهایی اسید بنزوئیک اکسید کرد.

فرمول تشکیل اسید بنزوئیک

اکسیداسیون آلکن ها

هنگامی که آلکن ها با عوامل اکسید کننده معدنی اکسید می شوند، محصولات نهایی به اصطلاح الکل های دی هیدریک - گلیکوژن ها هستند. عوامل کاهنده در این واکنش ها اتم های کربن هستند.

نمونه بارز آن واکنش شیمیایی محلول پرمنگنات پتاسیم در ارتباط با محیط قلیایی ضعیف است.

شرایط اکسیداسیون تهاجمی منجر به تخریب زنجیره کربن در پیوند دوگانه با محصولات نهایی تشکیل به شکل دو اسید می شود. علاوه بر این، اگر محیط دارای محتوای قلیایی بالا باشد، دو نمک تشکیل می شود. همچنین اسید و دی اکسید کربن می توانند در اثر شکسته شدن زنجیره کربنی ایجاد شوند، اما در یک محیط قلیایی قوی، محصولات واکنش اکسیداتیو نمک های کربناته هستند.

آلکن ها با غوطه ور شدن در محیط اسیدی دی کرومات پتاسیم طبق طرح مشابهی که در دو مثال اول ارائه شده است، قادر به اکسید شدن هستند.

اکسیداسیون آلکین

بر خلاف آلکن ها، آلکین ها در محیط تهاجمی تری اکسید می شوند. تخریب زنجیره کربن در پیوند سه گانه اتفاق می افتد. یک ویژگی مشترک با آلکن ها، عوامل کاهنده آنها به شکل اتم های کربن است.

محصولات خروجی واکنش دی اکسید کربن و اسیدها هستند. پرمنگنات پتاسیم که در محیط اسیدی قرار می گیرد به عنوان یک عامل اکسید کننده عمل می کند.

محصولات اکسیداسیون استیلن هنگامی که در یک محیط خنثی با پرمنگنات پتاسیم غوطه ور می شود، اگزالات پتاسیم است.

هنگامی که یک محیط خنثی به یک محیط اسیدی تبدیل می شود، واکنش اکسیداسیون منجر به تشکیل دی اکسید کربن یا اسید اگزالیک می شود.

اکسیداسیون آلدهید

آلدئیدها به دلیل خواصی که به عنوان عوامل احیا کننده قوی دارند، به راحتی در برابر اکسیداسیون حساس هستند. به عنوان عوامل اکسید کننده برای آلدئیدها، می توانیم مانند نسخه های قبلی، پرمنگنات پتاسیم را با دی کرومات پتاسیم و همچنین محلولی از هیدروکسیدی آمین نقره - OH و هیدروکسید مس - Cu(OH)2 را که عمدتاً مشخصه آلدئیدها هستند، تشخیص دهیم. یک شرط مهم برای وقوع واکنش اکسیداسیون آلدهید، تأثیر دما است.

در این ویدئو می توانید ببینید که چگونه حضور آلدهیدها در واکنش با هیدروکسید مس تعیین می شود.

آلدئیدها را می توان تحت تأثیر هیدروکسی دیامین نقره به شکل محلول با آزاد شدن نمک های آمونیوم به اسیدهای کربوکسیلیک اکسید کرد. این واکنش "آینه نقره ای" نامیده می شود.

ویدئوی زیر واکنش جالبی به نام "آینه نقره ای" را نشان می دهد. این آزمایش در برهمکنش گلوکز که آن هم یک آلدهید است با محلولی از آمونیاک نقره انجام می شود.

اکسیداسیون الکل ها

محصول اکسیداسیون الکل ها به نوع اتم کربنی که گروه OH الکل به آن پیوند دارد بستگی دارد. اگر این گروه توسط یک اتم کربن اولیه به هم متصل شود، محصول اکسیداسیون آلدئید خواهد بود. اگر گروه OH یک الکل به یک اتم کربن ثانویه متصل باشد، محصول اکسیداسیون کتون است.

آلدئیدها به نوبه خود در طی اکسیداسیون الکل ها تشکیل می شوند و سپس می توانند اکسید شوند و اسید تشکیل دهند. این امر با اکسیداسیون الکل های اولیه با دی کرومات پتاسیم در یک محیط اسیدی در طول جوشاندن آلدئید حاصل می شود که به نوبه خود زمان اکسید شدن در طول تبخیر را ندارند.

در شرایط حضور بیش از حد عوامل اکسید کننده مانند پرمنگنات پتاسیم (KMnO4) و دی کرومات پتاسیم (K2Cr2O7)، تقریباً در هر شرایطی، الکل های اولیه می توانند با آزاد شدن اسیدهای کربوکسیلیک، به الکل های ثانویه و به نوبه خود کتون ها اکسید شوند. ، نمونه هایی از واکنش هایی که با فرآورده های تشکیل آن در زیر بررسی خواهد شد.

اتیلن گلیکول یا به اصطلاح الکل دی هیدریک، بسته به محیط، می تواند اکسیده شود و محصولاتی مانند اسید اگزالیک یا اگزالات پتاسیم را تشکیل دهد. اگر اتیلن گلیکول در محلول پرمنگنات پتاسیم با افزودن اسید باشد، اسید اگزالیک تشکیل می شود، اگر الکل دی هیدریک در همان محلول پرمنگنات پتاسیم یا دی کرومات پتاسیم، اما در یک محیط خنثی باشد، اگزالات پتاسیم تشکیل می شود. بیایید این واکنش ها را در نظر بگیریم.

ما در ابتدا متوجه همه چیزهایی شدیم که باید درک شود و حتی شروع به تجزیه و تحلیل موضوع دشواری مانند حل و ترکیب معادلات کردیم. در پایان، فقط می توانیم بگوییم که تمرین متعادل و مطالعه مکرر به شما کمک می کند تا به سرعت مطالبی را که پوشش داده اید تثبیت کنید و حل مشکلات را بیاموزید.

I. توسعه ایده ها در مورد منشاء حیات بر روی زمین.

1. ایده های اساسی برای توضیح منشاء حیات در سیاره ما:

• زندگی روی زمین توسط خداوند خلق شده است.
• موجودات زنده روی کره زمین بارها و بارها به طور خود به خود از موجودات غیر زنده ایجاد شده اند.
• زندگی همیشه وجود داشته است.

*بیوژنز - یک تعمیم تجربی (در اواسط قرن 19) که ادعا می کند همه چیز

موجودات زنده فقط از موجودات زنده می آیند.

• زندگی روی زمین از خارج (مثلاً از سیارات دیگر) آورده شده است.

*فرضیه پان اسپرمی (پیشنهاد شده توسط G. Richter در 1865 و فرموله شده توسط S. Arrhenius در 1895)

• زندگی در دوره خاصی در توسعه زمین به عنوان یک نتیجه از تکامل بیوشیمیایی به وجود آمد. تئوری زیست زایی (نظریه کواسروات A.I. Oparin).

2. جوهر و اهمیت آثار فرانچسکو ردی (1626-1698)، لویی پاستور (1822-1895).

II. ویژگی های اساسی سیستم های زنده (معیارهای زندگی):

• پیچیدگی و درجه بالای سازماندهی
• وحدت ترکیب شیمیایی
• گسستگی
• متابولیسم (متابولیسم)
• خود تنظیمی (خودتنظیمی → هموستاز)
• تحریک پذیری
• تغییرپذیری
• وراثت
• بازتولید خود (تولید مثل)
• رشد (آنتوژنز و فیلوژنی)
• باز بودن
• وابستگی انرژی
• ریتم
• تطبیق پذیری
• اصل واحد سازمان ساختاری - سلول*

III. ایده های مدرن در مورد منشاء حیات بر روی زمین، بر اساس

در مورد نظریه زیست زایی

نتیجه گیری:

1 – پیش از تکامل بیولوژیکی یک تکامل شیمیایی طولانی ( زیست زا );

2 - پیدایش حیات مرحله ای از تکامل ماده در عالم است;

3- الگوی مراحل اصلی پیدایش حیات را می توان به صورت آزمایشی در آزمایشگاه تأیید کرد و در قالب نمودار زیر بیان کرد:

اتم ها → مولکول های ساده → درشت مولکول ها →

سیستم های فوق مولکولی (پروبیونت ها) → ارگانیسم های تک سلولی.

4- جو اولیه زمین را داشت مقوی شخصیت (CH 4، NH 3، H 2 O، H 2)، به این دلیل، اولین موجودات هتروتروف ها ;

5- اصول داروینی انتخاب طبیعی و بقای بهترین ها

می تواند به سیستم های پیش بیولوژیکی منتقل شود.

6- موجودات زنده در حال حاضر فقط از موجودات زنده (به صورت بیوژن) به وجود می آیند. فرصت

ظهور مجدد حیات در زمین منتفی است.

I. تکامل غیر آلی و شرایط پیدایش حیات بر روی زمین.

1. پیدایش اتم های عناصر شیمیایی مرحله اولیه تکامل معدنی است.

در اعماق خورشید و ستاره ها، در پلاسما، تشکیل هسته های پیچیده از ساده ترین ها اتفاق می افتد. ماده در حرکت و تکامل مستمر است.

سیاره زمین 4.5 تا 7 میلیارد سال پیش (ابر گاز و غبار) شکل گرفت.

ظاهر پوسته سخت ( سن زمین شناسی) 4 تا 4.5 میلیارد سال پیش

تشکیل ساده ترین ترکیبات معدنی.

C، H، O، N، F (عناصر بیوژنیک) در فضا گسترده هستند و فرصت بسیار خوبی برای واکنش با یکدیگر داشتند که با تشعشعات الکترومغناطیسی و گرما تسهیل شد.

جو اولیه زمین داشت مقوی شخصیت: CH 4، NH 3، H 2 O، H 2.

ترکیب لیتوسفر اولیه: Al، Ca، Fe، Mg، Na، K و غیره.

هیدروسفر اولیه: کمتر از 0.1 حجم آب در اقیانوس های امروزی، pH = 8-9.

تشکیل ساده ترین ترکیبات آلی.

این مرحله با ظرفیت خاص کربن - حامل اصلی حیات آلی، توانایی آن در ترکیب تقریباً با همه عناصر، تشکیل زنجیره ها و چرخه ها، با فعالیت کاتالیزوری و سایر خواص آن مرتبط است.

مولکول های آلی مشخص می شوند ایزومریسم آینه ای ، یعنی آنها می توانند به دو شکل ساختاری مشابه و در عین حال متفاوت از یکدیگر وجود داشته باشند. این ویژگی مولکول های موجود در دو شکل آینه ای نامیده می شود کایرالیته. از جمله مواد آلی که دارای آن هستند، "بلوک های سازنده" مولکولی حیات هستند - اسیدهای آمینه و قندها. آنها با خلوص کایرال مطلق مشخص می شوند: پروتئین ها فقط حاوی اسیدهای آمینه "چپ دست" هستند و اسیدهای نوکلئیک فقط حاوی قندهای "راست دست" هستند. این مهمترین ویژگی است که زنده بودن را از غیر زنده متمایز می کند. طبیعت بی جان تمایل به ایجاد تقارن آینه ای (راسمی شدن) - تعادل بین چپ و راست دارد. نقض تقارن آینه پیش نیاز پیدایش حیات است.

4. سنتز بیوژنیک پلیمرهای زیستی- پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک

مجموعه شرایط : دمای نسبتاً بالای سطح سیاره، فعالیت های آتشفشانی فعال، تخلیه های الکتریکی گازی، تابش فرابنفش.

مونومرهای مختلف که در کف گل آلود تالاب های دریایی در حال خشک شدن جذب شدند، تحت تأثیر انرژی خورشیدی، پلیمریزاسیون، تراکم و کم آبی شدند. اقیانوس با پلیمرها، تشکیل "آبگوشت اولیه" و تشکیل کواسروات ها غنی شد.

کواسرواتز- لخته هایی از ترکیبات مولکولی بالا که قادر به جذب مواد مختلف هستند. ترکیبات شیمیایی می توانند به صورت اسمزی از محیط وارد آنها شوند و سنتز ترکیبات جدید انجام شود. کواسروات ها به عنوان عمل می کنند سیستم های بازقادر به متابولیسم و ​​رشد. شاید خرد کردن مکانیکی.

II. انتقال از تکامل شیمیایی به بیولوژیکی.

A.I. Oparin (1894-1980) پیشنهاد کرد که انتقال از تکامل شیمیایی به بیولوژیکی با ظهور ساده ترین سیستم های آلی جدا شده از فاز مرتبط است - پروبیونت ها قابلیت استفاده از مواد محیطی ( متابولیسم) و انرژی و اجرا بر این اساس مهمترین کارکردهای زندگی رشد و انتخاب طبیعی است.

آغاز واقعی تکامل بیولوژیکی با ظهور پروبیونت ها مشخص شده است کد روابط بین پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک. برهمکنش پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک منجر به پیدایش خواصی از موجودات زنده شد. خود تولید مثل، حفظ اطلاعات ارثی و انتقال آن به نسل های بعدی. احتمالاً در مراحل اولیه زندگی، سیستم های مولکولی پلی پپتیدها و پلی نوکلئوتیدها مستقل از یکدیگر وجود داشته اند. در نتیجه ترکیب آنها، توانایی خود تولید مثلاسیدهای نوکلئیک مکمل کاتالیزوریفعالیت پروتئین