Одним из главных препятствий, стоявших в начале нашего века на пути решения проблемы возникновения жизни, было господствовавшее тогда в науке и основанное на повседневном опыте убеждение в том, что органические вещества в природных условиях возникают только биогенно, то есть путем их синтеза живыми существами. Считалось, что представить себе естественное возникновение даже простейших организмов из неорганических веществ (углекислоты, воды, азота и т.д.) совершенно невозможно. Поэтому так важно было появление концепции А.И. Опарина, вступившей в противоречие с общепринятым тогда мнением. Он выступил с утверждением, что монополия биотического синтеза органических веществ характерна лишь для современной эпохи существования нашей планеты. В начале же своего существования, когда Земля была безжизненной, на ней осуществлялись абиотические синтезы углеродистых соединений и их последующая предбиологическая эволюция. Совершалось постепенное усложнение этих соединений, формирование из них индивидуальных фазовообособленных систем, превращение их в протобионты, а затем и в первичные живые существа.
Книга Опарина «Происхождение жизни» была опубликована еще в 1924 г., хотя пик исследований опаринской школы приходится на 50–60-е годы. Появление жизни он стал рассматривать как единый естественный процесс, который состоял из протекавшей в условиях ранней Земли первоначальной химической эволюции, перешедшей постепенно на качественно новый уровень – биохимическую эволюцию. По его мнению, этот процесс с самого начала был неразрывно связан с геологической эволюцией Земли. Поэтому Опарин предположил и экспериментально доказал, что под действием электрических разрядов, тепловой энергии, ультрафиолетовых лучей на газовые смеси, содержащие пары воды, аммиака, циана, метана и др., появились аминокислоты, нуклеотиды и их полимеры, которые по мере увеличения концентрации органических веществ в «первичном бульоне» гидросферы Земли возникновению коллоидных систем, так называемых коацерватных капель.
Согласно гипотезе Опарина, возникновение и развитие химической эволюции произошло в ходе образования и накопления в первичных водоемах исходных органических молекул. Весь дальнейший процесс ему представлялся следующим образом. Органические вещества сталкивались в сравнительно неглубоких местах первичных водоемов, прогреваемых Солнцем. Солнечное излучение доносило в то время до поверхности Земли ультрафиолетовые лучи, которые в наше время сдерживаются озоновым слоем атмосферы. В свою очередь ультрафиолетовые лучи обеспечивали энергией протекание химических реакций между органическими соединениями. Таким образом, в некоторых зонах первичных водоемов протекали случайные химические реакции. Большая их часть быстро завершилась из-за недостатка исходного сырья. Но в хаосе химических реакций произвольно возникали и закреплялись реакции циклических типов, обладавшие к самоподдержанию. Результатом этих реакций и стали коацерваты – пространственно обособившиеся целостные системы. Существенной их особенностью была поглощать из внешней среды различные органические вещества, что обеспечивало возможность первичного обмена веществ со средой. А уже функционировавший «естественный отбор выживанию» наиболее устойчивых коацерватных систем. Иными словами, первичная клеточная структура, описанная Опариным, представляла собой открытую химическую микроструктуру и уже была наделена к первичному метаболизму (обмену веществ), хотя еще не имела системы для передачи генетической информации на основе функционирования нуклеиновых кислот.
В ходе развивавшегося «естественного отбора» возникли важнейшие свойства жизни, отличающие ее от предыдущего этапа развития. Возникшие целостные многомолекулярные системы, фазовообособленные от окружающей среды определенной границей раздела, сохраняют с ней взаимодействие по типу открытых систем. Только такие системы, черпающие из внешней среды вещества и энергию, могут противостоять нарастанию энтропии и даже ее уменьшению в процессе своего роста и развития, что является характерным признаком всех живых существ.
Объяснение:
1. Составьте в молекулярном и ионном виде уравнения возможных реакций взаимодействия соляной кислоты со следующими веществами: оксидом натрия, гидроксидом кальция, кальцием, серебром, нитратом кальция. Обоснуйте ответ.
2НСl + Na2O(тв) = 2NaCl + H2O молекулярное
2Н(+) + 2Сl(-) + Na2O(тв) = 2Na(+) + 2Cl(-) + H2O ионное
2Н(+) + Na2O(тв) = 2Na(+) + H2O ионное сокращенное
2НСl + Са(ОН)2 = СaCl2 + 2 H2O молекулярное
2Н(+) + 2Сl(-) + Са(2+) + 2ОН(-) = Сa (2+) + 2Cl(-) + 2 H2O ионное
2Н(+) + 2ОН(-) = 2H2O ионное сокращенное
Примечание! гидроксид кальция взят в виде известковой воды
2НСl + Ca = СaCl2 + H2↑ молекулярное
2Н(+) + 2Сl(-) + Са(мет) = Сa (2+) + 2Cl(-) + H2↑ ионное
2Н(+) + Са(мет) = Сa (2+) + H2↑ ионное сокращенное
2НСl + Ag ---/> реакция не идет поскольку серебро расположено в ряду напряжений за водородом и не вытеснить водород из кислоты-неокислителя.
2Н(+) + 2Сl (-) + Ca(2+) + 2NO3(-) ---/---> реакция обратима и не идет до конца, поскольку все исходные ионы остаются в растворе.
2. Напишите уравнение реакций, при которых можно осуществить следующие превращения:
Азот → оксид азота (V) → азотная кислота → нитрат алюминия
N2 + O2 = 2NO↑ 2NO + O2 = 2NO2↑
4NO2 + 2H2O + O2 = 4HNO3
8Al + 30HNO3 =8 Al(NO3)3 + 3 N2O↑ + 15 H2O
3. Закончите молекулярные уравнения реакций и запишите соответствующие им полные и сокращенные ионные уравнения:
BaCl2 + 2AgNO3 = Ba(NO3)2 + 2AgCl↓
Ba (2+) + 2Cl(-) + 2Ag(+) + 2 NO3(-) → Ba (2+) + 2NO3(-) + 2AgCl↓
Cl(-) + Ag(+) = AgCl↓
2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O
2Na(+) + 2OH(-) + 2H(+) + SO4(2-) = 2Na(+) + SO4(2-) + 2H2O
H+ + OH - = H2O
4. Вычислите массу осадка, образовавшегося при взаимодействии 4 г сульфата меди (II) с гидроксидом калия.
Запишем уравнение реакции
4 г
CuSO4 + 2 KOH = Cu(OH)2↓ + K2SO4
По условию задачи масса сульфата меди (II) вступившей в реакцию 4 г. Очевидно масса гидроксида калия достаточна для взаимодействия с сульфатом меди
M(CuSO4) = 160 г/моль. n(CuSO4) = 4 г : 160 г /моль = 0,025 моль.
По уравнению реакции n(CuSO4) = n Cu(OH)2
Молярная масса Cu(OH)2 равна 98 г/моль.
Тогда масса осадка гидроксида меди(II) составит 98 г/моль х
0,025 моль = 2,45 г