Каким свойством углерода объясняется то что он является основным элементом живой природы
Углерод — основа жизни всех органических молекул
Углерод — элемент номер шесть. Прямо в середине первой строки периодической таблицы химических элементов. Ну и что? Углерод основа жизни – это самый важный элемент живых организмов. Без этого элемента жизнь, какой мы ее знаем, не существовала бы.
Как вы увидите, шестой элемент периодической таблицы является центральным в соединениях, необходимых для жизни. 
Значение углерода
Соединение, содержащееся главным образом в живых организмах, известно как органическое соединение.
Органические соединения составляют клетки и другие структуры организмов и осуществляют жизненные процессы. Углерод является основным элементом в органических соединениях, поэтому элемент необходим для жизни на Земле. Углерод основа жизни и она, какой мы ее знаем, не могла бы существовать. Теоретически, вроде бы возможны другие формы жизни, но человечество их не знает.
Соединения
Соединение — это вещество, состоящее из двух или более элементов. Соединение имеет уникальный состав, который всегда один и тот же. Мельчайшая частица соединения называется молекулой. Рассмотрим в качестве примера воду. Молекула воды всегда содержит один атом кислорода и два атома водорода. Состав воды выражается химической формулой H2O. Вода не является органическим соединением. Молекула воды всегда имеет такой состав: один атом кислорода и два атома водорода.
Что заставляет атомы молекулы воды «слипаться» вместе? Ответ — химические связи. Химическая связь-это сила, которая удерживает молекулы вместе. Химические связи образуются, когда вещества вступают в реакцию друг с другом. Химическая реакция-это процесс, который превращает одни химические вещества в другие. Для образования соединения необходима химическая реакция. Для разделения веществ в соединении необходима еще одна химическая реакция.
Почему этот элемент главный для жизни
Почему углерод так важен для жизни? Причина — способность образовывать устойчивые связи со многими элементами, в том числе и с самим собой. Это свойство позволяет шестому элементу образовывать огромное разнообразие очень больших и сложных молекул.
Однако миллионы органических соединений можно разделить всего на четыре основных типа: углеводы, липиды (жиры), белки и нуклеиновые кислоты.
Вы можете сравнить четыре типа в таблице ниже:
| Элементы | Тип соединений | Состав | Функции | Мономер (повторяющиеся звенья) |
| Углеводы | сахар, крахмал | углерод, водород, кислород | снабжает энергией клетки, накапливает энергию, формирует структуры тела | моносахарид |
| Липиды (жиры) | жирное масло | накапливает энергию, формирует клеточные мембраны, несет сообщения. | ||
| Белки | ферменты, антитела | помогает клеткам сохранять форму, формирует мышцы, ускоряет химические реакции, несет сообщения и материалы. | аминокислота | |
| Нуклеиновые кислоты | ДНК-РНК | содержит инструкции для белков, передает инструкции от родителей к потомству, помогает производить белки | нуклеотид Углеводы, белки и нуклеиновые кислоты-это крупные молекулы (макромолекулы), построенные из более мелких молекул (мономеров) в результате реакций дегидратации. В реакции дегидратации вода удаляется по мере соединения двух мономеров. Возникновение «жизненного» элемента углеродаКаждый атом углерода, находящийся на Земле и во Вселенной, возник в ядре красных гигантов при температуре около 100 миллионов градусов. Атомы углерода как сказано выше, являются основой любого живого организма, ибо обладают способностью соединяться в длинные цепочки и создавать сложные органические молекулы. Углеродные атомы, из которых построен человеческий организм и биосфера в целом, возникали в те далекие времена, когда еще не существовали Солнце и Солнечная система, когда не было еще даже полимерной цепи, из которой позднее родилось Солнце и все его семейство. Именно в звездах-гигантах возникали тогда из атомов гелия атомы углерода. Это произошло более семи миллиардов лет тому назад. Из звезд атомы углерода потом попали в межзвездное пространство. Там они смешались с межзвездным веществом, из которого позднее возникли полимерные цепи, включая и создание нашей Солнечной системы. Таким образом, углерод основа жизни которая переместилась из недр старых красных гигантов на нашу планету, а отсюда в земные растения и, наконец, вместе с пищей — в человеческий организм. Именно тогда зародилась жизнь на Земле. Можно сказать, что без красных гигантов, существовавших семь миллиардов лет назад, на Земле не было бы углерода, а, следовательно, и жизни. Итак, с точки зрения астрономии нашими далекими предками являются именно красные гиганты. § 2. Теория строения органических соединений А. М. Бутлерова (окончание)Таким образом, с точки зрения теории А. М. Бутлерова существование изомеров — не загадочное явление, противоречащее представлениям людей об окружающем мире, а закономерный результат вариативности соединения атомов в молекуле. Очевидно, что способность атомов углерода соединяться друг с другом и образовывать «цепи» легко объясняет «неправильную» формальную валентность углерода в этане С2Н6 (формальная валентность 3), пропане С3Н8 (формальная валентность 8/3 ) и других органических соединениях. Структурные формулы, например бутана и изобутана, лишь подтверждают это. Различное количество атомов углерода в молекулах и их способность, соединяясь друг с другом, образовывать разные комбинации («скелеты» молекул) делают понятной причину многообразия органических веществ. Значение учения о строении органических соединений трудно переоценить. Теория А. М. Бутлерова объяснила кажущиеся противоречия в знаниях об окружающем мире, творчески обобщила достижения в области химии и представила качественно новый подход к пониманию строения и свойств веществ. Она указала направления и возможные пути получения новых необходимых людям лекарственных средств, синтетических красителей, полимеров и пластмасс, взрывчатых веществ и других соединений с заданными свойствами. 1. Каковы предпосылки возникновения теории химического строения органических соединений? 2. Установите параллели между теорией периодичности Д. И. Менделеева и теорией строения органических соединений А. М. Бутлерова. 3. Какую валентность имеет углерод в органических соединениях? 4. Каким свойством углерода объясняется то, что он является основным элементом живой природы — органогеном? 5. Приведите примеры взаимного влияния атомов в молекулах органических и неорганических соединений. 6. На примере открытия новых элементов и синтеза изомеров покажите, как достижения практических исследований становятся основой новых теоретических представлений. 7. Какова роль теории строения органических соединений А. М. Бутлерова в современной органической и общей химии? 8. Найдите в Интернете и распечатайте без подписей портреты Ф. А. Кекуле, Й. Я. Берцелиуса, А. М. Бутлерова, Ф. Вёлера. Обменяйтесь изображениями с одноклассником. Подпишите фамилии учёных под полученными портретами. Проведите взаимопроверку.
|
