Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Свидетельство о публикации

Автоматическая выдача свидетельства о публикации в официальном СМИ сразу после добавления материала на сайт - Бесплатно

Добавить свой материал

За каждый опубликованный материал Вы получите бесплатное свидетельство о публикации от проекта «Инфоурок»

(Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-60625 от 20.01.2015)

Инфоурок / Химия / Другие методич. материалы / «ЖАЛПЫ ХИМИЯ ТЕОРИЯСЫ БОЙЫНША ҰБТ-ҒА ДАЙЫНДЫҚ» АТТЫ ҚОЛДАНБАЛЫ КУРС БАҒДАРЛАМАСЫ
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 28 июня.

Подать заявку на курс
  • Химия

«ЖАЛПЫ ХИМИЯ ТЕОРИЯСЫ БОЙЫНША ҰБТ-ҒА ДАЙЫНДЫҚ» АТТЫ ҚОЛДАНБАЛЫ КУРС БАҒДАРЛАМАСЫ

библиотека
материалов

hello_html_50e507e0.gifhello_html_m2fdca9b6.gifhello_html_63efccd6.gifhello_html_21ee7fc0.gifhello_html_3fb5551f.gifhello_html_m55b34ddb.gif«ЖАЛПЫ ХИМИЯ ТЕОРИЯСЫ БОЙЫНША ҰБТ-ҒА ДАЙЫНДЫҚ» АТТЫ ҚОЛДАНБАЛЫ КУРС БАҒДАРЛАМАСЫ


ТҮСІНІК ХАТ

Бұл бағдарлама 11 - сынып оқушыларының жас ерекшеліктерін және химия пәні бойынша білім, біліктіліктерін есекере отырып химия пәнін қосымша оқытуға арналған. Бағдарлама негізінде химиялық элементтердің тіршіліктегі орны туралы айтылмақшы. Негізгі оқу бағдарлама бойынша органикалық химияға «көміртектің органикалық қосылыс» тарауына барлығы 14 сағат бөлінген. Бұл сағат саны органикалық химияның негізін құрайды, ал ұсынылып отырған бағдарламада химияны биологияға қолданудың маңызды нәтижелерін айқындап, тіршілік химиясы саласындағы көңіл аударарлық қандай болашағының бар екендігін көрсетеді.

Биологиялық актив молекулаларының біршама күрделі формулалары материалды баяндаудың алғашқы қадамдарына қиындық келтірмеу үшін курста жай қосылыстар мен микроэлементтер әрекетінің химизмін мұқият қарастырмай-ақ, олардың роліне шолу жасалды. Оқушылар органикалық қышқылдардың, көмірсулар, ақуыздар туралы мәліметтер алып олардың структуралық құрылымына шолу жасайды.

Қазіргі заманғы биохимия бірсыпыра шектес ғылымдарға, соның ішінде медицинаға, барған сайын ықпалын күшейте түсуде. Сондықтан, курс бағдарламасында дәрумендер әрекетінің механизміне, антителдер мәселесіне, химиотерапия міндеттеріне назар аударылды. Соңғы тарауларда фотосинтез процестері сипатталып, тіршіліктің Жерде пайда болу процестерінің химиялық жағы қазіргі кездегі көзқарас қарастырылды.

Курстың принциптері мен міндеттері

Курс негізіндегі принциптер:

-«Химия мен биологияның бір тұтастығы»

-оқушылардың жас ерекшелігіне сәйкестігі.


Бағдарламаның міндеттері:

-оқушының пәніне қызығуын арттыра отырып, тіршілікке қажет элементтердің сырын білдіру, ойды жинақтауды, өз бетімен ізденуін қалыптастыра отырып білімін дамыту;

-интелектуалды және практикалық білімі мен дағдысын қалыптастыру;

-ғылыми зерттеу ізденісін, коммуникативті дағдасын, топпен жұмыс істеу қабілетін дамыту;

-химияның пәндік мүмкіндіктерін пайдаланып оқушыларға кәсіптік бағдар беру.

Оқу процесін ұйымдастыру

Курс бойынша оқу процесті ұйымдастыруда келесі негізгі принциптер енгізілді:

  • Курсқа қызығушылықты арттыру;

  • Белсенді қатысу;

  • Еркіндік және диалогқа дайындық;

  • Өз ойына сеніммен қарау.

Әдістер:

  • Зерттеушілік – ізденіс;

  • Ғылыми жұмыс және бағдарламалар;

Жұмыс түрлері:

  • Әңгіме, семинарлар, конференция, теориялық сабақтар (дәрістер), есептер шығару.

Бағалау барасы:

  • Материалдың дұрыстығы, әрі сапалы баяндалу;

  • Ұғымдар мен заңдылықтардың толық ашылуы;

  • Химиялық терминдердің дәл қолданылуы;

  • Дербес жауап;

  • Материалдық логика;

  • Дәлелді баяндау және өзіндік икемділік.

Күтілетін нәтижелер:

1. Сабақта алған білімдерін күнделікті өмірде қолдана біледі.

2.Тіршілікке қажет элементтердің сырын біледі.

3. Химиялық, биологиялық тақырыпта шығармашылық жұмыстарды орындай алады.

4. Танымдық қабілеттері дамиды.

5. Экологиялық мазмұны бар есептерді шеше біледі.


Бағдарламаның мазмұндық бөлігі

Тіршілік химиясы

11-сыныпқа арналған арнайы курс бағдарламасы

Барлығы 34 сағат, аптасына 1 сағат

сабақ

Сабақ тақырыбы

Сағат саны


І тарау. Тіршілік химиясы

8

1

Химияның негізгі сатылары .Жаңа ғасырдағы химия

1

2

Атомдар және молекулалар

1

3

Реакциялар және тіршілік

1

4

Организмдер құрлысының биохимиялық тұрғыдағы бірлігі

1

5-6

Организмдердің элементтік құрамы

2

7-8

Микроэлементтер мен олардың өсімдіктер мен жануарлардың дамуындағы ролі

2


ІІ тарау.Тіршлік элементтері

13

9

Күкірт .Тіршілікке маңызы.

1

10

Фосфор. Тіршілікке маңызы

1

11

Азот. Тіршілікке маңызы

1

12

Темір. Тіршілікке маңызы

1

13

Мыс. Тіршілікке маңызы

1

14

Натрий .Алу жолдары, тірі ағзалардың дамуына натридің маңызы

1

15

Калий .Алу жолдары, тірі ағзалардың дамуына калий маңызы

1

16

Кальций. Маңызы. Жерде тіршіліктің пайда болуы, ағзаға кальций қажеттілігі.

1

17

Магний .Маңызы. Жерде тіршіліктің пайда болуы, ағзаға магнийдің қажеттілігі.

1

18

Кобальт. Тіршілікке маңызы

1

19

Хлор. Тіршілікке маңызы

1

20

Иод. Тіршілікке маңызы

1

21

Марганец. Тіршілікке маңызы

1


ІІІ тарау. Құрамында сутек, көміртек және оттек болатын тіршілік үшін маңызды молекулалар.

8

22-23

Химиялық байланыс

2

24

Биологиялық маңызды қосылыстардың көпшілігі неліктен үлкен молекулалы қосылыстар қатарына жатады

1

25-26

Құрамында сутек және оттек болатын тіршілік үшін маңызды молекулалар. Су-тіршілік заты

2

27

Көміртегі-қосылыстардың химиясы

1

28-29

Биологиялық маңызды қосылыстар. Майлар.Көмірсулар.

2


ІҮтарау. Көміртегі, сутегі, оттегі, азот, күкірт бес элементтерінен не алуға болады?

5

30

Амин қышқылдарының құрамы, мен құрылысы

1

31

Амин қышқылдарының қасиеттері

1

32

Тіршілік пайда болғанға дейінгі Жер химиясы«Биохимиялық машаналар детальдары» қалай пайда болды

1

33

Тіршілік химиясы. Конференция

1

34

Медицина және биохимия.Жоба қорғау

1


Қолданылған әдебиеттер:

1. Л.А. Николаев. Тіршілік химиясы. «Мектеп» баспасы-Алматы, 2005

2. Химия мектепте. Республикалық әдістемелік журналдар.2014-2015

3. Химик анықтамалығы. Республикалық әдістемелік журналдар.2014-2015

4. Ғаламтордан материалдар











1 – САБАҚ

«Жаңа ғасырдағы химия»

Химия ғылымының тарихы.


Химия да басқа ғылымдар тәрізді адамзат қоғамының материалдық мұқтажынан туған. 18 ғасырдың ортасына дейін химия ғылым деп есептелмеген, ол кәсіптік, шеберлік ретінде ғана танылған. Көп ғалымдар химия әдістерін металлургияда, шыны, бояу өндіруде, дәрі жасауда қолданған. Орта ғасырлардағы химияның даму кезеңі алхимия дәуірі деп аталады. Алхимиктер жай металдың қасиетін өзгетіп, оны алтынға айналдыруға болады, ол үшін «философия тасын» табу керек, өйткені ол кез-келген металды алтынға айналдырады деген. Алхимиктер еңбектері нәтижесінде көптеген маңызды заттар (қышқылда, тұздар, сілтілер, элементтер т.б.) алу әдістері табылады. Ағылшын ғалымы Р.Бойль (1661) алхимия қағидаларына қарсы шығып, химияны ғылыми жолға қоюға тырысты, химиялық элементке алғаш дұрыс анықтама берді. Ол затты ұсақтап бөле берсе құраушы элементтерге жететінін айтты, эксперимент арқылы анализ бен синтездің мәнін дәл анықтады, бірақ сол кезде кең тарағана флогистон теориясының (1700) негізі қате болды. Бұл теория бойынша заттың жануы денеде алғаштан болатын жанғыш зат флогистонға байланысты. 1756 ж. М.Б. Ломоносов, кейін А.Лавуазье реакцияға қатысқан заттардың масса сақталу заңын ашып, химияны сапалық ңылымнан сандық (өлшемдік) ғылымға айналдырды. 19 ғасырда ғана атом-молекула ілімінің (С.Кааиццарро, А.Авогардо) негізгі қаланды, атомдық салмақтың (Дж.дальтон), құрам тұрақтылық заңы мен еселі қатынас заңы ашылуының үлкен маңызы болды. 19 ғасырдың бас кезінде электр тогы көмегімен күрделі заттарды ыдырату арқылы сілтілік және сілтілік-жер металдар алынды. Элементтер туралы ұғым, атом-молекула теорияның қалыптасуы өсімдік пен жануарларға тән заттарда зертеуді қажет етті, сөйтіп органикалық химия қалыптаса бастады. Органикалық заттар жайлы мәліметтердің жиналуы олардың химия табиғатын тануға көмектесетін теориялардың (унитарлы теория, типтер т еориясы, радикалдар теориясы) шығуына себеп (1857) болды. 1857 ж. Ф.А.Кекуленің көміртек атомының 4 валентті екендігін табуы, соған байланысты көміртекті тізбектердің түзілу мүмкіндігінің анықталуы органикалық заттардың изомериясын түсініп, оны алдын-ала болжауға мүмкіндік туғызды, сонымен қатар реакция бағытын, механизмін біліп, жаңа заттарды синтездеуді белгілі жоспармен жүргізуді іске асырды. Д.И. менделеевтің периодты заңды ашуы (1869) химия ғылымының аса көрнекті табыстардың бірі болды. Элементтердің периодты системасы ғылым жүйесін анфқтап, олардың өзара байланысын ашты. Химия осы кезде де периодты заң негізінде дамып келеді. 19 ғасырдың 70 жылдарынан бастап органикалық синтез күшті дамыды, химиялық құрылыс теориясы одан әрі дамып стереохимиялық көзқарас қалыптаса бастады. Бұрын белгілі электрохимиялық процестер, термохимиялық құбылыстар, химиялық тепе-теңдік ұғымдары жайындағы зерттеулердің нәтижесінде химиялық термодинамиканың негізі қаланды. 19 ғасырдың аяғы мен 20 ғасырдың басында атомның күрделі құрылысының табиғаты анықталып, химиялық байланыстың электрондық теориясы құрылды.

Химия – жаратылысты зерттейтін ғылымдардың бірі.

Жаратылыс дейтініміз – бізді айнала қоршаған материялық дүние. Бұл материялық дүние адам баласының сана – сезімінен тыс, оған тәуелсіз, өз бетімен жасап тұрған объективтік болмыс, материя дейтініміз, ол біздің сезім мүшелерімізге әсер ету арқылы түйсік туғызушы; материя дейтініміз бізге түйсік арқылы берілетін объективтік болмыс.

Материя әрдайым қозғалыста болады. «Қозғалыс – материяның бар екендігінің түрі. Еш жерде, еш уақытта қозғалыссыз материя болған емес, болуы де мүмкін емес...» (Ф,Энгельс ).

Химия материя қозғалысының химиялық түрін зерттейді, яғни зат негізінен өзгеріп, бір заттан екінші жаңа зат түзілуіне байланысты туатын материя қозғалысының түрін зерттейді.

Сонымен, химия – заттардың бірі –біріне айналып өзгеруін зерттейтін ғылым. Химия заттардың құрамын, құрылысын, қасиеттерін, химиялық өзгерістерін, өзгеріс жағдаын, әрі өзгерістермен қабат болатын құбылыстарды зерттейтін ғылым.


Жаңа заман мамандары.


Қазіргі заман мамандарын қалыптастыру бүгінгі уақыттың ең өзекті мәселесі. Біз осы қазіргі заман маманы дегенде кімдерді және нені ойға аламыз. Осы сұраққа өзімізді қоршаған ортадан ондаған индивидтермен тұлғалар, әлеуметтік топтар бойынан іздеп көрсек. Сонымен жаңа заман мамандары деген кімдер?

Қазіргі заман мамандарына өзіміздің химия факулттеті даярлап шығаратын мынадай маман иелерін жатқызуға болады, олар: мұңай химиясы, химиялық криминалистикалық және экологиялық экспертиза, органикалық заттардың және материалдың химиялық технологиясы, мұнай, газ және көмірдің технологиясы, бейорганикалық қоысылыстардың химиялық технологиясы, пиротехникалық құралдар мен қопарылғыш заттардың химиялық технологиясы, полимерлерді өндіру мен өңдеудің химиялық технологиялық, химиялық электр технологиясы және плазмохимия мамандықтары.

Мұнай химиясы мұнайдың құрамын зерттейді, ғылыми жұмысымен айналысады. Осы мамандықтың иелері көптеген мұнай шығаратын кен орындарында жұмыс істейді.

Химиялық, криминалистік және экологиялық экспертиза. Өлген адамның денесін зерттеп, экспертиза жүргізеді. Олар көбінесе қылмыс саласында жұмыс істейді. Химия факультетінің мамандары қазіргі заман талабына сай әр түрлі жоғары жұмыс орындарында, өнеркәсіптерде және ғылымның әр түрлі саласында, аналитикалық және кедендік экспертиза қызметінде, сонымен бірге жоғары және орта білім саласында ойдағыдай еңбек ете алады.



Ғылымдағы жетістіктер. Ұлы ғалымдар және олар ашқан жаңалықтар.


Егемен Қазақстанда ғылым мен техниканы дамытуға, соның ішінде ғалым еңбегінің мәртебесін арттыру мәселесіне үлкен назар аударылып отыр. Президент Н.Назарбаевтың тарапынан 2007 жылдан бастап ғылым мен техниканы саласындағы Қазақстан Республикасының Мемлекеттік сыйлығының мәртебесі, сонымен қатар, құндылық мазмұны едәуір өсті. Ол тұңғыш рет Президенттің жарлығымен Тәуелсіздік күні қарсаңында тапсырылатын болады. Осы жылдан бастап Мемлекеттік сыйлық бұрынғыдай алты жұмысқа емес, үш жұмысқа беріледі.

Аталған сыйлық ғылым мен техника қайраткерлерінің еңбегін қоғам мен мемелекет алдында жоғары бағалау болып табылады және Қазақстан республикасы азаматтарына: республиканың экономикалық және әлеуметтік дамуын айтарлықтай жеделдетуге, қазақстандық ғылым мен техниканың әлемдегі озық жетістіктер деңгейіне шығуына әкелетін іргелі және қолданбалы зерттеулер саласындағы аса үздік нәтижелері; қоғамға кеңінен танылған бір саладағы ірі жаңалықтар, монографиялық мен ғылыми жұмыстары;

Техниканың, материалдар мен технологиялардың әлемдік баламалары немесе одан доғары деңгейдегі жаңа түрлерін әзірлегені және өндіруді ұйымдастырғаны;

Мемлекеттік құпияларға қатысты мәліметтері бар экономиканың түрлі салаларында технологиялық үдерістер, жаңа бұйымдар жасағаны және өндегені үшін беріледі.

Мемлекеттік сыйлықтың лауреаты атағына Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің математикалық модельдеу кафедрасының профессоры, ҚР ҰҒА академигі, физика-математика ғылымдарының докторы Мұхтарбай Өтелбаев «Спектрлік теория және оның қолданыстары» атты жұмыс йиклы бойынша, яғни теориялық физика мен механика, дифференциялық теңдеулер теориясы, есептеу математикасының маңызды есептерінің бірқатарын шешуге арналған жұмыстары үшін ие болды. Автор тарапынан қарастырылып отырған есептерді локализациялау туралы жалпы идеяны біртіндеп және тапқырлықпен іске асырудың нәтижесі болып табылатын, дифференциал операторлардың спектрлікқасиеттерін зерттеудің жаңа әдістері негізделген еді.

Сонымен бірге, Мемлекеттік сыйлыққа С.М.Әдекеновтің, Қ.И.Итжанованың, А.Д.Кагарлицкийдің, М.Н.Мұхаметжановтың, Қ.Мұсылманбековтің, Қ.Д.Рахымовтың, В.Б. Сиротаның, Қ.М. Тұрдыбековтың «Қазақстанда табиғи сескивитерпенді лактондар химиясын зерттеуді, олардың негізінде дәрілік заттар жасауды бірегей отандық фитопрепараттардың өнеркәсіптік өндірісін ұйымдастыруды дамыту» деген тақырыппен «Фитохимия» ғылыми-өндірістік орталығы АҚ ұсынған жұмыс ие болды.

Нобель сыйлығының лауреаттары

Қазіргі күні Нобель сыйлығы өте беделді де бағалы сыйлық. Бұл сыйлық тек осы сала ғалымдарына ғана емес, бүкіл адамзатқа таныс. Статус бойынша бір салада сыйлық үш адамнан көпке берілу мүмкін емес, сондықтан үміткерлердің азғантайлары ғана сыйлық ала алды.

1901 ж. Рентгенге өзінің атымен аталатын сәулені ашуы үшін физиктердің арасында бірінші болып Нобель сыйлығы берілді.

Рентгеннің ғылыми зерттеулерді электромагнетизмге, кристаллдар физикасына, оптикаға, молекулалық физикаға арналады.

1934 Нобель сыйлығымен мария Складовская Кюри марапатталды. Ол көптеген радиоактивті металлдарды зерттеп, олардың қасметтерін оқыды.



2 – САБАҚ

Атомдар және молекулалар

Молекула ұғымы ғылымға 1860 ж. енгізілген. Молекуланы тәжірибе жүзінде 1906 ж. француз ғалымы Жан Перрен броундық қозғалысты зерттеу кезінде дәлелдеген. Молекула құрамында бір (инертті газдар), екі (H2, O2, N2, CO, т.б.), үш (O3, N2O), сондай-ақ жүздеген, мыңдаған, тіпті одан да көп атомдар (полимер, ақуыз, т.б.) болады.

Халықаралық Карлсруэ Конгресінде 1860 жылы молекулалар мен атомдар анықтамалары қабылданды. Молекулалардың химиялық қасиеттері бар барлық химиялық заттар, ең аз бөлшектер ретінде анықталды.

Молекулалары бір атомнан тұратын заттар үшін (мысалы, инертті газдар) молекула ұғымы мен атом ұғымы сәйкес келеді.

Молекула құрамы брутто-формула 2O, CH4, HNO3) арқылы көрсетіледі. Органикалық қосылыстардың классикалық құрылыс теориясы молекуланың құрылысын атомдар арасындағы тізбекті және байланыс тәртібін көрсететін құрылымдық формуламен өрнектеуге мүмкіндік берді. Эмпирикалық формулалары бірдей молекулалардың құрылысы әр түрлі және түрлі қасиеттерге ие болуы мүмкін. Молекуланың көптеген қасиеттері оның симметриясына тікелей байланысты болады. Молекула энергиясы ондаған және жүздеген кДж/мольмен есептелетін квантталған құраушылардан – электрон қозғалысының энергиясынан, атом ядроларының тербелмелі қозғалысының, сондай-ақ бүтіндей молекуланың кеңістікте ілгерілемелі және айналмалы қозғалысының энергияларынан құралады. Қандай да бір электрондық күйдегі молекуланың орнықтылығы ядролардың тербелмелі қозғалысының потенциалдық энергиясы минимумының болуына байланысты анықталады.

Молекула — электрбейтарап жүйе. Егер молекулада оң және теріс зарядтардың “ауырлық центрі” сәйкес келмесе, онда молекула полюсті және олардың меншікті электрлік дипольдік моменті болады. Молекула сыртқы электр өрісінде дипольдік моментке ие болу қасиетімен сипатталады. Молекулалардың басым көпшілігі диамагнитті, яғни тұрақты магниттік моменті болмайды; олардың магниттік алғырлығы теріс. Парамагнитті молекула тұрақты магниттік моментінің болуымен сипатталады. Парамагниттік қасиет молекуланың құрамында жұпталмаған электрондардың болуымен байланысты; олардың магниттік алғырлығы оң болады. Молекула туралы көптеген ақпарат оптикалық, мессбауэрлік, фотоэлектрондық, ядролық магниттік резонанс, ядролық квадрупольдік резонанс спектроскопиялары, сонымен қатар кванттық химия және химиялық әдістер Молекула — электрбейтарап жүйе. Егер молекулада оң және теріс зарядтардың “ауырлық центрі” сәйкес келмесе, онда молекула полюсті және олардың меншікті электрлік дипольдік моменті болады. Молекула сыртқы электр өрісінде дипольдік моментке ие болу қасиетімен сипатталады. Молекулалардың басым көпшілігі диамагнитті, яғни тұрақты магниттік моменті болмайды; олардың магниттік алғырлығы теріс. Парамагнитті молекула тұрақты магниттік моментінің болуымен сипатталады. Парамагниттік қасиет молекуланың құрамында жұпталмаған электрондардың болуымен байланысты; олардың магниттік алғырлығы оң болады. Молекула туралы көптеген ақпарат оптикалық, мессбауэрлік, фотоэлектрондық, ядролық магниттік резонанс, ядролық квадрупольдік резонанс спектроскопиялары, сонымен қатар кванттық химия және химиялық әдістер көмегімен алынады.көмегімен алынады.

Атом бүтіндей алғанда зарядсыз, бейтарап бөлшек. Ол ортасында өзінен радиусы 104 -105 есе кіші көлемді алып жатқан оң зарядты ядродан және оны айнала қозғалып жүрген теріс зарядты электрондардан тұрады. Атом өзінің сыртқы бір немесе бірнеше электрондарын жоғалтқанда оң, ал сырттан электрон қосып алғанда теріс ионғаайналады. Атомның сызықтық өлшемдері ~ 10-8 см, көлденең қимасының ауданы ~10-16 см2, көлемі ~10-24 см3. Борлық атом теориясында ең қарапайым атом – сутегі атомы. Оның радиусының дәл белгілі бір мәні бар және ол мүмкін болатын ең кіші айналу орбитасының радиусы шамасына тең: a=0.53 * 10−8 см (дәлірек, 0.52917*10-8 см). Атомның массасы, негізінен оның ядросының массасына тең және ол массалық санға (А), яғни протондар меннейтрондардың жалпы санына (нуклондардың жалпы санына) пропорционал болып ұлғаяды. Өйткені атомдағы электронның массасы (0.91*10-20 г) бір протонның немесе нейтронның массасынан (1.67*10-24 г) 1.840 есе аз. Сондықтан атомның ауырлық центрі ядроға дәлдей келеді. Атом массасы ядро массасымен ондағы электрондар массаларының дәл қосындысына тең емес. Олардың арасындағы айырым атомның байланыс энергиясын анықтайды. Атомның ішкі энергиясының тек дискретті (үздікті) мәндері болады. Оның ең төменгі деңгейі атомның негізгі күйі E1 (ол ең тұрақты, шексіз ұзақ өмір сүретін күйі), ал жоғарғы энергия деңгейлері қозған күйлер Еі (і=2, 3, …) деп аталады, (ол аз өмір сүреді). Қозған күйден ~10-8 сек. ішінде атом негізгі күйге ауысып отырады. Осындай ауысу кезінде атомға осы екі деңгейінің айырымына тең (=Eν-E1, мұндағы h – Планк тұрақтысыν – ұшып шыққан сәуле квантының жиілігі) сырттан энергия берілуі не шығарылуы шарт. Атом энергиясының дискретті квантталуы оның құрамындағы бөлшектердің толқындық қасиетінің болуынан. Атомның осындай қасиеттерін кванттық теория ғана толық түсіндіре алады. Бұл теория бойынша атомдағы электронның күйі 4 кванттық санмен анықталады. Олар: электрон энергиясын анықтайтын бас кванттық сан (n), атомның осындай импульс моментін анықтайтын орбиталық кванттық сан (l), ал (l)-дың берілген оське түсірілген проекциясын анықтайтын магниттік кванттық сан (m) және электронның ішкі спинін анықтайтын кванттық сан (ms).[1]

Осы 4 кванттық сан мен Паули принципі атомдағы электрондардың барлық күйлерін сипаттайды. Сонымен бірге кванттық теорияда микробөлшектердің сол 4 кванттық сан анықтайтын күйлерін толқындық функциямен (φ) өрнектейді. Ол функцияның квадраты (|φ|2) бөлшектердің кеңістік нүктелерінде болу ықтималдығын білдіреді. Кеңістіктегі электрон бұлтының тығыздығы осы ықтималдыққа пропорционал. Кванттық сандардың мәндеріне сәйкес атомдардағы қабықшалар мен қабаттар рет-ретімен толтырылып отырады. Осылайша элементтердің Менделеев кестесіндегі орны анықталады. Алдымен ең кіші n=1 қабат толтырып, онда болғаны 2 электрон ғана орналасады. Онан кейін n=2 қабат толтырылғанда ядроның заряды өсуіне сәйкес қабаттар ядроға жақындай түседі. 1-қабат 1s қабықшадан, 2-қабат 2s, 2pқабықшалардан, 3-қабат 3s, 3p, 3d қабықшалардан, т.с.с. тұрады. Әр қабат элементтің периодын анықтайды. Осы период элементтердің химиялықоптикалық,электрлік, және магниттік қасиеттерінің қайталану периоды болып табылады. Осы периодтылық атомның ең сыртқы электрон қабықшаларының қасиетімен анықталады. Мұндай периодтылық иондар қасиетінде де сақталады.

Атомның орбиталарында 2 не одан да көп электрондар қозғалып жүрсе, онда мұндай күрделі атомдардағы электрондардың өзара әсерлесуін де еске алу керек. Ол әсерлесулер тек электр статикалық ғана емес, орбиталық магниттік моменттер мен бөлшектердің өзінің ішкі магниттік моменттері де өзара әсерлесуі мүмкін. Мысалы,гелий атомындағы 2 электронның негізгі күйдегі әсерлесу энергиясы 78.98 эВ. Көп электронды атомдар құрылысын зерттегенде бұларды есепке алып отырады. Сонымен бірге әр электронның орбита бойымен қозғалысында туатын электр магниттік өрісі мен электронның ішкі магниттік моменттерінің әсерлесуі де қосымша байланыс энергиясын тудырады. Осының нәтижесінде атом спектрлерінде нәзік түзілісті, ал электрон мен ядроның магниттік моменттерінің өзара әсерлесуінен аса нәзік түзілісті көреміз. Қазіргі замандағы кванттық электр динамикасында атом электрондарының вакуум құрамындағы виртуалды бөлшектермен әсерлесуін де есептеп атом құрылысының мұнан да күрделі екеніне көз жеткізуге болады.

Периодтық жүйе периодтық заңның құрылымдық кескіні. Ол 7 периодтан 8 топтан тұратын кесте. Периодтар үлкен және кіші болып бөлінеді. Алғашқы үш период кіші периодтар, олар бір қатардан ғана тұрады, ал үлкен периодтар екі қатардан тұрады.

Бір периодта орналасқан элементтердің энергетикалық деңгейлерінің саны бірдей болғанымен, олардың ядро зарядтарының артуына байланысты ядроның электронды тарту күші артады, сондықтан атом радиустары солдан оңға карай кемиді.

Периодтарда солдан оңға қарай сыртқы қабаттағы электрондар саны біртіндеп артады, бұл металдық қасиеттің біртіндеп әлсіреп, бейметалдық қасиеттің артуына әкеп соғады.



3 – САБАҚ

Реакциялар және тіршілік

Тіршілік өзі қалай дамыды? Тірі затты құрайтын элементтер бір-бірімен қалай бірікті? Қазіргі таңда бұл сұрақтар бойынша дәйекті жорамал құруға мүмкіндік беретін мәлімет көп және жеткілікті. Тіршіліктің пайда болуы жайлы теорияны Пфлюгер, Дж. Холдейн және Р. Бейтнер ұсынды. Бірақ толық түрде бұл теория биохимик, академик А.И.Опариннің 1924 жылы жазылған “Тіршіліктің пайда болуы” деген еңбегінде қарастырылды. Бұл теория бойынша тіршіліктің пайда болуы – Жердегі ұзақ эволюцияның - алдымен атмогидросферадағы химиялық, одан кейін биологиялық эволюциялардың нәтижесі. Бұл концепция қазіргі кезде ғылыми ортада ең танымал. Сондай - ақ көрсетілген тұжырым ғалымдардың басым көпшілігімен мақұлданған.

Жер бетіндегі тіршілік жоғары саналы жануарлар, қарапайым жалғыз клеткалы организмдерден бастап, түрлі вирустар болып табылатын жалғыз белокты молекулалардан құралған нысандардан құралған. Вирустар инертті кристалдық нысанда немесе қозғалмалы жағдайда өмір сүреді. Белоктық молекуланың өзі болса, оларға қарағанда қарапайым бөліктерден – бір-бірімен түрлі химиялық байланыстар арқылы байланысып, амин қышқылдарын құрайтын көміртегінің, сутегінің, азоттың, оттегінің, қосылыстарынан тұрады.

1953 жылы С.Л.Миллер мен Г.К. Юри деген америкалық ғалымдар Опариннің теориясы негізінде жасанды атмосферамен бірінші болып тәжірибе жасады. Олар Жердің алғашқы атмогидросферасының құрамында болған сутегі (H2), метан (CH4), аммиак (NH3) пен су буының (Н2О) қоспасынан амин қышқылын алды. Газдардың бұл құрамы вулкан газдарының құрамдарына толық сәйкес келетіндігі белгілі. Газдардың осы қоспасына күшті электр тоғы беріліп, содан соң конденсациялады. Алынған сұйықтың құрамынан амин қышқылдары, түрлі көмірсутегілер мен тірі материяға тән компоненттер табылды. Басты факторлардың бірі тотығу - қалпына келу үрдістері белсенді жүруіне мүмкіндік беретін бос оттегінің болмауы және энергияның жеткілікті мөлшері еді.

Осындай тәжірибелерді ҚСРО мен Жапонияның ғалымдары да қайталады. Нәтижесінде Жердің алғашқы атмосферасында амин қышқылдарының синтезделуінің мүмкін болғандығы дәлелденді. Бастапқы газдардың түрлі вариациялары мен энергияның көздері синтезделу реакцияларының нәтижесінде түзілген өнімдердің арасында көптеген табиғи амин қышқылдары –лейцин, изолейцин, серин, треонин, аспарагин, лизин, фенилаланин, және тирозин табылды. Синтезделіп алынған амин қышқылдарының ішінде қазіргі кездегі тіршілік иелерінің құрамына кірмейтін түрлері де болды.

Жоғары молекулалы қосылыстарды құрайтын мономерлердің синтезделу реакцияларына қажетті энергия көздері болып электр разрядтары табылуы мүмкін. Қазіргі кезде Жерде әрбір секунд сайын мыңнан аса найзағай жарқылы байқалады. Әлі толық суынып бітпеген Жерді қоршап тұрған бу секілді алғашқы гидроатмосферада мұндай найзағай жарқылдары қазіргі кездегіден әлдеқайда көп болған болуы да мүмкін. Бұл кездегі энергия алғашқы мұхиттың үстінде бөлініп, синтезделу өнімдерінің суда еріп кету ықтималдылығы жоғары.

Бізді қоршаған тіршіліктің барлық түрлері небәрі азғана мономерлер блогынан (төменгі молекулалы қосылыстар) тұрады. Ол 20 амин қышқылдарынан (белок молекулаларын құрайтын), 5 азотты қосылыстардан (нуклеин қышқылдарының құрамдас бөліктері), энергияның қайнар көзі - глюкозадан, клетка мембраналарын құрайтын құрылыс материалы және энергия сақтаушы- майлардан тұрады. Кез келген тірі организмнің биохимиялық құрылысын небәрі 29 мономер сипаттайды.

Көміртекті қосылыстар “бастапқы сорпа” түзгеннен кейін, биополимерлер – өздерін - өздері көбейту қасиеттері бар белоктар мен нуклеин қышқылдарының түзілу мүмкіндігі пайда болды. Биополимерлер түзілуге қажетті концентрациялы заттар Күн сәулесімен қыздырылған сулардағы минералдық бөлшектерде, мысалы, саз немесе темір гидрооксидтеріне шөккен органикалық заттар есебінен пайда болуы мүмкін. Сонымен қатар, органикалық заттар мұхит бетінде жұқа пленка түзіп, олар жел мен толқын арқылы жағалауларға жинақталуы ықтимал.

Заттардың концентрациялануы коацерваттық, яғни қоршаған ортамен диффузиялық түрдегі зат алмасу арқылы байланысатын құрылымдарды, тамшыларды түзуі мүмкін. Коацерваттық тамшыларды лабораториялық жағдайда да алуға болады. Мысалға Опарин әртүрлі полимерлерден осындай тамшыларды алған. Коацерваттық тамшылар ұқсас қосылыстарға өзінен өзі бөлінеді. Бұл қосылыстар белгілі бір массаға жеткенге дейін ғана өмір сүре алады. Массаның көбейуі және қарапайым реакцияларды катализациялауға деген мүмкіндігі, полимерлерге тән болып келетін суспензиялар мен микросфераны бөліп тұратын шекараның нығаюына әсер етеді.

Органикалық заттарды құрайтын негізгі химиялық элементтер жоғарыда айтылып кеткендей, көміртегі, оттегі, сутегі және азот болып табылады. Яғни олар гидроатмосфераның бастапқы құрамындағы химиялық элементтер. Осы төрт элемент органикалық заттардың 99% құрайды. Осылармен қоса органикалық заттардың құрамына күкірт, фосфор және аздаған мөлшерлерде жиырмаға жуық элементтер кіреді. Болжанып отырғандай, осы ондаған элемент белок - полимерлердің құрамына кіріп, бастапқы мұхиттың жағалауларында органикалық заттардың жиналуы кезінде биологиялық реакциялардың катализаторы болған. Бұл құрамдас элементтер қосылыстардың көптеген түрін құрайды.

Сандық мөлшермен алғанда биотаның құрамына кіретін химиялық элементтердің жалпы құрамы теңіз суының құрамына жақын. Биотаның құрамында тек тірі жәндікке ғана тән бір де бір элемент жоқ, сондай – ақ бейорганикалық материяда кездеспейтінде бір де бір элемент жоқ. Биотаның құрамындағы заттардың химиялық құрылысы гидросфера, атмосфера және литосфераның жоғарғы қабатының химиялық құрамынан сұрыптау мен негізгі компоненттерді ұйымдастыру бойынша өзгешеленеді. Қазіргі кездегі белок молекулаларын құрайтын 20 амин қышқылдары миллиондаған жылдар бойы эволюция процесінің барысында сұрыпталып, қалдырылған. Басқа амин қышқылдарының жиынтықтарының кодтары жойылып, оларға сәйкес эволюциялық линиялар бірте-бірте жойылып кеткен.

Тіршіліктің басы қашан басталады”, деген сұраққа жауап беру үшін, “тіршілік дегеніміз не” деген сұраққа жауап беруіміз керек. Тіршілік дегеніміз - “кез келген организмнің өзінің орнына ұрпақ қалдыру, өзгеру және осы өзгерістерді қайта өндіру қасиеті” дегеніміз дұрыс болар. Бұл қасиеттер энергия мен информация беруді жүзеге асырады. Органикалық заттардың молекулалары органикалық емес заттарға қарағанда ірілеу және күрделірек, сондықтан олар түрлі өзгерістерге тез ұшырай алады. здіксіз өзгерістер мен осы өзгерістердің сақталып, жаңарып отыруы Жердегі тіршіліктің ерекше қасиеті болып табылады. Органикалық емес заттар болса өздерін - өздері қайта жасай алмайды.

Геологиялық жыныстардан табылған қазба қалдықтар осыдан 3.3 млрд жыл бұрын теңіздерде қарапайым өсімдіктер – көк-жасыл балдырлардың болғандығын көрсетіп отыр. Жердің базальтты литосферасының жасы 4.5 млрд жыл деп саналады. Сол кездерде де жоғарыда айтылғандай құрамында оттегі жоқ алғашқы атмогидросфера қалыптаса бастаған.

Басқа сөзбен айтқанда, бір клеткалы ядросыз организмдер пайда болғанға дейін 1 млрд жылдай үзіліс болған. Пайда болған алғашқы мұхит органикалық қосылыстардың химиялық реакциялары жүретін және тіршіліктің химиялық эволюциясы үшін қажетті тамаша орта болды. Оның үстіне, бос оттегі мен озон қабаты болмағандықтан Күннің ультракүлгін сәулелері құрлық пен мұхит беттеріне жақсы түсті. Бұл сәулелер мен найзағай жарқылдарынан алғашқы атмогидросферада аминқышқылдарының түзілуіне қажетті энергия бөлінді, ал үздіксіз түзілген аминқышқылдары алғашқы мұхитты “сорпаға”айналдырды. Түзілген амин қышқылдарының молекулалары бір-бірімен соғылысып, қосылып белок молекулаларын, ал олар одан да күрделі көмірсутектерді түзді. Дәл осылай химиялық эволюция биохимиялық эволюцияға ұласты деп жорамалдануда.

Ғалымдардың басым көпшілігі белок молекулаларының түзілуінің себебі алғашқы мұхиттағы амин қышқылдарының “кездейсоқ” соқтығысулары деп есептейді. Бұл жерде “кездейсоқ” деген сөзді “ықтималдылығы өте төмен” немесе “тіпті мүмкін емес” деген мағынада қарастырмау қажет. Алғашқы атмосферада амин қышқылдарының түзілуіне жеткілікті концентрациясының қалыптасуы жайлы сөз қозғағанда, бұл процесті статистикалық заңдылық ретінде қарастыруымыз қажет. Кез келген кездейсоқ жағдай, ықтималдылығы қандай да төмен болғанның өзінде, оның болу мүмкіндігі әрекеттер көбейген сайын артады. Егер белгілі бір құбылыстың орын алуының ықтималдылығы бір тәжірибеде 1000-ның 1 болса, 1000000 тәжірибеде ықтималдылық 9999 ға тең. Сондықтан алғашқы мұхиттың амин қышқылдарының қоспасынан тұратын “сорпа” болғандығын қарастырсақ, онда олардан белок молекулаларының түзілуі кездейсоқтық емес, тіпті заңдылық деп қарастыру қажет. Ал егер бұған 1 млрд жылдан асатын уақыт мерзімін қоссақ, Жердің пайда болғанынан бастап организмдердің палеонтологиялық қалдықтары табылғанға дейін амин қышқылдарынан белок молекуларларының түзілу мүмкіндігін болжау аса қиын

Белок молекулалары оттегісіз ортада бір-бірімен қосылып, күрделеніп, прокариоттар деп аталатын алғашқы тірі бір клеткалы ядросыз организмдерді түзді. Алайда, ең маңыздысы ферментация процесі пайда болуы болды. Қазіргі кезде біз бақылап отырған ферментация үрдісі, оттегісіз ортада өмір сүретін қарапайым ағзаларда жүреді.Ферментация кезінде көмірсутегілер бөлініп, қайта құралады. Бұл кезде жылу түрінде аздаған энергия бөлінеді, осы реакция кезінде пайда болатын өнімдердің бірі – көмірқышқыл газы болып саналады.

Осы көмірқышқыл газы ферментация не басқа химиялық реакциялар нәтижесінде түзілген жоқ па?

Алғашқы мұхиттағы заттарға қосылған көмірқышқыл газы организмдердің тіршілік ету ортасына жаңа қасиеттер беруі мүмкін.

Фотосинтез процесіне де мүмкіндік беруі мүмкін. Барлық жасыл өсімдіктерге тән бұл үрдіс су, көмірқышқыл газы мен өсімдіктер сіңірген күн сәулесінің энергиясынан түрлі органикалық қосылыстар түзеді. Алайда алғашқы фотосинтездеуші организмдер қазіргі кезде жер бетінде тіршілік ететін, шын мәнінде балдырлар емес, бактериялар болып саналатын көк-жасыл балдырлар сияқты болса керек. Дәл қазір Жерде олардың ролі айтарлықтай емес, ал ол кезде Жерде тек сол балдырлар мен оларға жақын организмдер көптеп тіршілік еткен. Біртіндеп олар фотосинтез процесінің нәтижесінде қоршаған ортаға бос оттегіні бөліп, өздерінің тіршілік ортасын өздерінен басқа тірі организмдердің пайда болып, тіршілік етуіне жағдай жасаған. Осы жаңа жағдайларда, бос оттегі пайда болған соң тыныс алу процесі мүмкін болды.

Қазіргі кездегі тіршілік ететін тірі организмдердің негізгі топтарының пайда болуына себеп болған процестердің теориялық реттілігі

Ферментация

(Хемосинтез)

Фотосинтез

Тыныс алу


Органикалық қосы-

лыстар + энергия

орг.қосылыстар+СО2

СО2 + Н2О + энергия =

орган.қосылыстар + О2

О2 + орган. қосылыстар = энергия +

+ Н2О + СО2

Оттексіз ортадағы

организмдер

Өсімдіктер

Жануарлар


Осылайша, биотаның түзілуі химиялық процестердің кейіннен биохимиялық процестерге айналғанынан басталады. Бұл процестердің реттілігін схема түрінде төмендегіше беруге болады: амин қышқылдары белок молекулалары күрделі көмірсулар ферментация фотосинтез тыныс алу. Тыныс алу – фотосинтезге кері үрдіс – оның нәтижесінде өсімдіктерге қажетті көмірқышқыл газы бөлініп қана қоймайды, сонымен қатар өте көп мөлшерде энергия бөлінеді.


4 – САБАҚ

Организмдер құрлысының биохимиялық тұрғыдағы бірлігі

Химиялық эволюция ерте кезеңдерінде-ақ түрлі өзгерістерге ұшырап алдымен биохимиялық, кейін биологиялық эволюцияға айналды. Жер бетіндегі қазіргі тіршілік оттекті атмосферадан түзіле алмаған болар еді. Пайда болған тіршілік үздіксіз эволюция процесін басынан өткізген және өткізуде. Биологиялық эволюция ең алғашқы организмдер алғаш рет өздерін өздері жасай алған кезден басталды. Жерде тіршіліктің басталуы белок молекулаларын жасай алатын нуклеин қышқылдарының түзілуінен басталды.

Биохимиялық эволюция теориясын төмендегі схема бойынша беруге болады. Коацерваттар мен органикалық заттардың түйіртпектерінің шекарасында күрделі көмірсутектер молекулалары орын алды, нәтижесінде коацерваттардың тұрақтылығын қамтамасыз ететін қарапайым клеткалық мембрана пайда болды. Коацерватқа өздігінен көбейе алатын молекуланың енуі нәтижесінде өсу процесіне қабілетті қарапайым клетка түзілген болуы керек.

Ядросыз клетканың (прокариоттардың) эволюциясы 1 млрд тан астам жылға созылды. Алғашқы бір клеткалы ядросыз, бірақ ДНК жіпшелері бар организмдер қазіргі бактериялар мен көк-жасыл балдырларды еске түсіреді. Бұл ең ертедегі организмдердің жасы 3.3 млрд жылдан асады.

Келесі кезеңде (шамамен бұдан 2 млрд. жыл бұрын) клеткада ядро пайда болады. Бұл бір клеткалы ядросы бар организмдер эукариоттар деп аталады. Қазіргі кезде олардың 25-30 мыңдай түрлері бар.

Шамамен 1 млрд пен 2 млрд жыл арасында биологиялық эволюция жыныстық көбею процесінің пайда болуына байланысты тез қарқынмен дамыды. Осыған байланысты организмдердің оларды қоршаған ортаға бейімделу мүмкіндіктері ұлғайды.

1 млрд жыл бұрын алғашқы көп клеткалы организмдер пайда болып, барлық тірі организмдер екі патшалыққа бөлінді- өсімдіктер және жануарлар.

Олар: 1) клетка құрылысы мен өсуге қабілеті; 2) қоректену типі; 3) қозғалуға қабілеттілігі бойынша үш топқа бөлінді.

Патшалыққа бір ғана белгісі бойынша емес, бірнеше ерекшеліктері бойынша бөлінді. Мысалы, кораллдар, моллюскалар мен өзен губкасы қозғалмай тіршілік ететіндер, дегенмен де олар жануарларға жатқызылды. Насеком қоректі өсімдіктер қоректену типі бойынша жануарларға жатады. Сонымен бірге ауыспалы типтер де бар, мысалы, жасыл эвглена өсімдік сияқты қоректенеді, ал қозғалуы жануарлар сияқты.

1 млрд жыл бұрын көп клеткалы өсімдіктердің пайда болуы фотосинтез процесінің күрт қарқындауына әкеліп, мұхиттағы балдырлар өздерін қоршаған ортаға млн-даған тонна оттегі бөліп, Жердің атмосферасының озон қабатын түзіп, құрлық пен сулы ортаны тіршіліктің бұдан гөрі жетілген формаларының эволюциясына дайындай бастады.

Бұл кезең шамамен 400 млн жылға созылды да, бұдан 580 млн жыл бұрын мұхиттағы биотаның аса қарқындап дамуына әкеп соқты.

Органикалық дүние эволюциясының осы кезеңінде атмосферада фотосинтездің негізгі компоненттері – көмірқышқыл газының мөлшері жоғары, ал оттегі аз ғана болды. Палеозой эрасының біраз бөлігінде атмосферадағы СО2 концентрациясы 0.1-0.4% қана болды. Көмірқышқыл газының бұндай концентрациясында автотрофты өсімдіктердің өнімділігі ең жоғары шекте болып және осының нәтижесінде түзілген биомассаның өте көп мөлшері толып жатқан өзгерістерге ұшырай отырып, органикалық жанғыш пайдалы қазбалардың орасан мол қорын жасаған болар еді. Палеозойдың басына қарай оттегінің массасы жоғарылай бастады. Мезозойдың соңында СО2 концентрациясы азая бастады. Бұл үрдіс олигоценде күшейіп, әсіресе плиоценнің соңында оның мөлшері ең төменгі шегіне жетті. Бұнымен бірге автотрофты өсімдіктердің массасы және Жер бетіндегі барлық тірі организмдердің массасы азайды.

Жануарлар дүниесінің дамуы барысында жануарлар организмдерінің органдары олардың атқаратын функцияларына байланысты дифференциацияла-нып, скелет, қозғалу, ас қорыту, тыныс алу, қан тамырлары, нерв системалары мен сезім органдары қалыптасты. Тыныс алу энергиясы организмдердің қозғалуы мен өсуі үшін қажетті энергияға айналды. Ал энергияның артық қоры жануарлардың қорек табу жолындағы қозғалыстарына жұмсалды. Қозғалу үшін олар денесін белгілі қалыпта ұстап, әртүрлі жағдайларда тез және дәл шешім қабылдауды қажет етті. Яғни, биологиялық эволюция процесі мидың пайда болуына әкеп соқты.

Бұдан 65 млн жыл бұрын Жерге диаметрі 9 км алып аспан денесінің құлауы нәтижесінде экологиялық жағдай күрт өзгерді. Экологиялық катастрофаның нәтижесінде жануарлардың арасындағы сан жағынан басым болып саналатын динозаврлар жойылып кетті де, кейіннен Жерде көбірек үстемдік құрған сүт қоректілер қарқынды дамыды.

ХVІІІ-Х1Х ғасырларда ғалымдар өсімдіктер мен жануарлар дүниесінің систематикасын жасау үшін көп жұмыстар жүргізді. Биологияда систематика деп аталатын бағыт пайда болды. Өсімдіктер мен жануарлар олардың структуралық ерекшеліктеріне қарай классификацияланды. Негізгі структуралық бірлік ретінде түр алынды, ал одан жоғары деңгейлер туыс, отряд, классты құрады.

Қазіргі кезде Жер бетінде өсімдіктердің 500 000 мыңдай, жануарлардың 1,5 млн түрлері бар, олардың ішінде омыртқалылар – 70 мыңдай, олардың 16 мыңы құстар, сүт қоректілердің – 12 540 түрі бар


Тіршілік формаларының дамуындағы оқиғалар мен негізгі даталардың геологиялық шкаласы

Стратиграфикалық және хронологиялық бөлімдер, радиометриялық даталар

Тірі организмдердің

эволюциясындағы

Негізгі оқиғалар

Эралар

Кезең

Дәуір

Кайназой, 65 млн жыл

Төрттік, 2.5 млн жыл

Голоцен Плейстоцен

(Homo sapіens) Ақылды адам


Үштік, 65-2.5 млн жыл

Плиоцен

6-2.5 млн жыл

Соңғы гоминидтер

Миоцен 22-6 млн жыл

14 млн жыл бұрынғы қарапайым гоминидтер –рамапитек

Олигоцен 36-22 млн жыл

Злактар, шөпқоректі сүтқоректілер


Эоцен 58-36 млн жыл

Қарапайым жылқылар


Палеоцен 65-58 млн жыл

Сүт қоректі тышқан тәрізді жануарлар Cynognathus эволюциясының қарқынды дамуы

Мезозой,

255-65 млн жыл

Бор 145-65 млн жыл

Бөлімдер мен кезеңдер

Гүлді өсімдіктер; 65 млн жыл бұрын –динозаврлар жойылды, сүт қоректілер эволюциясы

Юра 210-145 млн жыл

Динозаврлардың жаппай көбеюі. 167 млн жыл бұрын алғашқы ұшқыш кесірткелер (птерозаврлар, архиоптерикстер);

150 млн жыл бұрын алғашқы сүт қоректілер

Триас 255-210 млн жыл

Қылқан жапырақтылар, цикадалар, динозаврлар

Палеозой

Перм 280-255 млн жыл


Динозаврлар: сүт қоректі

Бауырымен жорғалаушылар.

Таскөмір 360-280 млн жыл


Ормандар, насекомдар, амфибиялар, 290 млн жыл бұрын, динозаврлар,

Бауырымен жорғалаушылар.

Девон 415-360 млн жыл


Жануарлардың құрлыққа шығуы (алғашқы амфибиялар-ихтиостегиялар) – балық құйрықты жануарлар

Силур 465-415 млн жыл


Өсімдіктердің құрлыққа шығуы, және теңіз жануарларының активті тіршілігі

Ордовик 520-465 млн жыл


Хордалы жануарларда скелеттің пайда болуы; қарапайым балықтар.

Кембрий 580-520 млн жыл


Түрлі теңіз омыртқасыз

дары

Докембрий, магмалық және метаморфоздық жыныстар; бөлімдері мен кезеңдері жоқ

1000 млн жыл

Организмдердің жануар

лар мен өсімдіктерге бөлінуі: қарапайым теңіз

жануарлары, жасыл балдырлар.

2000 млн жыл

Эукариоттар –ядролы бір клеткалы организмдер

3300 млн жыл

Прокариоттар – ядросыз бір клеткалы организмдер: бактериялар, көк-жасыл

Балдырлар

4500 млн жыл

Тіршіліктің пайда болуы: аминқышқылдары,белок молекулалары, коацерват

тар, прокариоттар.

4700 млн жыл

Жердің түзілуі, салмағына

Байланысты заттардың түрлі агрегат күйлеріне дифференциациялануы.

Эволюциялық шкалада жануарлар неғұрлым жоғары сатыда болса, олардың адаммен ұқсастықтары да соғұрлым жақын. Барлық жануарлардың ішінде генетикалық аппараты жөнінен адамға ең жақыны шимпанзе. Адамның ұрықтық даму стадиялары басқа организмдердің эволюциясындағы даму стадияларымен бірдей. Адамдардың жануарларда өте маңызды функциялар атқаратын кейбір органдары рудимент түрінде сақталып қалған (мысалы, соқыр ішек, шаш, жүн). Дегенмен, адамның жануарлардан айырмашылығы ерекше.






5 – 6 САБАҚ

Организмдердің элементтік құрамы

Өсімдіктер, жануарлар және ұсақ ағзалар жасушаларының йод химиялық құрамы ұқсас. Тірі ағзалар жасушаларының құрамына өлі табиғатта кездесетін 70-ке жуық химиялық элементтер кіреді. Бұл тірі және өлі табиғаттың ортақ екенін дәлелдейді. Жасушалардағы элементтер мөлшерінің қатынасы әр түрлі, сондықтан элементтерді бірнеше топтарға бөледі. Макроэлементтерден: оттегі, көміртегі, сутегі және азоттан біріші топ түзіледі. Кейде оларды органогендер деп атайды. Олардың жасушалардағы массасы шамамен 98% және барлық ағза заттардың негізін құрайды.

Екінші топ элементтері - күкірт және фосфор биологиялық полимерлер - нәруыз және нуклеин қышқылдарының құрамына енеді (микроэлементтер). Осы топқа натрий,калийкальциймагнийтемір және хлор да кіреді. Бұл элементтер жасушада маңызды қызмет атқарады. Мәселен, натрий, калий және хлор жүйкелер жасушаларының ақсондары бойынша жүйке серпіндерінің (импульс) өтуін қамтамасыз етеді, сондай-ақ әр түрлі заттардың жасуша жарғақшалары арқылы етуіне себепші болады. Кальций жануарлар мен адам қанының ұюына қатысады, сүйек ұлпасының құрамына енеді. Темір эритроциттер гемоглобинінің құрамына еніп, өкпеден ағзаның әрбір жасушасына оттегін тасымалдайды. Темір өкпеден ағзалардын, әрбір жасушаларына оттегін тасымалдауды қамтамасыз етіп, эритроциттер құрамына енеді. Магнийболса, ол да жануарлардың, сондай-ақ өсімдіктердің жасушаларының құрамына кіреді. Ол фотосинтезді қамтамасыз етіп, жасыл өсімдіктердің хлорофилл молекуласының орталық атомы болып есептеледі. Ал жануарлар жасушаларында магний ферменттер құрамына кіреді.

Көптеген макроэлементтпер әдетте жасушаларда иондар (оң зарядталған катиондар немесе теріс зарядталған аниондар) түрінде болады. Адам ағзасындағы калий, натрий, кальций және магний иондары концентрациясының қатысы жүрек әрекетінің ырғағына, бүйректің су бөліп шығару жылдамдығына, қанның ұйығыштық деңгейіне, сүйек ұлпасының пәрмені мен өсуіне ыкпал етеді.

Қалған элементтердің барлығы: мыс, мырышфторникельселен, молибден, кобальт, т. б. ушінші топты құрайды. Олардың жасушадағы мөлшері ете мардымсыз (0,02%), сондықтан оларды ультрамикроэлементтер дейді. Мөлшері аз болғанмен олар ағзада маңызды қызмет атқарады. Йод - қалканша без гормоны тироксиннің негізгі құрамдас бөлігі. Мырыш инсулин гормоны молекуласының құрамына енеді. Кобальт - В12витамині молекуласындағы орталық атомБром жүйке жасушаларының қызмет атқаруы үшін қажет. Мыс кейбір ферменттер мен тасымалдағыш жасушалар молекулаларының кұрамына енеді, сондай-ақ шаянтектестердің және ұлулардың тынысалу пигменттерінде болады. Фтор тіс кіреукесі және т. б. құрамына кіреді.

Топырақтағы, тағамдағы микроэлементтердің тапшылығы немесе молшылығынан ағзалардың физиологиялық қызметі өзгереді (ауру, көндігу немесе өлу). Мысалы, кобальттың топырақта (сондай-ақ жайылым өсімдіктерінде) жөне жергілікті мал азығында тапшылығынан қойлар мен мүйізді ірі мал қаназдың ауруына ұшырайды.

Литосферада көп кездесетін, алайда тірі табиғатта өте аз мөлшерде болатын жалғыз элемент - кремний. Бұл кремнийдің химиялық белсенділігінің шамадан тыс төмендігіне байланысты болса керек, сондықтан химиялық үдеріс шапшаңдығы төмен және қосылыстарының саны да көп емес. Ал тірі нәрсеге шапшаңдык және әр түрлі химиялық реакциялардың маңызы зор.

Егер қандай болса да бір жасушаға немесе ағзаға мөлшері 0,000001 г шамасында болса да элемент қажет болса, оның болмауынан қалай болғанда да оның опатқа ұшырайтынын есте ұстаған жөн.

Сонымен біз көптеген микроэлементтердің тірі ағзадағы биологиялық рөлін айқындап алдық.

Жасушалар мен ағзаларда суды қоспай, тұтас алғанда бейағзалық заттардың мөлшері шамамен 1% болады. Құрамында 20-22% тұз болатын сүйек ұлпасының жасушалары ғана ерекшелік білдіреді.

Су. Жасушаның барлық бейорганиқалық заттарының ішінде су бірінші орын алады, өйткені ағзада орта есеппен алғанда демо массасының 80%-ға жуығы су болады. Сүйек ұлпасының 10%-ға жуығы, ми сұр затының 80%-ға жуығы, сондай-ақ адам және жануарлар эмбрионы (ұрығы) жасушаларында 90%-дан астам судан тұрады.

Ағза жасушаларындағы судың рөлі зор. Көптеген бейорганикалық және ағзалық заттар суда ериді. Оларды гидрофильділер (лат. суды ұнататындар, сулана алатындар) дейді. Ерімейтіндері гидрофобтылар (лат. суданқорқатындар, сулана алмайтындар) дейді. Су кейбір ферменттер әрекетінен гидролиз реакциясына түседі, яғни Н+ және ОН-иондары еріген заттардың молекулаларына қосылып, қасиеті жаңа заттар түзеді. Еріген заттар осының нәтижесінде тез химиялық реакцияласуға кіріседі. Су заттардың жасушаға еніп, тіршілік әрекеті өнімдерінің бөлініп шығуына жәрдемдеседі. Бұған қоса су өсімдіктерге, көбінесе бактерияларға фотосинтезді жүзеге асыру үшін қажет.

Судың жылу сыйымдылығы және жылу өткізгіштігі жоғары. Судың бұл қасиеті жасуша ішіндегі температураны тіпті сыртқы ортадағы температура өзгерсе де сақтап қалуға көмектеседі.









7 – 8 САБАҚ

Микроэлементтер мен олардың өсімдіктер мен жануарлардың дамуындағы ролі

Топырақтың химиялық құрамы адамның денсаулығына белгілі әсер беруі мүмкін. Алғаш рет мұны академик Вернадский көрсеткен. Көптеген микроэлементтер өсімдіктердің өсіп-дамуына, жануарлардың, оның ішінде адамның жай-күйіне және функцияларына әсер етеді.

Жер қыртысында өтуші биохимиялық процесстер, және организмде химиялық элементтердің пайда болуы мен алмасуы, заттардың табиғатта айналымының жеке сатыларында да, сондай-ақ өмірді туындаушы өзара алмасу процесстері де өзара байланысты келеді.

Адам организмінің құрамында 47 химиялық элементтер бар, олардың көбісі жеткілікті зерделенген. Оларға жатаындары: мыс, кобальт, мырыш, марганец, йод, молибден, селен, фтор, стронций, бор, кадмий, ванадий. Оларға тірі массасының 0,4 нен 0,6 % дейін келеді..

Микроэлементтер – өсімдіктердің өсуінде катализатор ролін атқарушы биогендік химиялық элементтер, әсіресе фотосинтез процессінде және азотты сіңіруде. Жануарлардың азықтарына қажетті микроэлементтерді қосуда, олардың өсуі тезделетіні анықталған. Қандайда-бір микроэлементтің жоқ болуында оның жеткіліксіздігінің арнайы белгілері пайда болады.

Адамның қанының құрамына 24, ал ана сүтінде шамамен 30 элемент кіреді. Дегенмен, адам организміндегі биогендік элементтердің саны толық анықталған деп санауға болмайды. Микроэлементтер ішкі секреция бездерінің жұмысында маңызды рольді атқарады – қалқан бездерінің, азқазан бездерінің, жыныстық бездерінің т.б. Микроэлементтер металлдардың белокпен қоспалары сияқты, сондай-ақ әртүрлі ферменттердің, тыныс алу пигменттерінің, гормондардың және кейбір витаминдердің т.б. организмнің көптеген химиялық кешендерінің құрамына кіреді. Олар зат алмасудың аралық процесстерінде қатысады.

Микроэлементтер адам организміне өсімдік және жануар текті өнімдермен, біршамада сумен бірге түседі. Өсімдік пен жануар организмдерінің микроэлементтермен қамтамасыз етілу деңгейі ең бірінші кезекте олардың топырақта болу шамасына байланысты келеді. Топырақта микроэлементтердің шамадан артық болуында немесе жетіспеушілігінде, олардың адам және жануар организмінде артық болуына немесе жетіспеушілігіне келтіріп, ол өз кезегімен әртүрлі аурулардың пайда болуына соқтырады.

Микроэлементтердің шамадан артық болуымен немесе жетіспеушілігімен байланысты туындаған аурулар эндемиялық аурулар деп аталған (грекше.- жергілікті). Жергілікті геохимиялық ерекшеліктерімен байланысты, онда өсідіктер мен жануарлардың дамуында ауытқулар байқалатын, сондай-ақ эндемиялық аурулар пайда болатын ауданды биогеохимиялық провинция деп атайды.

Топырақтың атмосфера ауасы мен судан ерекшелігі, егер атмосферада және суда ластаушы зиянды заттар сұйытылып, олардың концентрациялары төмендейтін болса, ал топырақ ластаушы заттарды өзінің бетінде және терең қабатында көп шамада кумуляциялайды. Мысалы, ауыл шаруашылық егістерінің өнімділігін жоғарылату мақсатымен топыраққа арнайы химиялық заттарды еңгізуде: химиялық макротыңайтқыштарды (азот, фосфор және калий тұздарын), микрохимиялық тыңайтқыштарды (молибденді, мырышты, мысты, темірді, стронцийді, борды, ванадийді), пестицидтерді және гербицидтерді (150 аса түрлерін). Осы препараттарды бір егістік алаңында көп қайта қолдануы олардың топырақта жиналуына келтіреді де, осы зиянды химиялық заттар келесі биологиялық тізбек буындары бойынша миграцияланады: препарат-топырақ, топырақ-өсімдік, топырақ-су, топырақ-атмосфера ауасы-адам.

Сонымен, жоғарыда айтылғанды қорытындылай келе мынадай тұжырым жасауға болады, қазіргі жағдайда топырақты ластаушы көздері болып келесілер саналады:

1.құрамында шаң-газ аэрозольдері болатын өнеркәсіптік кәсіпорындардың шығарыстары, 2. қатты тұрмыстық қалдықтары,

3. қатты өнеркәсіптік қалдықтары, 4.топырақта тұрақтылығы жоғары келетін, минералдық химиялық тыңайтқыштар мен пестицидтер.

Геохимиялық провинция – ол тау породасында химиялық элементтердің көп немесе аз шамада болатын жер қыртысының учаскесі. Геохимиялық провинциялардың сипаты геохимиялық іздеулерді жүргізуде ескеріледі.

Табиғи және жасанды геохимиялық провинцияларды ажыратады.

Табиғи геохимиялық провинциялар – олар жер қыртысының құралу кезеңінде пайда болған провинциялар. Мұндай провинциялар Қазақстанда, Кавказда кездеседі (йодтың, фтордың, марганцтің, темірдің, т.б. микро және макроэлементтердің мөлшерлері бойынша).

Жасанды геохимиялық провинциялар адамның өндірістік ісінің салдары болып табылады. Әдетте, жасанды геохимиялық провинциялар өнеркәсптік кәсіпорындардың айналасында құралып, кәсіпорынның сипатының және шығарысының түрінің айнадағы шағылысы болып келеді. Осылайша түсті металлургия, қара металлургия кәсіпорындарының және өндірістердің басқа түрлерінің айналасында геохимиялық провинциялар құралады.

Өсімдіктермен және жануар өлекселерінің қалдықтарымен топыраққа түскен органикалық қоспалардың азоты өсімдіктермен сіңірілмейді деуге болады. Шіріткіш микробтар белоктік заттарды ыдыратып, осындай күрделі қоспалардан, басқа элеменнтермен бірге аммияк тұздары түрінде азотты босатады Органикалық қоспалардың ыдырау процессі аэробты және анаэробты жағдайларда өтеді. Аэробты процесстері тез өтеді, анаэробты процесстері – баяу жүреді.





9 – САБАҚ

Күкірт. Тіршілікке маңызы.

Күкірт (ағылш. Sulfur), S –  элементтердің периодтық жүйесінің VІ тобындағы химиялық элемент; ат. н. 16, ат. м. 32,06. Тұрақты 4 изотопы бар. Сондай-ақ жасанды жолмен алынған 6 изотопы белгілі. Күкірттің жер қыртысындағы салмақ мөлшері 0,05%, теңіз суында 0,08 – 0,09%. Күкірт біздің заманымыздан 2000 жыл бұрын белгілі болған. Қалыпты жағдайда күкірт сары түсті, бейметалл. Табиғатта бос күйінде (саф К.) және сульфидті (мысалы, пирит, галенит, антимонит,т.б.), сульфатты (гипс, ангидрит, барит, мирабилит, т.б.), т.б. минералдар түрінде кездеседі. Күкірттің бірнеше кристалдық түрлері белгілі, оның ішіндегі орнықтылары ромбылы α-күкірт және моноклинді β-күкірт. Күкірттің тығыздығы 2,07 г/см3 (α-түрі) және 1,96 г/см3 (β-түрі), балқу t 112,8°С, қайнау t 444,6°С, жылу өткізгіштігі 0,208 Вт/(м·град). К. суда ерімейді, бензолда жақсы ериді, қыздырғанда молекуласындағы атом саны бірте-бірте кемиді: S8→ S6→ S4→ S2 соңында 2000°С-тан жоғары қыздырғанда К. буында жекеатомдар пайда болады. Салқындатқанда осы процесс кері айналып полимерлену құбылысы жүреді. К. қосылыстарында –2-ден +6-ға дейін тотығу дәрежелерін көрсетеді. Азот, йод, алтын, платина және инертті газдардан басқа элементтердің бәрімен әрекеттеседі. К. металдармен реакцияда болғанда өте көп жылу бөлініп шығады. Оттекпен бірнеше оксид түзеді. К. саф К., полиметалдық кендер, газ және мұнайды тазалау кезінде олардан қосымша өнім ретінде алынады. Күкірт негізінен химия өнеркәсібінде күкірт қышқылын алу үшін пайдаланылады, сондай-ақ қағаз, резина, сіріңке жасауда, тоқыма өнеркәсібінде мата ағартуға, дәрі-дәрмек, косметик. препараттар дайындауда, пластмасса, қопарғыш заттар, тыңайтқыш, улы химикаттар алуда кеңінен қолданылады.

Күкірт III периодтың, VI топтың негізгі топшасының элементі, реттік нөмірі 16. Олай болса ядро заряды +16, протон саны 16, нейтроны да 16; электрондарының жалпы саны 16.

Электрондық құрылысы. Осы электрондар үш электрондық қабаттарда бөлініп орналасады, күкірттің электрондық формуласы:1s22s22p63s23p4

Күкірт II, IV, VI - валентті бола алады, ал тотығу дәрежелері -2,0, +4, +6 болып келеді.

Күкірт атомының сыртқы валенттілік кабатында екі дара электроны болғандыктан, олар өзара байланыса алады.

Күкірт - сары түсті, суда нашар еритін, су жұктырмайтын, жылу мен тоқ өткізбейтін, морт сыңғыш келетін қатты зат. Балку температурасы 119°С.

Балқаш, Шығыс Қазақстан облысында сульфидтер (ZnS, PbS, FeS2, т.б.) күйінде болса, сульфаттары (CaSO4 • 2Н2O - ғаныш (гипс), Na2SO4 • 10Н2O - мирабилит, FeSO4 • 7Н2O - темір купоросы) т. б. болады. Күкірт қосылыстары мұнайда және тас көмірде де кездеседі. Бос күйіндегі күкіртті тау жыныстарынан балқыту арқылы алады.

Вулкан атқылағанда газбен ілесе ұшқан күкірт сыртқа шығып кристалл түрінде қатаяды. Ондай күкіртті вулканмен байланысты арасан көздерден (фумаролдардан), тау жыныстарының жарықтарынан, қуыстарынан кездестіруге болады.

Сульфид минералдардың тотығуынан пайда болатын күкірт кендері көбінесе сульфид кендерінің үстіңгі қабатында болады. Бұл жағдайда пайда болатын күкірттің реакциясын мынадай түрде көрсетейік.

RS + Fe2(SО4) 3 = 2FeSO4 + RSO4 + S

Күкірт каучукты резинаға айналдыру (вулканизация) үшін, медицинада, тұрмыста жертөлені және қоймаларды аластау үшін, оқ-дәрі жөне сіріңке өндірістерінде қолданылады.

КСРО-да шөгінді күкірт кенінің ең көп жері — Орта Азияда (Қарақұм, Гаурдақ, Шорсу), Поволжьеде (Куйбышев қаласы маңында).

Вулкандық күкірт кендері Кавказда, Камчаткада және Курил аралдарында кездеседі. Шет мемлекеттердегі күкірт кені Италияда, Сицилияда бар. Техас және Луизиана штаттарындағы (АҚШ) күкірт кендері тау жыныстарының жарығында кездеседі. Вулкандық күкірт кендері Италияда, Жанонияда, Чилиде» т. б. жерлерде бар.

Тіршілікке қажетті элементтер. Олар адам ағзасында үнемі болады және ферменттер, гормондар, дәрумендер құрамына кіреді : H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu, Co, Fe, Zn, Mo, V. Олардың жетіспеушілігі адамның қалыпты өмір сүруін бұзады.

Соңғы жылдарда әлемдік жаһандану үрдісінде табиғатта тепе-теңдік жағдайында сақталып  тұрған кейбір химиялық элементтердің адам ағзасында бірден көбейе түсуі және ағза үшін маңызы бар элементтер мөлшерінің кеміп кетуі байқалуда. Химиялық элементтердің барлығы да  тиісті мөлшерден артық болса немесе азайып кетсе адам ағзасына кері әсер ететіні анықталған. Химиялық элементтердің табиғатта таралу жағдайларына жасалған зерттеулер бойынша жердің массасының шамамен 50%-ын оттек, 25%-дан астамын кремний құрайды. Он сегіз элемент  — оттек, кремний, алюминий, темір, кальций, калий, натрий, магний, сутек, титан, көміртек, хлор, фосфор, күкірт, азот, марганец, фтор, барий – жер массасының 99,8%-ын құраса, ал қалған  0,2%-ы барлық басқа элементтердің үлесіне тиеді.

Элементтердің ағза мен қоршаған ортада әркелкі таралуы олардың сіңірілуіне, табиғи қосылыстардың судағы ерігіштігіне байланысты. Суармалы жерлерден жылына 6 млн.т. тұздар шайылып, жер бетіне  таралып отырады. Бұл көрсеткіш жылдар  өткен сайын  12 млн.тоннаға дейін артатындығы жайлы ғылыми болжамдар бар.



10 - САБАҚ

Фосфор. Тіршілікке маңызы

Фосфор (лат. Phosphorus), P – элементтердің периодтық жүйесінің V тобындағы химиялық элемент, реттік нөмірі - 15, атомдық массасы 30,97. Бірнеше түрі бар: ақ фосфор – тығыздығы 1,828 г/см3; балқу температурасы – 44,14°С; қызыл фосфор – тығыздығы 2,31 г/см3; балқу температурасы – 593°С.

Химиялық элементтердің периодтық жүйесінде фосфор III периодта, V топтың негізгі топшасында орналасқан. Салыстырмалы атомдық массасы 31, реттік нөмірі (ядро заряды) 15.

Фосфордың соңғы энергетикалық қабатында бес электрон бар, оның үшеуі жұптаспаған. Фосфор атомындағы электрондардың орналасуы:

Электрондық формуласы:

1s22s263s23f

Фосфор косылыстарында -3, +3, +5 тотығу дәрежесін көрсетеді. Фосфордың ұшқыш сутекті қосылысы фосфин РН3 мен аммиак NH3 молекулалары формасы жағынан ұқсас болғанмен, фосфин молекуласы берік емес, улы, тұрақсыз газ, тез тотығып кетеді.

Табиғатта фосфор тау жыныстары мен минералдарда қосылыс түрінде кездеседі. Мысалы, фосфорит және апатитте кальций фосфаты Са3(РO4)2 түрінде болады.Қазақстанда Жамбыл облысындағы Қаратау маңында фосфорит кенінің мол коры бар екені 1935 жылдан белгілі. Қазір Қаратау бассейні негізінде "Жаңатас байыту комбинаты" жүмыс істейді. Ақтөбе облысында фосфорит кен орнын (Шилісай, т.б.) игеру жоспарланып отыр. Осы кен орындары негізінде фосфорды өңдейтін зауыттарТаразда, Шымкентте және Ақтөбеде бар. Азот тәрізді фосфор да өсімдік пен жануар нәруызының негізгі құрам бөлігі. Фосфор өсімдіктердің дәнінде, жануарлардың сүтінде, қанда, ми мен жүйке ұлпаларында кездеседі. Мысалы, ересек адамдардың сүйегінде 600 г, ет ұлпасында 56 г, жүйке жүйесінде 5 г-ға дейін фосфор болады. Барлық сүтқоректілердің сүйегі құрамында фосфор Са3(РO4)2 немесе ЗСа3(РO4)2•СаСO3•Н2O түрінде болады. Осындай фосфаттар сүтқоректілер қаңқасына беріктік қасиет береді. Жануарлар мен адамдар фосфорды өсімдік арқылы қабылдайды. Фосфор қосылыстары тіршіліктегі барлық зат алмасу процестеріне қатысады.

Бос күйіндегі фосфорды алу үшін табиғи фосфатты электр пеште кремний (IV) оксиді мен көмірді косып қыздырады. Бөлінген фосфордың буын су астында ақ фосфор Р түрінде бөліп алады. Реакция теңдеуі:

Са3(РО4)2+ 3SiО2 + 5С = 3CaSiО3+ 5CО↑ + 2Р

Фосфор элементі жай зат ретінде бірнеше аллотропиялық түрөзгерісін түзеді. Оның маңыздылары — ақ және қызыл фосфор. Ақ фосфор улы жөне тез тұтанатын болғандықтан аса ұқыптылықты қажет етеді. Оның буымен демалуға болмайды. Ақ фосфорды шыны ыдыста, су астында, сыртынан құм салынған металл банкаға орналастырып сақтайды. Ақ фосфор ауасыз кеңістікте қыздырғанда қызыл фосфорға, ал жоғары қысымда қара фосфорға айналады. Қара фосфор аз кездеседі. 6-кестеде ақ жөне қызыл фосфордың қасиеттері салыстырмалы түрде берілген.

Фосфор — күш-қуат көзі. Қаңқаның мықтылығы құрамындағы фосфор мен кальцийдің мөлшеріне тығыз байланысты. Фосфордың мөлшері кальцийден бір жарым есе көп болуы керек. Ондай болмаған жағдайда тепе-теңдік мөлшерін белгілі бір деңгейде ұстап тұру үшін жеткіліксіз мөлшерін сүйектегі қордан алады. Бірақ D витамині оның арақатынасын реттеп отырады. Фосфор жүйке жасушаларының қызметі үшін де керек. Сондықтан оның мөлшері барлық уақытта біркелкі болуы керек. Фтор, стронций адам тісінің мықты болуына әсер етеді.

Фосфор — аралық зат алмасу процесінде маңызды рөл атқарады. Оның қатысуымен көмірсулардың фосфорлану процесі жүреді, қанның қышқыл-сілігілік тепе-теңдігі қамтамасыз етіледі, бұлшық еттің жиырылуын қуаттандыратын биохимиялық процестер атқарылады.

Фосфор ақуызы мол ет, сүт өнімдерінде кездеседі.

Фосфор тотыктырғыш (азоттан темен) және тотықсыздандырғыш қасиет көрсетеді. Тотыксыздандырғыш ретінде оттекпен және белсенді бейметалдармен реакцияға түседі. 1. Фосфор оттекте жанып, пентаоксид түзеді:

Ақ және қызыл фосфордың негізгі қасиеттері

Ақ фосфор

Қызыл фосфор

  1. Ақ түсті кристалл зат, тығыздығы 1,83 г/см3.

  2. Қараңғыда жарқырайды.

  3. Кәдімгі жағдайда 30 — 40°С температурада ауадағы оттекпен тотығады.

  4. От алғыш кауіптілігіне байланысты су астында сақтайды.

  5. Суда ерімейді, күкірткөміртекте ериді.

  6. Өте қауіпті, улы!

  7. 44°С-та балқиды, 280°С-та қайнайды

  1. Аморфты зат, кристалды емес, тығыздығы 2,20 г/см3.

  2. Қараңғыда жарқырамайды.

  3. Ауадаіъі оттекпен 260°С-та тотығады.

  4. Отқа қауіпті емес. Қыздырғанда оталады.

  5. Суда да, күкірткөміртекте де ерімейді.

  6. Улы емес.

  7. 400°С-та балқиды.

2. Фосфор металдармен фосфидтер түзе әрекеттеседі:

Мырыш фосфиді — зиянкес кемірушілермен күресуде қолданылатын препарат.

1. Реакция жағдайына байланысты фосфор хлормен (70°С) әрекеттесіп, фосфор трихлоридін РСІ3 және 300° С-та фосфор пентахлоридін РСІ5 түзеді:

2. Фосфор сутекпен әрекеттесіп, фосфин РН3 түзеді:

Фосфин РН3 — түссіз, ерекше иісі бар, өте улы зат. Аммиакқа қарағанда негіздік қасиеті әлсіз. Шырпының басына жанғыш заттар — күкірт пен бертолле түзының қоспасы жағылады. Қораптың жақтауына қызыл фосфор мен шыны үнтағы желіммен отырғызылады. Шырпының басын қорапқа үйкегенде, қызыл фосфор бер- толле тұзынан от алып, тез түтанады Реакция теңдеуі:

  1. 2Р + ЗСl2 = 2РСl3 галогендермен галогенидтер береді

  2. 2Р + 3S = P2S3 күкіртпен сульфид түзеді

  3. ЗСа + 2Р = Са3Р2 металмен фосфид түзеді

Фосфор өзінің аталуына сәйкес (грекшеден аударғанда “жарық шығарғыш” деген мағынаны білдіреді) ауада оттекпен жарық шығара отырып, қарқынды әрекеттеседі. Осы тәжірибені жасап көрейік. Әуелі шыны қалпақшының тығыны зат жағатын темір қасықшаны өткізеді.Себебі фосфор жанғанда, ақ түтін будақтап, оның оксиді түзіледі. Ол ауада шашылмас үшін қасыққа салынған фосфорды спирт шамы жалынында қыздырып, жана бастағанда шыны қалпақшаға кіргізіп тығындайды. Сонда түзілген фосфор (V) оксиді бірте-бірте төмен қонып, суда ериді. Енді реакция теңдеуін жазайық:

  1. 4Р + 5O2 = 2Р2O5 оттегімен оксид түзеді

Фосфорды алғаш ашқан – Гамбургтік алхимик Геннинг Бранд(1669 ж). Басқа да алхимиктер тәрізді Бранд қарттарды жасартып, сырқаттарды жазатын өмір элексирі мен асыл емес металдарды алтынға айналдыратын философиялық тасты табуға әрекет жасады. Брандты алға жетелеген адамдардың қамы емес, оның байлыққа құмарлығы болды. Ол жайлы бұл алхимиктің жасаған нағыз, әрі жалғыз табысының тарихи дәйектері куәландырады. Бір тәжірибенің барысында ол зәрді буландырып, алынған қалдықты көмір және құм қосып, буландыруды жалғастырды. Кейін ретортада қараңғыда жарық шығаратын зат түзілді. Рас, kaltes Feuer (суық от) немесе «менің отым» деп Бранд атаған зат қорғасынды алтынға айналдырмады және қарттардың сырт келбетін өзгертпеді, бірақ алынған заттың қыздырусыз жарқырауы ерекше, әрі таңсық болды. Жаңа заттың бұл қасиетін пайдалануды Бранд көп созбады. Ол фосфорды беделді адамдарға көрсетіп, олардан сыйлықтар және ақша ала бастады. Фосфордың алыну құпиясын сақтау оңай болмағандықтан, ол оны дрездендік химик И. Крафтқа сатып жіберді. Фосфорды алудың әдістемесі И. Кункель мен К. Кирхмейерге белгілі болғаннан кейін оны көрсетушілер саны көбейді. 1680 жылы жаңа элементті, алдындағыларға тәуелсіз, ағылшын физигі әрі химигі Роберт Бойльалды. Бірақ көп кешікпей Бойль қайтыс болды, ал оның шәкірті А. Ганквиц таза ғылымға сатқындық жасап, «фосфор спекуляциясын» қайта жандандырды. Тек 1743 жылы А. Маркграф фосфорды алудың жетілген әдісін тауып, өз мәліметтерін көпшілік назарына жариялады. Бұл оқиға брандтық бизнеске нүкте қойып, фосфор және оның қосылыстарын тыңғылықты зерттеуге бастама болды.





12 - САБАҚ

Азот. Тіршілікке маңызы



Азот ( гр. ázōos – тіршіліксіз) — химиялық элемент – түссіз, иіссіз, дәмсіз – суда аз еритін газ. Бұл элемент аминқышқылдарыныңамидтердің ақуыздардың-нуклейін қышқылдарының-нуклеотидтердің және өмірде өте маңызды басқада көптеген органикалық қоспалардың құрамына енеді.[1] N – элементтердің периодты жүйесінің V тобындағы химиялық элемент, реттік нөмірі – 7, атом салмағы – 14.0067. Табиғатта екі изотопы кездеседі: 14N (99.635%), 15N (0.365%).

Азотты 1772 жылы ағылшын ғалымы Даниэль Резерфорд ашқан. Жер қыртысындағы азоттың мөлшері 0.03%. Табиғатта азот дербес және қосылыстар күйінде кездеседі және негізгі қоры екі атомнан тұратын молекула түрінде ауа құрамында болады. Азоттың ауадағы салмақ үлесі 75.6% , көлем үлесі 78.1%. Жер қыртысының 1 т массасына 1 кг азоттан келеді, әрі ол бейорганикалық және органикалық қосылыстар күйінде кездеседі. Оның бейорганикалық қосылыстарының негізгілеріне натрий нитраты (чили селитрі), калий нитраты (үнді селитрі) жатады. Органикалық қосылыстар күйіндегі азоттың негізгі қоры барлық тірі ағзалардың ақуыздарында құрамына кіреді. Кезінде жанбайтын қасиетіне байланысты “тіршіліксіз” деп аталып кеткенімен азот тіршілікке өте керек элемент. Қалыпты температурада азот түссіз, иіссіз газ. Қайнау температурасы – 196 °C, қату температурасы – 210 °C. Су бір өлшем көлемінде (20 °C-та) 0.0154 көлем азот ериді, яғни азоттың суда ерігіштігі оттектің ерігігтігінен төмен. Ауадан аздап жеңіл болады.[2]

Азот молекуласының атомдары өзара үш байланыспен тартылатындықтан, оларды бір-бірінен ажыратуға көп энергия керек. Сол себепті азот кәдімгі жағдайда тұрақты болып келеді де, литийден басқа ешқандай жай және күржелі затпен әрекеттеспейді. Химиялық белсенділігінің төмендіг жөнінен азот инертті газдардан кейінгі орынды иемденеді. Азотты қыздырса, көптеген металдармен әрекеттесіп, нитридтер түзеді. Бейметалдармен аса жоғары температурада ғана әрекеттеседі. Мысалы, оның оттекпен әрекеттесуі 3000-4000 °C-та басталады. Өнеркәсіпте азот ауаны сұйылту арқылы алынса, лабораториялық жағдайда аммоний нитритін немесе бихроматын қыздырып алады. Азот негізінен аммиак өндіруге, ал инертті болғандықтан, электр шамдарын толтыруға қолданылады.[3] Химиялық элементтердің периодтық жүйесінде азот II периодта, V топтың негізгі топшасында орналасқан. Азоттан басқа ол топшаны, фосфор Рмышьяк As, сурьма Sb және висмут Ві элементтері кұрайды. Азотты алғаш рет 1772 жылы ағылшын ғалымы Д. Резерфорд ашты. Азот грекше «өмірді қуаттамайды» деген мағына береді.

Периодтық жүйедегі орны. Азот екінші периодтың, бесінші топтың негізгі топшасының элементі, реттік нөмірі 7. Олай болса азоттың ядросында 7 протон мен 7 нейтронбар. Электрондарының жалпы саны да 7. Осы 7 электрон екі электрондық қабатта былай бөлініп орналасқан: 1s22s22p3.

Сондықтан азот қосылыстарында үш валентті, негізгі жағдайдағы қосылыстарында азоттың тотығу дәрежелері -3, 0, +3 болады, мысалы:

NH3, N2, N2O3

Қосылыс түзген кезде азот атомында бос d қабаты болмағандықтан 2s деңгейшесіндегі электрон жұбы ажырайды. Байланыс түзу үшін бір электрон электртерістілігі басымырақ элементке ауысып, азоттың тотығу дәрежесі +1, әрі қарай +2, +3, +4, +5-ке дейін жетеді.

Бұл тізбеде N2О мен NО тұз тұзбейтін оксидтер. Қалғандары қышқылдық оксидтер; оларға сәйкес қышқылдарының формулалары HNО2 - азотты қышқыл, HNО3 - азот кышқылы.

Азот көлемі бойынша ауаның 78%-ын құрайды. Ол - түссіз, иіссіз, суда нашар еритін, ауадан сәл ғана жеңіл D (ауа) = 0,97,D (H2) = 14 болатын, жануды қолдамайтын,тыныс алуға жарамсыз газ. Ауадағы 1 л азот газының массасы 1,25 г. Азот -196°С-та сұйылады, -210°С-та қатады (қар тектес).

Азот нәруызды заттардың негізгі құрам бөлігі болғандықтан, тіршілік үшін аса маңызды элемент. Ауа азотын сіңіре алатын кейбір азот бактериялары болмаса, басқа тірі организмдер азотты қосылыс түрінде ғана сіңіре алады. Өсімдіктер топырақтан азотты нитрат және аммоний тұздары түрінде алады. 

Электрон беріп немесе қосып алып, -3 дәрежесі +5 түріндегі жай зат түзеді. Жануарлар организмінде азот мөлшері 1%-дан 10%-ға, ал малдың мүйізінде, жүнінде 15%-ға дейін жетеді. Азот адам денесінің 3%-ын құрайды.Адам азотты ауадан емес, азотты қосылысы бар тағамдар арқылы алады. "Нәруызсыз тіршілік жоқ, азотсыз нәруыз жоқ" деген қағидалы сөз осының дәлелі болса керек.

Aзот химиялық реакцияларда әрі тотықтырғыш, әрі тотықсыздандырғыш.

Азот оттегімен, фтормен әрекеттескенде тотықсыздандырғыш болса; фосформенсутегімен,алюминиймен әрекеттескенде тотықтырғыш болады. Азот молекуласы өте берік болуына байланысты реакцияга түсу қабілеті төмен, химиялык енжар зат. Жоғары температура мен кысымда, өршіткі (катализатор) қатысында азот сутекпен тікелей әрекеттесіп, аммиак түзеді:

N2 + 3H2 = 2NH3

Бос күйдегі азот оттекпен электр ұшқыны кезінде әрекеттеседі. Табиғатта бұл реакция найзағай жарқылдағанда жүреді:

N2 + О2 = 2NO

Бөлме температурасында азот тотықтырғыш ретінде тек металл литиймен әрекеттеседі:

N2 + 6Li = 2Li3N

Қыздырғанда басқа металдармен де осылайша әрекеттеседі:

3Mg + N2 = Mg3N2

Азот химиялық синтезде инертті атмосфера жасау үшін пайдаланылады. Тоңазытқышта, медицинадааммиак алу үшін қолданылады. Сұйық азот салқындаткыш жүйелер саласында кеңінен қолданылады. Азот, негізінен, аммиак алуға, одан әрі азот қышкылы және азот тыңайтқыштарын алу үшін қолданылады. Азотты салғырт (инертті) атмосфералық орта жасау үшін де пайдаланады (электр лампасын толтыруға, т.б.).

Азот молекуласы — берік қосылыс. Ол тотықтырғыш ретінде ерекше жағдайда металлдармен, сутекпен әрекеттеседі. Табиғатта азот бос күйінде кездеседі, ол ауаның негізгі құрам бөлігі. Селигралардың құрамында болады. Азот адам және жануарлар, өсімдіктер организмінде маңызды тіршілік процестерін жүзеге асыратын нәруыздың құрамына кіреді.



12 - САБАҚ

Темір. Тіршілікке маңызы

Темір, (лат. Ferrum)[2] — Менделеевтің Периодтық кестесінің 4-ші периодының 8-ші қосымша тобындағы химиялық элемент; Алюминийден кейін жер қабатындағы ең кең таралған металл. Металдар қатарына жататын химиялық белсенді элемент. Темір екі жағдайда кездеседі. Оның бірі — жердің өзінен пайда болған жерлік (теллурлық ) темір, екіншісі — аспаннаң метеорит түрінде жерге түскен космостық темір.

Рет нөмірі - 26, атомдық массасы - 55,847

Ақ сұр түсті, металдық жылтыры бар, электр тогы мен жылуды жақсы өткізетін, магнитке тартылатын, жұмсақ, созылғыш металл. Жылтырлығы металл типтес. Түсі қара-қоңыр. Магниттік қасиеті бар.

Темірдің қаттылығы 4—5; меншікті салмағы 7—8. Куб формасы бойынша жымдастығы бар. Сынығы созылыңқы.

Тығыздығы 7, 864 г/см3, балқу t ═1539 С.

Темірдің 769 С градусқа дейін магниттік қасиеті сақталады.

Платинадан айырмашылығы, мұны HN03 жақсы ерітеді. Сингониясы куб; гексаоктаэдр формасында. Оның түйірлері кейде уақ тұтас форма түрінде байқалады, сирегірек болса да үлкен кесектері де кездеседі. Темірдің бірнеше полиморфтық модификацияда болатыны анықталған, олардың жоғарғы температуралы модификациясы — ү-Ғе (906°-тан жоғарырақ ) . Ішкі құрылысы жақ орталықты куб. Төменгі температурасы — а-Ғе (906°-тан төменірек). Ішкі құрылысы жабайы орталықты куб.

  • Темір атомының құрылысы: 26 электрон, 26 протон, салыстырмалы атомдық массасы 56, 30 нейтрон, 4 электрондық қабат, 2) 8) 14) 2),

  • Электрондық конфигурациясы: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

  • Тотығу дәрежесі 0,+2,+3, кейде +6; тотықсыздандырғыш болып табылады.

  • Жай заттармен және күрделі заттармен реакцияға түседі. Таза темір магниттелуге, тез магниттік қасиеттерін жоюға бейім. Сондықтан оны трансформаторлар, электромоторлар, электромагниттер, және микрофон мембраналарын жасауға қолданады. Темір көбінесе болат және шойын құймалары түрінде пайдаланылады.

Бұл элементтің рөлі денсаулық үшін өте зор. Егер темір жетіспесе, баршамызға белгілі анемия немесе қаназдық ауруы пайда болады. Бұл элементтің ағзадағы тәуліктік мөлшері — 11-30 мг. Адам қанында 3 грамға жуық темір бар. Оның мөлшері көрсетілген шамадан төмен болса, қанның қызыл жасушасының, яғни, гемоглобиннің түзілуі бұзылып, тыныс алу қызметі нашарлайды. Темір ағзаға сырттан түседі, тамақтың құрамындағы темір ионы он екі елі ішектің жоғар-ғы бөлігінде қанға сіңеді. Темірдің ағзаға дұрыс сіңбеуі асқазандағы тұз қышқылының жетіспеуінен немесе темірдің ақуызбен байланысының нашарлауынан болады. Ал тұз қышқылының жетіспеуінің өзі бауыр мен өт жолдарының дұрыс қызмет атқармауынан деуге болады, яғни, оларда әр түрлі тұздар тас түрінде жиналады. Тастардың пайда болуы топырақ пен судың және қоректің сапасына байланыс-ты екендігі түсінікті.

Темір жетіспеген кезде тері бозарады, тырнақ жұмсарады, әрі тез сынады, ауыз қуысы және ас-қазанның сілекейлі қабаты бүлінеді.

Темір жұмыртқаның сарысында, қарақұмықта, грек жаңғағында, күнжіт, фасоль, өрікте, мейізде көп болады.



13 – САБАҚ

Мыс. Тіршілікке маңызы

Мыс, Cu – элементтердің периодтық жүйесінің І-тобындағы химиялық элемент, атомдық нөмірі 29, атомдық массасы 63,546. Табиғатта тұрақты екі изотопы бар: 63Cu және 65Cu. Жер қыртысындағы массасы бойынша мөлшері 4,7.10–3%.

Негізгі минералдары: халькопирит, халькозин, ковеллин,малахит, азурит. Пластикалық қызыл түсті металл, кристалл торы қырлары центрленген кубтық, тығыздығы 8,94 г/см3, балқу t 1084,5°С, қайнау t 2540°С, тотығу дәрежесі +1, +2. Құрғақ ауадағы бөлме температурасында тотықпайды. Қыздырғанда ауада CuО және Cu2О-ға дейін тотығады, галогендермен, S, Se, HNO3, H2SO4-пен әрекеттеседі. Аммиак, цианидтермен, т.б. кешенді қосылыстар түзеді. Сульфид концентратын балқытып, одан түзілген мыс штейнін қара мысқа дейін тотықтырып, оны жалынмен не электролиттік әдіспен тазарту арқылы; гидрометаллургиялық әдіс – құрамында мысы бар минералдарды күкірт қышқылымен (немесе NH3 ерітіндісімен) өңдеп, одан әрі электролиздеу арқылы алады. Мыс кабельдердің, электр қондырғылары мен жылу алмастырғыштардың ток өткізгіш бөлігін жасау үшін пайдаланылады; қорытпалардың (латунь, қола,мыс-никель, т.б.) құраушысы ретінде қолданылады.

Құрамынан мыс алынатын табиғи шикізат. Оның құрамына мысы бар 240-тан аса минерал кіреді.

Олардың ішінде өнеркәсіптік негізгілері: халькопирит (құрамындағы мыстың мөлшері 34%), борнит (63,3), ковеллин (66,4), халькозин (79,8), теннантит (57), тетраэдрит (52,3), энаргит (48,3), куприт (88,8), тенорит (79,8), малахит (57,7),азурит (55,3), хризоколла (36,1), брошантит (56,2), атакамит (59,5).

Мысты құмтас кен орындарында мыстың мөлшері көп болады. Қазақстанда бұл кен типтері басты орында (мысалы, Жезқазған кен орны). Минералдық және химиялық құрамдарына байланысты мыс кендерінің технологиялық сорттары сульфидтік, тотыққан, аралас болып ажыратылады. Сонымен қатар мыс кендері сом және сеппелі-тарамшалы болып бөлінеді. Қазақстанда мыс кендерінің ірі кен орындарына Жезқазған, Қоңырат, Ақтоғай, Жаманайбат, т.б. жатады.

Пайдалы қазылымдарды байыту өнімі, не шикізатты химиялық өңдеудің өнімі. Бұл өнімдерде пайдалы концентрат мөлшері бастапқы шикізаттағыдан көп болады. Олар байыту фабрикасынан тікелей пайдалануға не металлургиялық өңдеуге жіберіледі. Металлургиялық өңдеуге жіберер алдында оларды флотациялық байытудан өткізеді. Мыс кенін байыту барысында негізгі алынатын өнім, құрамындағы мыс 55%-ға жететін (көбінесе 10%-дан 30%-ға дейін) мыс концентраты болып есептелінеді. Ал флотация кезінде мыстың концентратқа өту шығымы 80%-дан 95%-ға дейін болады. Байыту барысында мыс концентратынан басқа қосымша пиритті және түсті металдар концентраттары (мырышты, молибденді, т.б.) алынады. Қазақстанда мыс шикізат көздері Орталық, Шығыс (Кенді Алтай) және Оңтүстік Қазақстаноблыстарында шоғырланған. Соңғы жылдары мыс-мырыш күрделі концентраттарын балқытып, ұсатып өңдеу, автогенді балқытып өңдеу тәсілдері Балқаш мыс зауытында жүргізілуде.

Егер ағзада мыс жетіспесе, бауырда қорланған темір гемоглобинмен байланысқа түсе алмайды. Мыстың мөлшерінің аз немесе көп екендігінің көрсеткіші — адамның шашы. Мыстың мөлшері төмендеген кезде немесе жетіспеген жағдайда шаш тез ағарады. Мыс қанға оттегінің өтуін қамтамасыз етеді. Мыс көптеген ферменттердің құрамына кіреді, ұлпалардағы тотығу реакциясын жылдамдатады.

Мыс ағзаға тағам арқылы түседі. Әсіресе, теңіз тағамдарында, қырыққабатта, картопта, қалақайда, жүгеріде, сәбізде, алмада көбірек кездеседі. 



14 – САБАҚ

Натрий. Алу жолдары, тірі ағзалардың дамуына натридің маңызы

Натрий(Natrіum), Na – элементтердің периодтық жүйесінің І тобындағы химиялық элемент, атомдық нейтрондары 11, атомдық моллекулласы 22,98977; сілтілік металдарға жатады. Табиғатта тұрақты бір изотопы (23Na) бар. Натрий-ды алғаш 1807 жылы ағылшын химигі Г.Дэви (1778 – 1829) күйдіргіш натрийды (NaOH) электролиздеу арқылы бөліп алған. Жер қыртысындағы орташа массалық мөлшері 2,64%. Маңызды минералдары: галит (тас тұзы) – NaCl,мирабилит (глаубер тұзы) – Na2SO410H2O, чили селитрасы – NaNO3, криолит – Na3AlF6, трона – NaHCO3Na2CO32H2O. Натрийжұмсақ, күмістей ақ металл, тығыздығы 0,968 г/см3, балқу t 97,83С, қайнау t 882,9С. Тотығу дәрежесі +1. Қатты Натрий ауада тез тотығады, сұйық күйінде тұтанады. Сумен өте күшті, оттек, фтор, хлор, күкіртпен белсенді, 200С-та сутекпен, 800 – 900С-та көміртекпен әрекеттеседі. Натрий-ды парафин мен трансформатор май қоспасында, ылғал және оттектен тазартылған бензин немесе керосинде, аргон немесе азот атмосферасында, сондай-ақ, дәнекерленген шыны ампулада сақтайды. Натрий хлоридіне CaCl2, BaCl2, т.б. қосылған немесе натрий гидроксидіне Na2CO3 қосылған (қоспалар NaCl-дың балқу температурасын төмендету үшін қосылады) балқымаларды электролиздеу арқылы алады. 

Натрий Na2O2,натрийорганикалық қосылыстар, NaH алуда, Tі, Zr, Ta өндірісінде тотықсыздандырғыш,бутадиенді каучук синтезінде катализатор 

ретінде, ядролық реакторларда, т.б. қолданылады.

Натрий қосылыстары – натрий элементі түзетін химиялық қосылыстар. Натрий қосылыстары бір валентті. Натрий оттекпен қосылып натрий оксидін (Na2O) оттек мөлшері артық болса натрий асқын тотығын (Na2O2) түзеді. Na2O – түссіз кристалл, булану t 1275С. Сумен өте жақсы әрекеттеседі. Na2O2 – түссіз кристалл, тығыздығы 2,6 г/см3, ыдырау t 460С. Суда ериді, ауадан ылғал және СО2 газын сіңіреді. Күшті тотықтырғыш. Органикалық заттармен жанасқанда тұтанады. Сулы ерітіндісі мата, қағаз ағартуда, сүңгуір қайықтарында оттекті регенерациялауда, тыныс алу аппаратында қолданылады. Натрий галогендермен NaF, NaCl, NaBr, NaІ қосылыстарын түзеді. Натрий хлориді (ас тұзы, тас тұзы) NaCl – түссіз кристалл, тығыздығы 2,161 г/см3, балқу t 801С, қайнау t 1465С, суда, аммиакта, этиленгликолда, құмырсқа қышқылында, метанолда ериді. Табиғатта – галит минералы теңіз және мұхит суларында, тұзды көлдердің рапаларында, грунт тұздықтарында кездеседі. Cl2, Na2CO3, NaOH, т.б. алуда, тамақ өнеркәсібінде консервілеуші зат ретінде қолданылады. Натрий гидроксиді (күйдіргіш натр, каус-тик. сода) NaOH – түссіз кристалл, тығыздығы 2,13 г/см3, балқу t 322С, қайнау t 1385С, суда, этанолда, метанолда ериді. Күшті негіз; ауадан СО2 газы мен суды сіңіреді. Сулы ерітіндісі шыныны, балқымасы фарфор мен платинаны коррозияға ұшыратады. Тері және шырыш қабықтарын күйдіреді. Мұнайды, майды тазалауда, қағаз, сабын, жасанды талшық, т.б. өндірісінде, газ және көптеген органикалық сұйықтықтарды құрғатқыш агент ретінде қолданылады. Натрий гидрокарбонаты (натрий бикарбонаты, ас содасы) NaHCO3 – кристалл, ыдырау t 100 – 150С, суда ериді. Нан пісіруде және кондитерлік өнімдер дайындауда, дәрілік зат ретінде қолданылады. Натрий карбонаты (кальцинирленген сода) Na2CO3 – балқу t 853С, суда ериді. Шыны өнеркәсібінде шихта құраушы, сабын, жуғыш заттар, т.б. натрий қосылыстарын алуда қолданылады. Натрий сульфаты Na2SO4 – түссіз кристалл, тығыздығы 2,698 г/см3, балқу t 884С, суда ериді. Табиғаттатенардитмирабилит минералы түрінде кездеседі. Na, Na2S, H2SO4, (NH4)2SO4, сода, т.б. алуда шикізат ретінде қолданылады. Натрий нитраты (натрий селитрасы) NaNO3 – балқу t 308С, бұдан жоғары температурада ыдырайды. Суда, глицеринде, сұйық аммиакта ериді. Табиғатта чили селитрасы түрінде кездеседі. Тыңайтқыш, натрий тұздары және нитраттар өндірісінде, металл өңдеу өнеркәсібінде, т.б. қолданылады. Натрий алюминаты NaAlO2 – балқу t 1800С, суда Al(OН)3 түзе гидролизденеді. Спиртте ерімейді. Суды жұмсартуда, тазалауда, матаны бояуда қолданылады. Натрий ацетаты СН3 СООNa – балқу t 324С, су, спирт, эфирде ериді. Бояу, сабын, сірке ангидриді, ацетилхлорид, т.б. өндірісінде, медицинада қолданылады. Натрий-органикалық қосылыстар – натрий атомы көміртек атомымен тікелей байланысқан органикалық қосылыстар. Олар қатты, химиялық активті заттар, қыздырғанда балқымай айырылады, ауада өздігінен тұтанады. Су, спирт, қышқылдармен оңай реакцияласады. Қанықпаған көмірсутектермен және ароматты, гетероциклді қосылыстармен реакцияласады. Алкилдейтін зат ретінде, т.б. қолданылады.

15 - САБАҚ

Калий. Алу жолдары, тірі ағзалардың дамуына калий маңызы

Калий, К – элементтердің периодтық жүйесінің I тобындағы химиялық элемент. Ат. н. 19; ат. м. 39,102; балқу t 63,55•С; қайнау t 760•С; тығыздығы 0,862 г/см3. Калийді 1807 ж. ағылшын химигі Г.Деви ашқан. Түсі күмістей ақ, жеңіл, жұмсақ, оңай балқитын металл. Негізгі минералдары сильвин, карналлит, кайнит. Табиғатта тұрақты екі изотопы 39К, 41К және бір радиоактивті изотопы 40К бар. Таза Калийді оның балқыған қосылыстарын (KОНKClэлектролиздеп не осы балқымаға Na қосып, КОН(KCl)+Na=NaOH(NaCl)+К реакциясы бойынша өндіреді. Калий ауадағы оттекпен жақсы әрекеттесіп, К2О – оксид, К2О2 – пероксид, КО2 – асқын пероксид түзеді. Барлық металлоидпен, сумен, спирттермен жақсы әрекеттеседі, суда жанады. Таза Калий зертханада, синтетикалық каучук алуда, катализатор ретінде, су асты мен ғарышта асқын пероксидтен (4КО2+СО2=2К2СО2+3О2) оттек алу үшін қолданылады. 42К жасанды изотопы – химиядамедицинада және биологияда қолданылатынрадиоактивті индикатор. Калий қосылыстары тыңайтқыш ретінде сіріңкеоқ-дәріем-дәрі жасау, сабын өндіру, т.б. үшін пайдаланылады.

Калий қосылыстары  калий элементін түзетін тұрақты химиялық қосылыстар. Металл күйіндегі калий мен натрий өз-ара ери араласып, сұйық күйдегі балқыма түзеді, ол атом реакторында жылу тасымалдаушы, титан өндірісінде тотықсыздандырғыш ретінде қолданылады. Калий қосылыстарының арасында тұздары маңызды, бәрі дерлік тыңайтқыш ретінде пайдаланылады. Калий селитрасы KNO3 – өте тиімді тыңайтқыш, жақсы тотықтандырғыш, оқ-дәрі, қопарғыш заттар әзірлеуде пайдаланылады. Бромды калий фотосурет өңдеуде негативті сақтау үшін, йодты калий (KI) медицинада химиялық реактив ретінде, фторлы калий (КҒ) металлургиялықфлюс құрамында және органикалық қосылысқа фторды енгізу мақсатында,  көмір қышқылды калий (K2CO3) (поташ) шыны мен сабын өндіруде, калий фосфаттары(K4P2O7; K5P3O10) жуғыш зат құрамдасы ретінде, калий хлораты (KCІO3) (бертоле тұзы) сіріңке мен пиротехника өндірісінде, кремний фторлы калий (K2SіF6) минералдардан сирек жер металын алу кезіндегі қоспа ретінде, цианды калий (KCN) алтын өндіруде, калий сілтісі (KOH) таза калийді, оның тұздарын алуда, аккумулятор жасауда қолданылады.

Калий тыңайтқыштары  өсімдік қорегі ретінде қолданылатын құрамында калийі бар минералды заттар. Калий тыңайтқыштары табиғи калий тұздарынан алынады. Алғашқы калий тұздарының ірі кен орны 19 ғ-дың 40-жылдары Штасфуртта (Германия) табылды. Кейінірек Франция, Канада, АҚШ-та калий тұздары ашылды, хлорлы калий, калий селитрасы, калий сульфаты және т.б. өндіріле бастады. Калий тыңайтқыштары суда жақсы ериді, өсімдіктер тез сіңіреді, түрлі ауруға төзімділігін күшейтеді және дақылдар өнімділігін арттырады. Картоп, қант қызылшасын, көкөніс, темекі дақылдарына Калий тыңайтқыштары көбірек қажет.

Калий. Қан қысымын төмендетеді. Жүрек қағысын реттейді.

16 - САБАҚ

Кальций. Маңызы. Жерде тіршіліктің пайда болуы, ағзаға кальций қажеттілігі.

Кальций IV период, II топтың негізгі топшасының элементі. Реттік немірі 20, ендеше ядросында 20 протон мен 20 нейтроны бар (Аr=40),электрондарының жалпы саны да 20. Кальцийдің электрондық формуласы ls22s22p63s23p64s2, валенттілік электрондары 4s2 болғандықтан кальций косылыстарында II валентті.

Табиғи қосылыстары:

Кальцийді кальций хлоридінің балқымасын электролиз'- деп алады.

Кальций ақ түсті, жеңіл (р=1,55 г/см3), сілтілік металдардан қаттырақ зат, t°балқу = 851°С, керосиннің астында сақталады.

Ат. н. 20; ат. м. 40,08; балқу t 842°С; қайнау t 1495°С тығыздығы 1,55 г/см2. Кальцийді 1808 жылы ағылшын ғалымы Г.Дэви ашқан. Түсі күмістей ақ, жеңіл металл, белгілі изотоптары 14, табиғи изотоптары 6. Негізгі минералдарыкальцитангидритгипсфлюоритапатит, т.б.

Кальций белсенді металл болғандықтан көптеген реакцияларға түседі.

  1. Са + Н2 = СаН2 кальций гидриді

  2. Са + Сl2 = СаСl2 кальций хлориді

  3. 2Са + О2 = 2СаО кальций оксиді

  4. 6Са + 2N2СаN кальций нитриді

  5. Ca + 2С =СаС2 кальций карбиді

  1. Ca + 2НОН = Са(ОН)2 + Н2

  2. Ca + 2HCl=СаСl2 + Н2

Осы реакциялардың барлығында кальций - тотықсыздандырғыш.

Оттекпен оңай әрекеттесіп, қыздырғанда жанады. Металлоидтармен тікелей әрекеттеседі. Кальций металын өнеркәсіпте екі жолмен алады:

  1. электролиз әдісімен алу үшін балқыған Калций хлориді (CaCl2) арқылы тұрақты ток жіберіп, катодта таза Калций металын алады;

  2. екінші әдіс Al не Mg ұнтағының әктаспен аралас қоспасын вакумда 1100 – 1200°С-та қыздыру арқылы алады. Калций көмегімен уранторийванадийхром,цирконийбериллийтантал сияқты қиын балқитын, сирек те шашыранды, ілеспе металдарды тотықсыздандырып өндіреді.

КАЛЬЦИЙ. 

Адам ағзасында 1000-1200 грамм кальций болады, соның 99 пайызы сүйекте, тіс кіреу-кесінде, ал 1%-ы ішкі жасушада, қан құрамында маңызды роль атқарады.

Нақты айтқанда, елімізде жарты миллионға жуық адам остеопороз ауруының зардабын тартуда. Ал бұл тікелей осы кальций элементінің жетіспеуі салдарынан туындайды екен. Кальций сүйектің саулығы мен беріктігін сақтайды. Әйтсе де адам 35 жастан асқаннан кейін сүйектен кальций кеми түседі. Бұл дертке көбіне ақ жаулықты аналар шалдығады. Нақтырақ айтсақ, 60 жастан асқан әрбір төртінші әйел зардап шегеді. Ал ер азаматтарда төрт есе сирек кездеседі. Етеккір үзілісінен кейін әйел ағзасында гормондық өзгерістер болады, сүйектің беріктігі күрт төмендейді. Остеопороз бүкіл қаңқаны, әсіресе сан, иық, омырт-қа сүйектерін зақымдайды. Тіпті әлсіз соққының өзі (мәселен, көшеде құлап қалу) сыныққа алып келуі мүмкін. Осы ретте кальций мен магний— қаңқаның беріктігін сақтайтын негізгі ағза жанашыры. Қан құрамындағы холестеринді төмендетеді. Айтпақшы, кальций ағзаға сіңімді болуы үшін D витамині, фосфат, магний, мырыш, марганец, аскорбин қышқылы ауадай қажет.

Кальций сүтте, жалпы ағарғанда, балықта, теңіз өнімдерінде көп болады.



17 - САБАҚ

Магний. Маңызы. Жерде тіршіліктің пайда болуы, ағзаға магнийдің қажеттілігі.

Магний (лат. Magnesіum) Mg, элементтердің периодтық жүйесіндегі ІІ топтың элементі, атом нөмірі 12, атом м. 24,312. Табиғатта үш изотопы бар: 24Mg, 25Mg, 26Mg. 1808 ж. ағылшын ғалымы Г.Дэви (1778 — 1829) ашқан. Жер қыртысындағы масса бойынша мөлш. 2,1%. Ол барлық қосылыстарында екі валентті. Магний күмістей ақ, өте жеңіл, берік металл; тығыздығы 1,74 г/см3, балқу t 650ӘС, қайнау t 1107ӘС. Ол қорғағыш оксидпленкамен қапталғандықтан, құрғақ ауада 350ӘС-қа дейінгі температурада тотықпайды, бірақ 600 — 650ӘС-та өздігінен тұтанып, жарқырай жанып, Магний оксидін (MgO) және аздап нитридін (Mg3N2) түзеді. Құрамында бос оттек 2) жоқ суық сумен әрекеттеспейді; қайнап жатқан судан Н2-ні ығыстырады. Сұйытылған қышқылдарда жеңіл ериді [концентрленген күкірт қышқылының (H2SO4) және HF ерітінділерінде пассивтеледі]; сілтілердің суық ерітінділерінде ерімейді. Қыздырғанда сутегімен, галогендермен S, N2, C-пен әрекеттеседі.

Магнийді құрамында MgCl2 бар балқымалардыэлектролиздеу арқылы, күйдірілген магнезит немесе доломитті металлотерм. (ферросилициймен) тотықсыздандыру және MgO-ін көміртерм. тотықсыздандыру арқылы алады.

Негізгі минералдары:

  • магнезит

  • доломит

  • карналлит

  • бишофит

  • оливин

Адам ағзасының 60 пайызы судан, 34 пайызы органикалық, 6 пайызы бейорганикалық заттардан тұрады. Органикалық заттарға көміртегі, сутегі, оттегі, сондай- ақ, бұлардың қатарына азот, фосфор, күкірт жатады. Ағзадағы бейорганикалық заттарда міндетті түрде мынадай 22 элемент болады: Ca, P, O, Na, Mg, S, B, Cl, K, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cr, Si, I, F, Se. Мысалы,  егер адамның салмағы70 кгболса, онда1700 граммкальций,250 граммкалий,70 граммнатрий,42 грамммагний,5 граммтемір,3 грамммыс болады.

Атап айтар болсақ, мәселен, кальций мен фосфор сүйекте, ал хлор тұзды қышқыл түрінде асқазан сөлінде кездеседі.

Элементтерді тірі ағзалардағы орташа мөлшеріне қарай үш топ-қа бөледі:

1. Макроэлементтер (оттегі, сутегі, көміртегі, азот, фосфор, күкірт, кальций, магний, натрий және хлор);  ағзадағы мөлшері 10%-дан жоғары болады.



18 - САБАҚ

Кобальт. Тіршілікке маңызы

КОБАЛЬТ, Co – элементтердің периодтық жүйесінің VIII тобындағы химиялық элемент, атомдық нөмері 27; атомдық массасы 58,933. Кобальт –күміс түсті ауыр металл, балқу t 1494°С; қайнау t 2960°С; тығыздығы 8,9 г/см3. Табиғатта тұрақты 2 изотопы (59Co және 57Co) және бір радиоактивті 60Со изотопы (жартылай ыдырау периоды 5 жыл) бар. Кобальт оксиді ежелгі дәуірде МысырдаВавилондаҚытайда шыны мен кіреукені көк түске бояу үшін қолданылған. Кобальтты алғаш бос күйінде 1735 жылы швед химигі Ю.Бранд алған. Негізгі минералдары: карролит,линнеиткобальтинскуттерудит, тағы басқа. Қалыпты температурада Кобальт су мен ауа әсеріне тұрақты. Галогендермен оңай әрекеттесіп, галогенидтер түзеді. Сұйытылған тұз және күкірт қышқылдарында Кобальт баяу еріп, сутек бөліп шығарады және хлорид CoCl2, сульфат CoSO4 түзеді. Сұйытылған азот қышқылы Кобальтты ерітеді және азот тотықтарын бөліп, нитрат Co(NO3)2 түзеді. Көміртекпен жоғары температурада әрекеттесіп, 4СoO3, Co2C типтес карбид береді.

Кремниймен жоғары температурада қосылысып, құрамы әр түрлі силицидтер, бормен түрлі боридтер, күкіртпен сульфидтер түзеді. Екі валентті Кобальт тұздары суда жақсы (25°С-та 100 г суда 52,4 г CoCl2) ериді, Кобальт шала тотық CoO және тотық Co2O3 түзеді. Со(ОН)2 және Со(ОН)3 гидрототығының негіздік қасиеті бар. Кобальттың аралас тотығы Co3O4. Өнеркәсіпте Кобальт құрамында Кобальт қоспасы бар никель кентасынан алынады. Кобальт негізінен қорытпа түрінде қолданылады. Оның қорытпалары ыстыққа төзімді материалдар ретінде пайдаланылады. Медицинада қатерлі ісіктерді емдеуде, т.б. қолданылады.

Кобальт дербес күйде жер қыртысында болмайды, метеориттерде кездеседі. Табиғатта күкіртті мышьякты қосылыстар түрінде, никельдің, темірдің сондай қосылыстармен аралас кездеседі, мысалы кобальт CoAs2шмальтит СоАs2 . Кобальтты алу өте қиын. Өйткені ең алдымен никельмен екеуін темірден б сонан соң бірінен бірін ажырыту керек сонымен қатар бұл үш металдың қасиеттерінде көп ұқсастыық бар. Кобатльт күмістей ақ, жылтыраған металл. Ауа мен судың әрекетіне берік. Сұйық қышқылдарға ериді. Кобальттың радиоасктивті изотопы Со – 60 бар жартылай ыдырау мерзімі 5 жыл. Бұл кобальттанте күшті түрде ү - сәулелері шығады, сондықтан металдың дефектоскопиясында (металдардың қалың қабатындағы ақауларын табу), медицинада қауіпті ісіктерді емдеуге қолданады.

Таза түріндегі кобальт - қызылдау түрі бар қатты ақ металл, ол мұнымен қатар соққыланғыш, созылғыш және магнитті. Табиғи кобальт тұрақты бір изотопты Со тұрады, ал жасанды жолмен алынған радиобелсенді изотоптардың маңыздысы СО. Осының негізінде біраз аспаптар құрастырылған, өйткені ол күшті ү- сәуле шығарғыш. Бұл изотоптымедицинада әсіресе зиянды ісіктерде анықтау және емдеу үшін пайдаланады. Кобальт химиялық белсенділігі бойынша темірден гөрі әлсіздеу. Өзінің қосылыстарыңда +2 және +3 валенттілік көрсетеді. Алдын ала ұнтақтадалған кобальт қыздырғанда өздігінен тұтануы мүмкін. Ол көміртекпен, кремнийменбормен бірге балқытылғанда карбитті,силицитті және боридті түзеді. Гологендермен жеңіл әрекеттеседі, бірақ оттекпен тек 300 C тотығады. Кобальт сілтілермен іс жүзінде әрекеттеспейді, ал сұйытылған қышқылдарда (тұз, және күкіртазот және қымыздық) бау ериді. Салқында концендірленген күкірт және азот қышқылдары металлды пассивтендіреді ал қыздырса реакция жеңіл жүреді: С о +4НNO3 () = C(NO3)+ 2NO2+ 2H2O Кобальт сульфиді СоS – іс жүзінде суда ерімейтін, қара тұңба. Ол күкіртпен кобальты тікелей немесе тұздардың ертіндісінде қыздырған кезде алынады: СоСl2+ (NH4)2S= CoS + 2NH4Cl Кобальт карбанилы Co(CO)4 – ол сарғылт қызыл кристалл, тек органикалық ерткіштерде ғана ериді. Кобальттың тетракарбонилы 60 С кезінде ыдырайды Со(CO)4 көміртек оксидінің атмосферасында кобальтты қыздырумен алады. Кобальт (II) оксиді C0O – суда және сілтілерде ерімейтін көк – сұр ұнтақ. Кобальттың нитратын не карбонатына термиялық ыдыратумен, сол сияқты жоғары температура кезінде оттекпен металды тотықтырумен түзіледі. Бұл оксид қышқылдарда жеңіл ериді де тұзар түзеді. Кобальт (ІІ) гидроксиді Со(OH)2 -қызғылт – қызыл тусті тұнба, ақырын қарлыға қара ол Со(OH)3 тотыға ауысады. Со(OH)2 суда ерімейді сілтілермен кобаьт(ІІ) тұздарының ерітіндісіне әрекет еткенде түзіледі: CоSO4+2NAOH=NASO4+CO(OH)2 Егер бұл реакция салқында жүрсе, онда көк, ал қыздырғанда – қызғылт түр өзгерісі алынады. Кобальт(ІІ) гидроксиді сілті артық болған тұста кешенді қосылыстар береді: 2NaOH+Cо(OH)2=Na2[Co(OH)4]

Хлорлы кобальт CoCl2.6H2O қызғылт – қызыл түсті, оның қызғылты ерекшелігі бар кристаллизациялық суды жоғалтқан кезде түсі өзгереді. Мысалы, осы тұзбен өңделіп, ауада кептірілген қағаз, болжамдау гигрометр ретінде пайдаланыла алады, өйткені бұл қағаз ылғалды ауда қызара бастаиды, ал құрғақ ауада – көгереді. Егер сұйытылған кобальт хлоридінің ертіндісімен жазса, онда ондаи жазуды байқау мұмкін емес, бірақ қағазды қыздырған тұста әріптер көк болады – ол тұздың дегидратсиалну нәтижесі.

Кобальт нитраты Co(No3)2.6H2O ауда қызыл түске айналып, балқитын кристалл түрінде болып келеді.

Кобальттың купрос CoSО4.7H2O – қызғылт түсті кристаллдық тұз, ауада тұрақты жане суда жеңіл ериді. Сусыз күиде – ол қызыл кристалдар суда баяу ериді.

Көк түсті тиоц янаттың түзілуі Со(ІІ)Иондарына сапалық реакция болады: 2KNCS+Cо(NCS)2=K2[Co(NCS)4]

Кобальт (ІІІ) оксиді Со2О3 – қара қоңыр түсті зат, суда ерімейді. Оны кобалбт нитратын қыздырған кезде алады. 4Co(OH)3+4H2SO4=2CoSo4+10H2O+O2 Co2 O3 катализатор ретінде және әйнекті көк түске бояу (кобальттық айнек) үшін пайдаланылады.

Кобальт (ІІІ) гидроксилді Со(ОH)3 – қоңыр–сұр зат, негіздік сипаты бар. Ауада Со(ОH)3 баяу тотыққан тұста ақырын, ал тотықтырғыштар (мысалы, NaOCl) қатынасында – тездеу түзіледі: 2Co(OH)2+NaOCl+H2O=NaCl+2C(OH)3 Co(OH)2 тотықтырғышты қышқылдармен тұз түзеді де оттекті бөледі: 4Co(OH)3+4H2SO4=4CoSo+10H2O+O2

Ал тотықсыздандырғышты қосылыстармен әрекеттескенде реакция басқаша өтеді: 2Co(OH)3+6РСl=2CoCl2+6H2O+Cl2 Кобальт, осы топшаның басқа элеметтері сияқты, кешенді қосылыстарды түзуге бейім. айталық, Кобальттың сусыз галогенидтері, тиоцянатты, сульфатты және басқа қосылыстары амиак молекуласын қосып амияктарды түзе алады. олар сумен жеңіл бұзылады: [CO(NH3)6]Cl2+2H2O = Co(OH)2+4NH3+2NH4Cl Кобальттың қолданылыуы

Кобальт – ол тез кесетін болаттың басты бес (темір, Кобальт, вольфрам, хром және ванадий) құрамдастың бірі.

Оны жоғарғы отқа төзімділігімен және химиалық енжарлығымен сипатталынатын қортпаларды (виталиум, стели және т .б.) дәиіндеу кезінде қолданылады .

Кобалттың қосылыстары көктүсті әйнекті, минералды бояуларды және кіреукелерді (эмаль) дәйындеуға жұмсалады.

Кобальттың биологиялық рөлі. Кобальт тірі ағза үшін тіршіліктік маңызды элемент. Ол қан жасау, гемоглобиннің түзілу процесіне қатынасады және В12 дәруменнің негізгі құрамдас бөлігі болып келеді.

Оның жетіспеушілігі жануарларда әр түрлі ауруларды туындатады. өсімдік массасындағы кобальттың керекті мөлшеріне жету үшін микротыңайтқыш ретінде жер қыртысына кобальт сульфаты мен хлоридты қосымша қорек ретінде береді.



19 – САБАҚ

Хлор. Тіршілікке маңызы

Хлор (лат. Clorum), Cl – элементтердің периодтық жүйесінің VІІ тобындағы химиялық элемент, атомдық номері 17, атомдық массасы 35,45; галогендер тобына жатады. Молекуласы екі атомнан (Cl2) тұрады; өткір иісті сарғылт, жасыл түсті улы газ; тығыздығы 0,3214 г/см3. Балқу t – 101°С; Табиғатта екі тұрақты изотопы (35Cl мен 37Cl) бар. Жасанды радиоактивті изотоптарының ішіндегі маңыздылары [34Сl(Т1/2 32,4 мин); 36Сl (Т1/2 3,08105 жыл); 38Сl(Т1/2 37,29 мин)] химиялық және биохимиялық процестерді зерттеуде пайдаланылады. Хлорды алғаш швед химигі К. Шеллепиролюзитті тұз қышқылымен әрекеттестіріп алған (1774). Жер қыртысындағы салмақ мөлшері 4,5102%.

Хлор өте активті элемент, бос күйінде жанартау лавасында ғана, ал байланысқан түрінде тау жыныстарында, теңіз, мұхит, өзен суларында, өсімдік және жануарлар организмдерінде кездеседі. Байланыстағы хлор көптеген минералдардың: галит, сильвин, сильвинит, карналлит, т.б. құрам бөлігі. Қалыпты жағдайда хлор — сарғыш жасыл, ерекше өткір иісті газ, тығыздығы 3,214 г/л, ауадан 2,5 есе ауыр, қайнау t –33,6С, балқу t –100,98С. Суда жақсы ериді. Тотығу дәрежелері +1, +3, +4, +5, +7.

Хлор химиялық активті болғандықтан оның қосылыстары көптеген металдармен, бейметалдармен тікелей әрекеттестіру арқылы, алоттек, азот, көміртек, инертті газдармен хлор қосылыстары жанама жолмен алынады. Хлор кальций гидрототығымен белгілі жағдайда әрекеттесіп, маңызды техникалық өнімдер (хлорлы әк, гипохлорит, кальций хлораты, т.б.) түзеді. Хлор көптеген органикалық қосылыстармен де әрекеттеседі (қ. Хлорлау).

Лабораторияда хлорды 4HCl+MnO2=MnCl2+Cl2+2H2O реакциясы арқылы, ал өнеркәсіпте ас тұзының (NaCl) ерітіндісін электролиздеп алады. Хлорды ауыз суды хлорлауға, мата, қағаз ағартуда, тұз қышқылы мен органикалық синтезде, хлоры бар қосылыстар даярлауда, т.б. қолданылады. Қазақстанда хлор Павлодар химия зауытында өндіріледі. 

Химиялық белсенді, өте күшті тотықтырғыш:

сутегімен реакцияласады,металдармен және бейметалдармен де реакцияласады: 3Cl2 + 2Fe = 2FeCl2 2Cl + Si = SiCl4

Суда және сілтілердің судағы ерітінділерінде дисмутацияланады: Cl2 + 2NaOH(суық) = NaClO + NaCl + H2O 3Cl2 + 6NaOH(ыстық) = NaClO3 + 5NaCl + 3H2O

Хлорды алу: a) өнеркәсіпте 2KCl(балқыма) → 2K + Cl2↑ 2NaCl + 2H2O→ H2↑+Cl2↑ + 2NaOH

ә) зертханада 1) 4HCl(конц.) + MnO2Cl2 + MnCl2 + 2H22) 16HCl(конц.) + 2KMnO4 5Cl2 + 2MnCl2 + 8H2O + 2KCl 3) 4HCl(конц.) + Ca(ClO)22Cl2 + 32H2O + CaCl2 4) 6HCl(конц.) + KClO33Cl2 + 3H2O + KCl

Конмутация (3) және (4) реакцияларында әрі тотықсыздандырғыш HCl, әрі тотықтырғыштар Ca(ClO)2 және KClO3 хлор берушілер болып келеді. Хлор - негізгі химиялық өндіріс өнімдерінің бірі, бром мен йодты, хлоридтерді, құрамында оттегі бар туындыларды алу үшін қолданылады.

Қағазды ағартады, ауыз суды дезинфекциялауға пайдаланады.

Тіршілікке қажетті элементтер. Олар адам ағзасында үнемі болады және ферменттер, гормондар, дәрумендер құрамына кіреді: H, O, Ca, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu, Co, Fe, Zn, Mo, V. Олардың жетіспеушілігі адамның қалыпты өмір сүруін бұзады.



19 – САБАҚ

Иод. Тіршілікке маңызы

Йод, I – элементтердің периодтық жүйесінің VІІ тобындағы химиялық элемент. Галогендер тобына жатады, ат. м. 126,9; ат. н. 53; тығыздығы 4,93 г/см3; балқу t 113,60С; қайнау t 184,350С.

Йодты 1811 ж. француз химигі Б.Куртуа ашқан. Табиғатта тұрақты бір изотопы бар (127J), бос күйінде кездеспейді.

Қара сұр түсті, күлгін жылтыр, өткір иісті. Лаутарит, дитцент минералдарында, мұхит суы, мұнай кендеріндегі ілеспе суда, балдырлардакездеседі. Суда нашар, органикалық еріткіште (спирт, эфир, күкірткөміртек, хлороформ) жақсы ериді. Көптеген металдармен және сутекпен жоғарытемпературада әрекеттеседі. 

Йод қосылыстары  йод элементі түзетін тұрақты химиялық қосылыстар. Йод қосылыстарында йод –1, +1, +3, +5 және +7 валентті. Йод көміртек, азот, оттек, күкірт, т.б. элементтермен тікелей әрекеттеспейді. Көптеген металдармен және сутекпен жоғары температурада ғана әрекеттеседі. Йодтың практикалық маңызды қосылысыйодтау ангидриді (І2O5) –  түссіз кристалл, судағы ерітіндісін йодтау қышқылы (HІO3), мұның тұздарын йодаттар деп атайды. Мысалы, калий йодаты (KІO3) – суда еритін кристалды зат, оны химиялық талдауда тотықтырғыш ретінде қолданады.

Өте аз элементтер. 

Адам және жануар ағзаларынан табылған, мөлшері және биологиялық маңызы белгісіз.

Сондықтан егер химиялық элементтердің біреуінің жоқ болуы немесе жетіспеуі ағзадағы қалыпты жағдайды бұзады. Керісінше, ағзадағы қандай да бір элементтің шамадан тыс болуы да зиян. Тіпті, қазір тағамнан улану да көбейіп кетті. Мәселен, соңғы кезде диоксин деген у пайда болды. Ол фосфор қалдықтарының ауада азот қышқылдарымен қосылуы арқылы түзіледі. Адам ағзасының әлсіреп, иммундық жүйенің төмендеуіне де осылардың әсері бар.

Адамның ағзасы химиялық элементтерді әр түрлі концентрациялайды, яғни микроэлементтер мен макроэлементтер әркелкі таралады. Микроэлементтердің көпшілігі бауырда, сүйек және бұлшық ет ұлпаларында жиналады. Бұл ұлпалар — көптеген микроэлементтердің негізгі қоры. Элементтер кейбір мүшелерге тән әрі ол жерде концентрациясы жоғары болады. Мысалы, мырыш — қарын асты безінде, йод — қалқанша безінде, фтор – тіс кіреукесінде, алюминий, мышьяк, ванадий — шашта, кадмий, сынап, молибден — бүйректе, қалайы — ішек ұлпаларында, стронций — қуық безінде, сүйек ұлпасында, барий — көздің пигментті қабатында, бром, марганец, хром — гипофизде және тағы басқаларда жиналады.

Қалқанша безі мен гипофиздің жұмысын жақсартады. Радиация әрекетінен қорғап, радиоактивті йодтың жиналуын ескертеді. Йод селенге тәуелді, ол ағзада селенсіз әрекет етпейді.

Бұл элементтің жетіспеуі негізгі зат алмасу процесін төмендетеді. Ағзадағы йодтың аз болуы ең әуелі орталық жүйке жүйесіне әсер етеді. Бала қажетті мөлшердегі йодты ана құрсағында жатқан кезден бастап алуға тиіс. Балалардағы гипотиреоз ауруы жүйке қызметінің ерекше бұзылуына, адамдағы интеллектуалдық мүмкіндіктің тежеліп дамуына, кретинизмге әкеліп соқтырады.

Ал ересек адамдарда ойлау қабілетінің төмендеуі, жүректің соғу жиілігі азаюы байқалады.

Йод жетіспеушілігі иммундық жүйені әлсіретеді, ісік дамуының қатерлілігін арттырады, ең алғаш-қы кезекте қалқанша безінің ау-руын қоздырады.

Йод ас тұзында болады. Соңғы уақытта ұнды да йодпен байытып жүр.





21 - САБАҚ

Марганец. Тіршілікке маңызы

Марганец (латынша Manganum), Mn – элементтердің периодты жүйесінің VII-тобындағы химиялық элемент, асыл металдардың бірі. Реттік нөмірі 25,атом массасы 54, 938.

Өткен ғасырдың қырқыншы жылдарында неміс ғалымдары Вальтер мен Ида Ноддактар Менделеев кестесіндегі элементтер әр жұмыртаста кездесетіндігін айтқан. Әуелгіде бұл пікірдің қолдаушысы табылмады. Кейін ғалымдар химиялық элементтерге талдау жасап, зерттеп, зерделеп, шындыққа көз жеткізді.

Жер бетіндегі барлық тірі ағза, оның ішінде, адам қоршаған ортамен тығыз қарым-қатынаста өмір сүреді. Тіршілік заңы ағзада үнемі зат алмасып тұруын талап етеді. Ал ағзамызға  химиялық элементтер жеген ас пен ішкен суымыздан түседі. Кейбір ғалымдардың сараптауынша, ағзаға түскен хи-миялық элементтердің әрқайсысы белгілі бір биологиялық қызметті орындайды. Осы бағыттағы зерттеулер нәтижесінде 30-ға жуық элементтің биологиялық ролі анықталды.

Адам ағзасының 60 пайызы судан, 34 пайызы органикалық, 6 пайызы бейорганикалық заттардан тұрады. Органикалық заттарға көміртегі, сутегі, оттегі, сондай- ақ, бұлардың қатарына азот, фосфор, күкірт жатады. Ағзадағы бейорганикалық заттарда міндетті түрде мынадай 22 элемент болады: Ca, P, O, Na, Mg, S, B, Cl, K, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cr, Si, I, F, Se. Мысалы,  егер адамның салмағы 70 кгболса, онда 1700 граммкальций, 250 граммкалий, 70 граммнатрий, 42 грамммагний, 5 граммтемір, 3 грамммыс болады.

Тіршілік үшін маңыздылығына қарай химиялық элементтерді үш топқа бөледі:

1.Тіршілікке қажетті элементтер. Олар адам ағзасында үнемі болады және ферменттер, гормондар, дәрумендер құрамына кіреді: H, O, Ca, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu, Co, Fe, Zn, Mo, V. Олардың жетіспеушілігі адамның қалыпты өмір сүруін бұзады.

2. Қосымша элементтер. Бұл элементтер жануар мен адам ағзасында болады: Ga, Sb, Sr, Br, F, B, Be, Li, Si, Sn, Cs, Al, Ba, Cl, As, Rb, Pb, Ra, Bi, Cd, Cr, Ni, Ti, Ag, Th, Hg, V, Se. Олардың биологиялық маңызы осы уақытқа дейін толық  зерттелмеген.

3. Өте аз элементтер. Адам және жануар ағзаларынан табылған, мөлшері және биологиялық маңызы белгісіз.

Сондықтан егер химиялық элементтердің біреуінің жоқ болуы немесе жетіспеуі ағзадағы қалыпты жағдайды бұзады. Керісінше, ағзадағы қандай да бір элементтің шамадан тыс болуы да зиян. Тіпті, қазір тағамнан улану да көбейіп кетті. Мәселен, соңғы кезде диоксин деген у пайда болды. Ол фосфор қалдықтарының ауада азот қышқылдарымен қосылуы арқылы түзіледі. Адам ағзасының әлсіреп, иммундық жүйенің төмендеуіне де осылардың әсері бар.



22 – 23 САБАҚ

Химиялық байланыс

Химиялық байланыстар  химиялық элементтер арасындағы тұрақты тепе-тең күйдегі жүйе жасауға келіп тірелетін (молекула, ион, радикал) электромагниттік әсерлесу жиынтығы.

Химиялық байланыс — атомдардың химиялық қосылыс түзіп әрекеттесуі.

Кванттық механика көзқарасы тұрғысынан Химялық байланыс валенттілік сұлба және молекулалық орбиталдар әдісімен түсіндіріледі. Химиялық байланыс түзілуіне қарай төртке бөлінеді:

  • иондық

  • ковалентті

  • металдық

  • сутектік

Иондық Химиялық байланыс электр терістілігі бойынша айырмашылығы үлкен металл мен бейметалл атомдары арасында түзіледі. Химиялық әрекеттескенде валенттік электрондарын беріп, оң зарядты иондарға (катиондарға): К־–е–К+ бейметалл атомдары электрондар қосып алып, теріс зарядты иондарға (аниондарға) айналады: Cl+е–Cl־. Әр аттас зарядты иондар бірін-бірі тартып молекула құрайды: K+ + Cl ־= KCl. Иондық Химиялық байланыс қарама-қарсы зарядталған иондардың электрстатикалық тартылысы нәтижесінде жүзеге асады. Иондар түзілу арқылы жүзеге асатын байланыстарды иондық байланыс, қосылыстың өзін иондық қосылыс деп атайды. Иондық қосылыстардың қайнау, балқу темп-расы жоғары, қызуға тұрақты, олар полюстік еріткіштерде тез ериді, ерітінділері электр тогын жақсы өткізеді.

Ковалентті Химиялық байланыста — әрекеттесуші атомдарға ортақ электрондар жұбы пайда болып, олардың санына қарай бір немесе бірнеше еселенген байланыстар түзіледі. Мысалы, сутек молекуласы атомдары арасында бір (Н:Н), оттек молекуласында қос (:О::О:), азот молекуласында үш (:N:::N:) еселенген ковалентті Химиялық байланыс бар. Ковалентті Химиялық байланыстар электрон жұбының атомдардың арасында орналасуына қарай полюсті және полюссіз деп екіге бөлінеді.

Полюсті молекулада Химиялық байланыс түзетін ортақ электрондар электр терістілігі күшті атомға ығыса орналасады. Молекуланың полюстілігі диполь моменті арқылы көрсетіледі. Полюстік молекулалардың қайнау және балқу температурасы төмен, полюсті еріткіштерде үйектеліп иондарға ыдырайды.

Полюссіз ковалентті Химиялық байланысты молекулада электрон жұбы атомға ауыспай, симметриялы түрде ортада орналасқан. Полюссіз Химиялық байланыстағы қосылыстардың қайнау және балқу температуралары төмен, полюсті еріткіштерде иондар түзбейді, электр тоғын өткізбейді. Ортақтаспаған электрон қосағынан және электронсыз бос орбитасы бар атомдардан (донар-акцепторлы) түзілетін сутектік және металдық Химиялық байланыстар координациялық байланыс деп аталады. Сутекті Химиялық байланыс — екі не бір молекуладағы атомдар арасында сутек атомының оң заряды арқылы түзіледі.

Металдық Химиялық байланыс — металл атомдарының сыртқы қабатындағы бос электрондар қатысуымен түзілетін байланыс. Химиялық байланыс валенттік электрондар арқылы жүзеге асады.

Химиялық байланысының негізгі сипаттамалары:

  • байланыс энергиясы,

  • байланыс ұзындығы,

  • валенттік бұрыш.

Байланыс энергиясы — өзара байланысқан атомдарды не иондарды бір-бірінен ажырату үшін жұмсалатын энергия. Байланыс ұзындығы — Химиялық байланыстағы атомдар ядроларының арасындағы қашықтық, валенттік бұрыш — байланысқан атомдар ядролары арқылы жүргізілетін жорамал сызықтар арасындағы бұрыш. Бұл көрсеткіштер зат молекуласының құрылысын, пішінін және беріктігін сипаттайды.







24 – САБАҚ

Биологиялық маңызды қосылыстардың көпшілігі неліктен үлкен молекулалы қосылыстар қатарына жатады

Жоғары молекулалы қосылыстар немесе полимерлер (гр. πολύ- — көп, μέρος — бөлік, бөлігі) — молекула құрамында өзара химикалық немесе координаттық байланыстармен қосылған жүздеген, мыңдаған атомдары бар және өздеріне ғана тән қасиеттермен ерекшеленетін заттар тобы. Жоғары молекулалы қосылыстар көбіне молекулалары көп қайталанып отыратын мономерлер тізбегінен тұрады. Олардың ішіндегі ең қарапайымы — полиэтилен, оның мономері — этилен.

Жоғары молекулалы қосылыстар табиғи (ақуыздар, нуклеин қышқылдары, табиғи шайырлар), жасанды (табиғи полимерді химикалық реактивтермен әрекеттестіру кезінде алынатын), синтетикалық (полиэтилен, полипропилен, полистирол, полиамид, фенолды шайыр, т.б.) болып үш топқа бөлінеді. Табиғи Жоғары молекулалы қосылыстар Биосинтез барысында тірі организм клеткаларында түзіледі.

Синтетикалық Жоғары молекулалы қосылыстар мономерлерді поликонденсациялау, полимерлеу арқылы алынады. Олардың тізбектері ашық, бірінен соң бірі түзу сызық бойымен орналасқан мономер бөліктерінен, тарамдалған немесе тор тәрізді Жоғары молекулалардан құралған (қ. Полимерлер). Жоғары молекулалы қосылыстар машина жасауда, құрылыста, ауыл шаруашылығында, электртехникада, медицинада, т.б. көптеген салаларда кеңінен қолданылады.

Жоғары молекулалы қосылыстарды қысқаша ЖМҚ деп стандартты атауға немесе "полимерлер" деуге болады. Полимерлер (грек. "поли"—көп, "мерос"—бөлшек) ондаған және жүздеген мың, кейде миллиондаған атомдардан тұратын үлкен молекулалар.

Атомдар санының өзгеруіне қарай макромолекулалардың сапалық қасиеттерінде де ерекшеліктері болады. Химиялық таза полимерлердің макромолекулалары қайталанып отыратын құрылым буындарынан құралады.

Құрылым буындарының саны полимерлену дәрежесі – n деп аталады, оның сан мәні 1000-нан 1 млн-ға жуық болуы мүмкін. Іс жүзінде кез келген полимерлер — құрамы және химиялық құрылысы бірдей, тек құрылым буын саны әр түрлі бірнеше макромолекуланың қоспасы. Егер құрылым буындары әр түрлі болса, онда сополимер деп атайды.

Полимер синтезделетін кіші молекулалы зат мономер деп аталады. ЖМҚ кұрамының күрделілігі оның молекулалық массасының да өте үлкен болуын қамтамасыз етеді. "Үлкен", "кіші" деген сөздер салыстырмалы шартты түрде қолданылады. Сондықтан Мr < 500 болса, кіші молекулалы, Мг >5000 болса, жоғары молекулалы қосылыс деп саналады. Ал 500 < Мг<5000 болса, онда олигомер (грек. "олигос" — "көп емес, шамалы" деген мағынаны білдіреді) деп аталады. Бұлай бөлудің негізі молекула шектен тыс көп атомнан тұратын жағдайда олардың сандарының шамалы өзгеруі қасиеттеріне аса көп әсерін тигізбейді, кейде тіпті өзгермейді.

Полимерлердің осындай ірі макромолекулаларының пішіні әр түрлі болады. Оларды: сызықтық, тармақты немесе торлы және кеңістіктік, т.б. деп бөледі. Табиғи полимерлерден целлюлоза мен табиғи каучуктың құрылымдары сызықты екенін білесіңдер, ал синтетикалық полимерлерден капрон, төменгі қысымда өндірілетін полиэтилен сызықты болады. Тармақты құрылымды полимерлерге: крахмал, полипропилен жатады. Жүн, резеңке мен фенолформаль-дегид полимерлерінің құрылымдары кеңістік болады. Полимерлердің физикалық қасиеттері полимерлену дәрежесі мен полимердің құрылымына тәуелді болады.

Полимерлер атаулының барлығында сансыз жіңішке жіптердіңқатарласа немесе шумақтала шатасып жатуы мүмкін емес. Ұсақмолекулалар бірімен-бірі түйін арқылы берік жалғасып, шарбак немесе торкөз тәрізді пішінде болады. Мұндай торкөздердің үш өлшемі: биіктігі, ұзындығы және ені болғандықтан, тримерлі молекула деп аталады (55-сурет).

Қазіргі кезде полимерлер өндіру қарқынды дамуда. Машина жасау, радио және электротехника, құрылыс, сонымен катар кеме, авто, ұшақ, ракета жасау өндірісін, жеңіл өнеркәсіпті, тұрмысты полимерсіз көзге елестету мүмкін емес. Полимерлердің осындай көп түрлі болуы олардың химиялық құрамына, макромолекулаларында жеке бөліктерінің бір-бірімен қалай байланысқанына және олардың кеңістіктегі геометриялық орналасуына байланысты.

Полимер бұйымдарының бұрын байқалмаған қасиеттері анықталып, өндіріске енгізілуде. Сондықтан полимер бұйымдары адамзат игілігіне айналып, техникалық өнердің, ғылымның жаңа қырынан дамуына өзіндік үлесін қосуда.

Қазіргі кезде адамзат ғарыштық биіктер мен өте терең бүрғылау ұңғымаларын бағындыра отырып, күрделі электронды есептегіш машиналардың микроскопиялық тетіктерінен бастап, үлкен каналдар мен су қоймаларының гидрооқшаулағыштарын жасауға дейінгі барлық жағдайда полимер бұйымдарымен жұмыс істейді. Сондықтан қолданылатын орнына, мақсатына, жұмыстың түріне қарай полимер материалдарын қасиеттеріне сай пайдалану қажет. Қазіргі кезде қолданылып жүрген полимер бұйымдарын жалпы қасиеттері мен олардан жасалатын заттардың түріне, сондай-ақ өндіру әдісіне қарай төрт типке бөледі:

  1. Конструкциялық пластиктер. Оларды көбіне пластмассалар деп атайды. Пластмассаға кейін толығырақ тоқталамыз. Басқа полимерлерден айырмашылығы мынадай: пластиктер — бөліну беріктігі 50—200 кг/см2 болатын қатты заттар.

  2. Эластомерлер. Оған каучук, резеңке және осыларға ұқсас материалдар жатады. Эластомерлерге атына сәйкес жоғары (эластикалық) иілімділік, созылғыштық тән, деформациялығы қайтымды.

  3. Талшықтар мен жіптер. Бұларға осы талшықтардан тоқылған маталар жатады. Бұл материалдардың қасиеттері молекулаларының үш өлшемінің қайсысын негізге алуға байланысты бір-бірінен айқын ерекшеленеді. Талшықты материалдардың беріктігі, иілімділігі, қаттылығы, кейде тіпті тығыздығы да анизотропиялық (дененің барлық немесе бірқатар физикалық қасиеттері әр бағытта әр түрлі) болады. Бұл бастапқы полимердің химиялық құрылымы мен жалпы қасиеттеріне байланысты.

  4. Қабыршақтар, лактар, бояулар және басқа қорғағыш, әсемдегіш жабындар (пленкалар). Бұл заттарда қасиеттердің анизотропиялығы өте айқын байқалады. Лак, бояу материалдарының олар жабатын негізбен берік байланысында — адгезияның да маңызы зор. Сондай-ақ бұл типтегі материалдардың тағы бір ерекшелігі — алдын ала пішін жасауға болмайды. Оларды қорғалатын заттың бетіне жұқа қабатпен жағып, қолма-қол пайдаланады.

Полимер материалдарының осы негізгі төрт типінен басқа да қосымша түрлері бар. Мысалы, желімдеу, тығыздау үшін құйылатын қоспалар, газ толтырылған материалдар, т.б. Олардың барлығының да өзінің қолданылатын жері бар.



25-26 САБАҚ

Құрамында сутек және оттек болатын тіршілік үшін маңызды молекулалар. Су-тіршілік заты

Су — сутегі мен оттегінің қалыпты жағдайларда тұрақтылығын сақтайтын қарапайым химиялық қосылысы. Ауыз су, тіршілік көзі, ол Жер шарының 3 / 4 бөлігін алады, тірі ағзалардың 60-70%-ы, ал өсімдіктердің 90 % -ы судан тұрады.

Жер бетінде тіршілік ең алғаш сулы ортада пайда болды. Су — бүкіл тіршілік иелерінің негізгі құрамдас бөлігі. Бұдан басқа судың тіршілік үшін физикалық-химиялық қасиеттердің: жоғары жылу өткізгіштік және жылу сыйымдылық, жоғары тығыздық, ауа тығыздығының шамамен 800 есе артуы, мөлдірлік, тұтқырлық, қатқан кезде мұздың көлемін ұлғайтуы және тағы басқа қолайлы қасиеттері болады. Біржасушалы және көпжасушалы ағзалар жасушаларының биохимиялық үдерістерінің барлығы сулы ортада өтеді. Су әр түрлі климаттық жағдайлардағы физиологиялық үдерістердің калыпты өтуіне себепкер болады. Ол сондай-ақ көптеген минералдық және ағзалық заттардың жақсы еруіне себепкер бола алады. Табиғи су құрамында сан алуан тұздың болатыны да сондықтан. Ағзалар жұғымды заттарды тек еріген түрінде сіңіреді.

Фотосинтез – жоғары сатыдағы жасыл өсімдіктердің, балдырлардың, фотосинтездеуші хлорофилл және басқа дафотосинтездік пигменттер арқылы күн сәулесі энергиясын сіңіруі нәтижесінде қарапайым қосылыстардан (көмірқышқыл газы, су) өздерінің және басқа организмдердің тіршілігіне қажетті күрделі органикалық заттар түзуі. Фотосинтез нәтижесінде жер жүзіндегі өсімдіктер жыл сайын 100 млрд т-дан астам органикалық заттар түзеді (мұның жартысынан көбін теңіз, мұхит өсімдіктері түзеді) және бұлкезде олар 200 млрд-тай СО2 сіңіреді, оттегін бөледі.

Фотосинтезді алғаш зерттеушілер Швейцария ғалымдары Ж.Сенебье, Н.Соссюр және неміс химигі Ю.Майер болды. 19 ғасырдың 2-жартысында К.А.Тимирязев күн сәулесі энергиясы фотосинтез процесінде хлорофилл арқылы сіңірілетінін анықтады. 20 ғасырдың басында фотосинтездің физиологиясы мен экологиясына арналған маңызды зерттеулер жүргізіледі (В.В.Сапожников, С.П.Костычев, В.Н.Любименко, А.А.Ничипорович т.б.). 20 ғасырдың орта кезінен бастап фотосинтезді зерттеуде жаңа әдістер (газ анализі, радиоизотопты әдіс спектроскопмя. Электрондық микроскоп т.б.) дамыды.

Жоғары сатыдағы жасыл өсімдіктер, балдырлар (көп жасушалы жасыл, қоңыр, қызыл, сондай-ақ бір жасушалы эвглена, динофлагеллят, диатом балдырлар) фотосинтезінде сутек доноры және шығарылатын оттек көзі су, ал сутек атомның негізгі акцепторы және көміртек көзі – көмірқышқыл газ. Фотосинтезге тек СО2 мен Н2О пайдаланылса углевод түзіледі. Фотосинтез процесіне өсімдік углевод түзумен қатар құрамында азоты және күкірті бар аминқышқылдарын, белок, молекуласы құрамында азот болатын хлорофилл де түзеді. Бұл жағдайда көмірқышқыл газбен қатар сутек атомының акцепторы және азот, күкірт көзі нитрат және сульфат болады. Фотосинтездеуші бактериялар молекула оттекті пайдаланбайды, оны бөліп шығармайды (бұлардың көбі анаэробтар). Бұл бактериялар су орнына донор ретінде электрондарды не органикалық емес қосылыстарды (күкіртті сутек, тиосульфат, газ тәрізді сутекті) немесе органикалық заттарды (сүт қышқылы, изопропил спиртін) пайдаланады.

Хлоропласттар

Фотосинтез аппаратының негізі – жасуша ішіндегі органелла-хлоропластар (көк жапырақ жасушасында 20-100 болады). Балдырлардың көпшілігінде фотосинтездік аппарат – жасуша ішіндегі арнайы органелла-хроматофорлар, ал фотосинтездеуші бактериялар мен көк-жасыл балдырларда тилакоидтер. өсімдік фотосинтез процесінің негізі – тотығу-тотықсыздану. Мұнда квантэнергиясы әсерінен 4 электрон мен протон су дәрежесінен (оның тотығуы) углевод дәрежесіне дейін көтеріледі. (СО2-ның тотықсыздануы). Сөйтіп углеводтар фотосинтезі былай өтеді: СО22О С(Н2О)+О2+120 ккал/моль яғни СО2-ның бір молекуласының углевод дәрежесіне дейін тотықсыздануының бос энергиясы 120 ккал/моль болады. Демек, өсімдік фотосинтезі кезінде кем дегенде 3 квант («қызыл» кванттар энергиясы 40 ккал/моль) сіңірілуі қажет. әр түрлі жағдайда жасалған тәжірибе СО2-ның әр молекуласының тотықсыздануына 8–10 квант қажет екенін көрсетті. Көмірқышқыл газ да, су да, жарықты тікелей сіңірмейді, бұл қосылыстардың квантпен байланысқа түсуін хлоропласт не хроматофор структурасындағы хлорофилл а қамтамасыз етеді. Фотосинтездің биосферадағы маңызы да үлкен. Жер жүзіндеге, мысалы, көміртек, суттек, оттек, сондай-ақ N, S, P, Mg, Ca т.б. элементтер айналымы процесіне қатысы бар. Жер қалыптасқаннан бері фотосинтез нәтижесінде маңызды элементтер мен заттар бірнеше мың рет толық цикл айналымынан өткен. өсімдік өнімін арттырудың бір жолы - өсімдіктің фотосинтездік әрекетін үдету. Бұл үшін жапырақ көлемін үлкейту, жапырақ тіршілігін ұзарту, егістіктегі өсімдік жиілігін реттеу керек. СО2ауасутопырақтағы қоректік элементтер жеткілікті болуы қажет. Фотосинтез аппаратының активтілігі жапырақтың анатомиялық құрылысына, ферментжүйесі активтілігіне, көміртек метабализмі типіне байланысты болады. өсімдік селекциясының, яғни СО2 ассимиляциясы тез жүретін өсімдік сорттарын шығарудыңда үлкен маңызы бар.



27 - САБАҚ

Көміртегі-қосылыстардың химиясы

Органикалық қосылыстардың барлығының құрамында көміртек атомы бар. Көміртектен басқа сутекоттеказот, т.б. элемент атомдары болады.

Органикалық химия — көмірсутектер мен олардың туындыларының химиясы.

Органикалық заттардың бейорганикалық заттармен салыстырғанда бірқатар ерекшеліктері бар.

Органикалық қосылыстарда көміртек атомдары өзара жалғасып, құрамына көп атом топтары кіретін тізбек құра алады. Сонымен қатар көміртек атомдары бірімен-бірі түзу тізбекті, тармақты, тұйықталған цикл түзіп те байланыса алады.

Тізбек құрамындағы көміртек атомдарының саны әр түрлі болуы мүмкін. Сонымен қатар көміртек атомдары өзара жай (дара) және еселі (қос, үш) байланыстар арқылы байланысады.

Органикалық қосылыстар санының өте көп болуы көміртек атомының жоғарыда айтылған ерекше қасиеттеріне байланысты.

Органикалық заттар, негізінен, көміртек және сутек атомдарынан тұратындықтан, араларындағы байланыстар коваленттік (полюссіз немесе полюсті) болады. Сондықтан органикалық заттарға мынадай қасиеттер тән:

  • олар — бейэлектролиттер немесе әлсіз электролиттер;

  • органикалық заттардың арасында реакциялар баяу жүреді (иондардың арасындағы реакциялардың тез жүретінін білесіңдер);

  • органикалық заттар молекулалық құрылымды болғандықтан, қайнау және балқу температуралары төмен болады;

  • органикалық заттар қызуға төзімсіз, салыстырмалы төмен температураның өзінде (кейде тіпті 100°С-қа жетпейтін) айырылады;

  • оттек қатысында органикалық заттардың бәрі дерлік жанады. Көміртек атомдарының арасындағы байланыстар үзіліп, нәтижесінде, көміртек (IV) оксиді түзіледі немесе күйеленеді (көмірленеді) және су түзіледі.

Жану реакцияларының өнімдері (СО2 түзілуі не көмірленуі) бойынша ол заттың органикалық қосылысқа жататынын және құрамына көміртек атомы кіретінін анықтауға болады.

Тотығу реакциясы нәтижесінде бастапқы зат құрамындағы көміртек атомы көміртек диоксидіне, ал сутек суға айналады:

CxHy+[O]→СO2 + Н2O

Көміртек (IV) оксиді түзілгенін реакция өнімдерін ізбес суы (СаОН)4 ерітіндісі арқылы өткізіп, оның лайлануы арқылы тексеруге болады. Ал су түзілгенін ақ түсті мыс (II) сульфатының CuSО4 көгеріп, мыс (II) сульфаты кристаллогидратына CuSО4* 5Н2О айналуынан анықтауға болады.

Осылайша сапалық талдау нәтижелері бойынша органикалық заттың құрамына көміртек пен сутек атомдары кіретіндігі дәлелденеді.

Органикалық заттар мен бейорганикалық заттардың арасына айқын иіек қоюға болмайды. Көміртек (II) оксиді, көміртек (IV) оксиді, көмір қышқылы мен оның тұздары және кейбір қарапайым заттар, құрамында көміртек атомдары болғанымен, органикалық қосылыстарға жатпайды. Қасиеттері бейорганикалық қосылыстарға ұқсас болғандықтан, олар бейорганикалық химия курсында қарастырылады.

Органикалық қосылыстар — қарапайым метаннан бастап, өте күрделі белоктар мен нуклеин қышқылдарына дейін құрамдары әр түрлі болады.

Органикалық қосылыстарды тегіне байланысты табиғи және синтездік деп екі үлкен топқа бөлуге болады. Табиғи органикалық заттарға: табиғи газ, мұнайкөмір,шымтезек (торф), тақтатас (сланец), озокерит, мақта және орман шаруашылығының өнімдері, ауыл шаруашылығының қалдықтары, т.б. жатады. Синтездік органикалық заттарды органикалық синтез арқылы жасанды жолмен алады.

Табиғи газдар, негізінен, (96%-ке дейін) метаннан тұрады. Дайын күйінде пайдаланылады және әр түрлі органикалық заттар алу үшін шикізат ретінде қолданылады.

Мұнай — органикалық заттардың күрделі қоспасы. Мұнайды өңдеп, бензин, керосин және басқа жанармайлар, жағармайлар алады. Сонымен қатар мұнай маңызды органикалық шикізат болып табылады.

Тас көмір отын ретінде қолданылады және одан көптеген органикалық заттар алынады.

Битумды және жанғыш тақтатпастпарды еңдеу арқылы бензин және басқа отындар, майлар, битум, тұрмыстық газ, т.б. заттар алынады.

Шымтезектпен қаныққан көмірсутектер, органикалық қышқылдар, фенол, т.б. органикалық заттар алынады.

Целлюлоза, негізінен, мақта талшығы (95—98%) мен ағаш сүрегінің (40—50%) құрамында болады. Целлюлозадан жасанды талшықтар, қағазспиртэфирлер және эфир майларын алады.

Ауыл шаруашылығы өнімдері мен олардың қалдықтарынан крахмалсахарозаглюкоза, витаминдер және басқа өнімдер алынады.

Синтездік жолмен сан алуан органикалық заттар синтездеуге болады. Олардың шикізаттары, негізінен, мұнай, газ және жоғарыда аталған басқа заттар болып табылады. Мысалы, әр түрлі полимерлер, дәрі-дәрмектер, жасанды және синтездік талшықтар мен каучуктар, органикалық бояулар, т.б. көптеген заттар синтездік жолмен алынады. Табиғатта кездесетін заттармен қатар табиғатта ұшыраспайтын заттарды да синтездеуге болады. Сонымен қатар заттарды синтездеу арқылы бағалы табиғи заттарды үнемдеуге мүмкіндік туады







28 – 29 САБАҚ

Биологиялық маңызды қосылыстар. Майлар.

Майлар, триглицеридтер — органикалық қосылыстар; негізінен глицерин мен бір негізді май қышқылдарының (триглицеридтердің) күрделі эфирлері; глицерин мен жоғарғы карбон қышқылдарының күрделі эфирлері. Липидтерге жатады. Табиғи майлар молекуласындағы қаныққан май қышқылдары стеарин, пальмитин, ал қанықпаған май қышқылдары олеин, линол, линоленқышқылдарынан тұрады. Тірі организмдердің жасушалары мен тіндерінің (ткандерінің) негізгі құрамды бөліктерінің бірі; организмдегі энергия көзі; таза майдың калориялылығы 3770 кДж 100 г.

Табиғи Майлар жануар және өсімдік Майлары болып бөлінеді. Триглицеридтер құрамына С8-ден С24-ке дейінгі қалыпты құрылысты, негізінен жұп санды көміртек атомдарының қаныққан және қанықпаған қышқыл қалдықтары кіреді.

Барлық Майлардың тығыздығы 1-ден аз. Тек жоғары вакуумда қайнайды. Суда ерімейді. Бензинде, керосин мен бензолда ериді. 

Алкоголиз, ацидализ реакцияларына түседі. Қышқылдардың қос байланысы бойынша сутекті (гидрогендеу), галогенді, галогенсутекті қышқылдарды, т.б. қосып алады. Аса қызған бумен, минералды қышқылдармен және ферменттермен әрекеттескенде глицерин және май қышқылдарын түзіп гидролизденеді.

Ауадағы оттекпен тотыққанда пероксидті қосылыстар, оксиқышқылдар, т.б. түзеді. Құрамында биол. активті заттар (қанықпаған май қышқылдары, фосфатидтер, витаминдер,токоферолдар) болады. Майлар техникалық мақсатта қолданылады.

Барлық өсімдіктер мен жануарлар организмдерінде майлар болады. Көмірсулар мен ақуыздар сияқты майлар тағамның негізгі құрам бөлігі (1-кесте).

1-кесте Кейбір тағамның орташа құрамы

Өнім

Май, %

Көмірсу, %

Ақуыз, %

Сары май

78,5

0,5

0,4

Шоколад

37,5

47,5

5,8

Шошқа еті

35,5

-

2,2

Сиыр еті

9,9

-

15,2

Тауық жұмыртқасы

11,3

-

10,6

Бидай наны

1,5

50,3

6,4

Қант

-

95,5

2,7

Балмұздақ

3,3

21,2

2,8

Картоп

0,4

20,0

1,7

Майлы тағамдарға сары май, мал майы және өсімдік майы жатады. Адамға тәулігіне 50—70 г май қажет. Үнемі майсыз тағаммен қоректену жүйке жүйесі қызметінің бұзылуына, иммунитеттің төмендеуіне әкеліп соқтырады. Адамның азықпен қабылдайтын майының кемінде үштен бірінің құрамында қанықпаған май қышқылдары бар сұйық майлар болуы керек. Сұйық майдың биологиялық белсенділігі басқа майлармен салыстырғанда жоғары болады. Адам организмі қанықпаған май қышқылдарын өздігінен синтездей алмайтын болғандықтан, оларды дайын күйінде тағаммен қабылдауы керек. Мысалы, сұйық майдың құрамында витамин Е және қан тамырларындахолестериннің жиналуына кедергі келтіріп, атеросклерозды болдырмайтын зат — β-ситостерин кездеседі. Сары майда көздің көруі мен адамның бойы мен шашының өсуін қолдайтын зат β-каротин болады.

Тазартылмаған (рафинадталмаған) майда организмге аса қажет фосфолипидтер болады.


Организмде майлар асқазан асты безі мен ішек сөлі құрамындағы ферменттердің әсерінен гидролизденіп, глицерин мен карбон қышқылдарына ыдырайды. Май ыдырағанда бөлінетін өнімдер ішек бүрлері арқылы сіңеді де, басқа биологиялық процестерге қатысады, организмге қажетті жаңа майлар синтезделеді. Синтезделген май лимфа жүйесі арқылы қанға сіңіп, қан мен организмнің басқа мүшелеріне тарайды.

Жасушалар да зат алмасу процесіне қатысады.
Майлар гидролизденіп, өнімдері біртіндеп тотығады. Ең соңында олар көміртек (IV) оксиді мен суға айналады. Бұл процестер экзотермиялық — организмнің тіршілігіне қажетті энергия бөледі.

Осылайша май биологиялық отын, тірі организм үшін энергия көзі болып табылады. Май қорытылғанда бөлінетін энергияның мөлшері көмірсулар мен ақуыздардан бөлінетін энергиядан екі еседей артық (2-кесте).

2-кесте Тағамның негізгі құрам бөліктерінің калориясы

Тағамның құрам бөлігі

Орташа калориясы, кДж/кг

Майлар

38

Көмірсулар

16

Ақуыздар

17

Қорытылған май шығыны қоректену процесінде қайта толықтырылады. Басты энергия көзі болуымен қатар суық климатты ортада тіршілік ететін жануарлардың тері асты май қабаты дене жылуын сақтап, қорғаныш қызмет атқарады.

Майдың құрамын француз ғалымдары М. Шеврель мен М. Бертло анықтады. XIX ғасырдың басында Шеврель майға су қосып, сілті қатысында қыздырғанда, глицерин жәнө карбон қышқылдары (стеарин және олеин) түзілетінін тапты. Ал Бертло кері реакция жүргізді (1854 ж.) Глицерин мен карбон қышқылдарының қоспасын қыздырып, майларға ұқсас зат алды. Майды түзуге глицерин және карбон қышқылдары (біртүрлі немесе әртүрлі) қатысады:


Майдың құрамына кіретін көп таралған қышқыл қалдықтарында (ацилдер) көміртек атомдарының саны 12-ден 18-ге дейін болады. Глицеридтер қарапайым және аралас болып бөлінеді. Қарапайым глицеридтердің радикалдары бірдей қышқыл қалдықтарынан, ал аралас глицеридтер әртүрлі қышқыл қалдықтарынан тұрады. Мысалы:


Глицеридтерді түзуге, негізінен, қаныққан қышқылдардан пальмитин С15Н31СООН мен стеарин С17Н35СООН қышқылдары, қанықпаған қышқылдардан — олеин С17Н33СООН, линол С17Н31СООН, линолен С17Н29СООН қышқылдары қатысады. Кейбір майлардың құрамына төменгі қышқыл қалдықтары кіреді. Мысалы, сары майда май қышқылының (С4Н9СООН) қалдығы болады. Сиырдың сары майы құрамына май қышқылымен қатар пальмитин және олеин қышқылдарының қалдықтары кіреді. Кейбір майлардың құрамында қаныққан және канықпаған қышқыл қалдықтары аралас болады

(3-кесте).

3-кесте Қатты және сұйық майлар триглицеридтерінің жуықтап алынған құрамы (мас., %)

Триглицеридтер

Пальмитин

Стеарин

Олеин

Линол

Линолен

Сары май

25

11

34

5

5

Күнбағыс майы

11

4

38

46

-

Зәйтүн майы

10

2

82

4

-

Зығыр майы

5

3

5

62

25

Қой майы (қатты)

38

30

35

3

9

Сиыр майы (қатты)

31

26

40

2

2

Шошқа майы (қатты)

27

14

45

5

5

Адам организміндегі май

25

8

46

10

-



Майлар судан жеңіл, тығыздығы 0,9—0,95 г/см³. Суда ерімейді, көптеген органикалық еріткіштерде (бензол, бензин, дихлорэтан) ериді. Майдың балқу температурасы оның құрамындағы карбон қышқылы қалдығына байланысты. Құрамына қанықпаған қышқыл қалдықтары кірсе, май төменгі температурада балқиды. Агрегаттық күйіне байланысты майлар сұйық және қатты болып бөлінеді. Өсімдік майы, әдетте, сұйық, ал жануар майы қатты болады. Бірақ кейде жануар майының ішінде сұйығы, ал өсімдік майларының қаттысы да кездесіп қалады. Майдың сұйық немесе қатты болуы оның құрамына кіретін карбон қышқылының табиғатына байланысты. Құрамына қанықпаған карбон қышқылының қалдығы кірсе, май сұйық, ал қаныққан қышқыл қалдығы кірсе, май қатты болады (4-кесте).

4-кесте Майлардың жіктелуі

Майлар

Тегі

Мысалдар

Құрамындағы карбон қышқылының қалдығы

Сұйық

Негізінен, өсімдіктектес

Күнбағыс, мақта, жүгері, зәйтүн балық майы

Негізінен, қанықпаған

Қатты

Негізінен, жануартектес

Қой, сиыр, шошқа, кит, түлен, кокос майы

Негізінен, қаныққан



30 – САБАҚ

Амин қышқылдарының құрамы, мен құрылысы

Ақуызды зат - құрамында міндетті түрде азоты бар күрделі органикалық қосылыс. Тірі организмдерге тән азотты күрделі органикалық қосылыс. Аминқышқылдары қалдықтарынан құралған жоғары молекуларлық органикалық түзілістер. Ақуыз организмдер тіршілігінде олардың құрылысы дамуы мен зат алмасуына қатысуы арқылы әртүрлі және өте маңызды қызмет атқарады.

Ақуыздар органикалық заттар дамуының ең жоғарғы сатысы және жер бетіндегі тіршіліктің негізі. [[Ағзамова, Римма|Организмнің тірек, бұлшық ет, жамылғы тканьдері ақуыздардан құралған. Олар организмде әртүрлі қызмет атқарады, химиялық реакцияларды жүргізеді, дене мүшелерінің қызметтерін өзара үйлестіреді, аурулармен күреседі, т.б.

Ақуыздардың құрамы мен құрылысы өте күрделі. Молекулалық массалары жүздеген мыңнан миллионға дейін жетеді. Төрт түрлі құрылымы болады. Олардың құрылымы бұзылса, денатурацияға ұшырап, организмдегі қызметін атқара алмайды.

Ақуыздар гидролизденіп, аминқышқылдарын түзеді және өздеріне тән түсті реакциялары бар.

Ақуыздар азықтың құрамына кіреді. Адам тәулігіне, шамамен, — 100 г ақуыз қабылдауы керек. Азықпен түскен ақуыз әуелі асқазанда, сосын ішектегі ферменттердің әсерінен гидролизденіп, аминқышқылдарына дейін ыдырайды.

Ақуыз тірі организмнің негізін құрайды, онсыз өмір жоқ. Фридрих Энгельстің пікір бойынша: «Тіршілік — ақуыз заттарының өмір сүру формасы».

Ақуыз тек тірі организмдер құрамында ғана болады. Оның құрамында 50,6 – 54,5% көміртек, 21,5 – 23,5% оттек, 6,5 – 7,3% сутек, 15 – 17,6% азот, 0,3 – 2,5% күкірт бар, кейде фосфор кездеседі. Осы элементтерден түзілетін амин кышқылдарының бір-бірімен байланысып қосылуы нәтижесінде ақуыз молекуласы түзіледі. Белок молекуласының массасы өте үлкен, ол бірнеше мыңнан бірнеше миллионға дейін барады.

Ақуыз туралы алғашқы мәліметтер XVIII ғасырдан белгілі. 1745 ж. италиялық ғалым Беккори бидай ұнынан лейковина деген ақуызды бөліп шығарған. 19 ғасырдың 30-жылдарында етжұмыртқасүт, өсімдік тұқымдарында ақуыздық заттар бар екені анықталды. Ғалымдардың содан бергі зерттеулері нәтижесінде барлық тірі организмдер жасушасында болатын тірі материя – протоплазма, негізінен, ақуыздан құралатыны анықталды.

Ақуыздардың барлығы екі топқа бөлінеді:

1) қарапайым ақуыздар – протеиндер (альбуминдерглобулиндергистондарглутелиндер, проламиндер, протаминдер, протеноидтар);

2) күрделі ақуыздар – протеидтер (гликопротеидтернуклеопротеидтер, липопротеидтер, фосфопротеидтер). Бұлардың құрамында амин қышқылдарынан басқа заттар да болады.

Ақуыз жасуша құрамына кіретін тірі құрылымдар – ядромитохондриярибосомацитоплазма негіздерін құрайды. Сондықтан ол организмде үлкен орын алады. Мысалы, адам мен жануарлар денесінің құрғақ заттарында 45%, жасыл өсімдіктерде 9 – 16%, дақыл тұқымында 10 – 20%, бұршақ тұқымдастар дәнінде 24 – 35%, бактерия жасушаларында 50 – 93% ақуыздық заттар бар. Ақуыз барлық организмге ортақ зат болғанымен, әртүрлі организм ақуыздарының құрылымы түрліше болады. Сондай-ақ, организм түрлерінің бір-біріне ұқсамауы, олардың эволюция жолымен үздіксіз өзгеріп дамуы да ақуыз қасиеттерінің үнемі өзгеріп отыруына байланысты. Ақуыз – бүкіл тірі организмнің негізгі қорегі. Ол жасуша протоплазмасын құрумен қатар, организмдегі көптеген тіршілік кұбылыстарына – тамақтану, өсу, көбеютітіркену, козғалу, тыныс алу процестеріне тікелей қатысады.

Организмнің күнделікті тіршілігі оның жасушаларында жүріп жататын көптеген биохимиялық реакцияларға негізделген. Осы реакциялар нәтижесінде өсімдіктерде, бір жағынан, тіршілікке қажетті химиялық қосылыстар – ақуыздар, нуклеин қышқылдары, көмірсулар, майлар, витаминдер синтезделетін болса, екінші жағынан, онда ферменттер арқылы күрделі заттар ыдырап, өсімдіктің қоректенуіне, тозған жасушаларын жаңартуына, организмге қуат беруге жұмсалады. Бұл құбылыстарды метаболизм деп атайды. Осы реакциялардың бәрінде де ақуыз катализаторлық қызмет атқарады. Қан құрамындағы ерекше ақуыз – гемоглобин бүкіл денеге оттек таратады. Клеткалардағы тотығу ферменттері – цитохромдар тыныс алу процесін реттеп отырады. Сондай-ақ организм тіршілігіне аса кажетті заттар гормондар да ақуыздан құралған. Ерімтал ақуыздар – гидрофильді коллоидтар – суды бойына көп тартады. Олардың ерітінділері желім сияқты: осмостық қысымы төмен, қозғалу қабілеті нашар, өсімдік пен жануарлар мембранасынан өте алмайды. Ақуыздардың тағы бір қасиеті – олар амфотерлі электролиттер. Молекулаларында бос карбоксил және амин топтары болатындықтан, олар оң немесе теріс электр зарядты болады. Химиялық табиғаты жағынан ақуыз биополимерлер тобына жатады.

Ақуыздың құрамында жиырма түрлі аминқышқылдар болады. Әртүрлі ақуыздардың аминқышқылы құрамы жағынан да, олардың тізбектегі орналасу тәртібі жағынан да бір-бірінен айырмашылығы зор. Табиғатта ақуыз түрлерінің көп болуы да осыған байланысты. Мысалы, үш аминқышқылының қосылуынан алты түрлі, төрт қышқылдан жиырма төрт түрлі ақуыз изомерлері пайда болады. Ақуыз молекуласы амин қышқылдарының өзара моншақтай тізіле байланысқан полипептидтік тізбегінен құралады. Ақуыз молекуласының сыртқы пішіні екі түрлі болады. Біріншісі – шар тәрізді домалақ – глобулярлы ақуыздар. Бұларға альбуминдер, глобулиндер, гемоглобин, пепсин және өсімдік жасушасының ақуыздары жатады. Екіншісі фибриллярлық (талшық тәріздес) ақуыздар. Бұларға бұлшық ет ақуызы – миозин, актин, сіңір ақуызы – коллаген және малдың жүні мен піллә жібегі ақуыздары жатады. Ақуыз молекуласының өзіне тән ерекшеліктері мен құрылымдылық дәрежелері көптеген сутектік байланыстар, электрстатикалық қуаттар, күкірттен құралатын дисульфидтік байланыстар, т.б. жағдайлар арқылы қамтамасыз етіледі. Ақуыз ерітіндісін қыздырса немесе оған күшті кышқылмен әсер етсе, ол өзінің табиғи қасиеттерін (ферменттік, гормондық) жояды, кейде ұйып та қалады. Мұндай құбылысты денатурация деп атайды. Ақуыз– адам тағамы мен жануарлар қорегінің, сондай-ақ тері, жүн, жібек сияқты табиғи талшық заттардың негізгі құраушысы болғандықтан, 20 ғасырдың екінші жартысынан бастап оны қолдан өндірудің (микробиологиялық синтез) маңызы артып отыр.

Ақыздардың қасиеттерін олардың құрамы мен құрылымы анықтайды. Ақуыз молекуласындағы а-аминқышқылдары қалдықтарының саны әртүрлі болады, кейде бірнеше мыңға дейін жетеді. Әр ақуызда а-аминқышқылдары тек осы ақуызға ғана тән ретімен орналасады. Олардың молекулалық массалары бірнеше мыңнан миллионға дейін жетеді. Мысалы, жұмыртқа ақуызының молекулалық массасы 36000, бұлшық ет ақуызының молекулалық массасы — 150000, адам гемоглобині 67000, ал көптеген ақуыздардікі > 300000 шамасында. Олар, негізінен, көміртек (50—55%), оттек (20—24%), азот (15—19%), сутектен (6—7%) тұрады. Кейбір ақуыздардың құрамына бұлардан басқа күкірт, фосфор, темір кіреді. Ақуыздар гидролизденгенде а-аминқышқылдарының қоспасы түзіледі. Әрбір организмнің өзіне тән ақуыздары бар. Барлық ақуыздар 20-дан астам әртүрлі а-аминқышқылынан құралады. А-аминқышқылдарының жалпы формуласы:

R—CHNH2—COOH

Ақуыз түзілетін a-аминқышқылдарының радикалды құрамында

ашық тізбек те, тұйық тізбекті әртүрлі сақиналар мен функционалдық топтар да кездеседі.



Ақуыздардың құрылысы өте күрделі. Ақуыз молекуласы құрылымын: бірінші реттік, екінші реттік, үшінші реттік және төртінші реттік деп бөліп қарастырады.

Полипептидтік тізбектегі аминқышқылдары қалдықтарының қатаң тәртіппен бірінен кейін бірінің орналасуын бірініші реттік құрылым анықтайды. Ақуызды құрайтын жүздеген, мыңдаған, миллиондаған а-аминқышқылдарының қалдықтары өзара пептидтік байланыс (— CO — NH —) арқылы жалғасады (49-сурет).

Полипептид тізбегіндегі аминқышқылының бір қалдығының басқасымен ауысуы немесе оның орнының алмасуы осы ақуыздың қызметін бұзады. Мысалы, адам гемоглобиніндегі 564 аминқышқылдары қалдықтарынан құралған полипептид тізбегіндегі бір қышқылдың қалдығы екіншісіне ауысса, адам ауыр сырқатқа ұшырайды.

Аминқышқылдары қалдықтарының инсулиннің кейбір бөлігінде орналасуын мынадай тізбек түрінде көрсетуге болады: глицин—изолейцин—валин—глутамин, т.с.с. 50-суретте 2-полипептидтік тізбектен тұратын инсулиннің бірінші реттік құрылымы келтірілген.

Табиғатта ақуыздардың кейбіреуі тек созылыңқы полипептидтік тізбекте болады. Мысалы, табиғи жібек талшығы — фибрионның құрылымы осындай.

Ақуыздардың көбінің кеңістікте спираль тәрізді оратылуы екінші реттік құрылым деп аталады. Бұл құрылым, негізінен, спираль оралымдарында орналасқан — CO...HN— арасындағы сутектік байланыстар арқылы іске асады. Шиыршықтың бір орамында 3 және 5 аминқышқылдарының қалдықтары болады. Оралымдардың арақашықтықтары 0,54 нм шамасында.

Ақуыздық оралма тектес молекуласы биологиялық процестердің әсерінен, молекула арасындағы сутектік байланыс, —S—S— дисульфид көпіршесі, күрделі эфирлік көпірше және бүйір тізбектегі анион мен катиондар арасындағы иондық байланыстар арқылы өзара байланысады да, өте күрделі үшінші реттік құрылым түзіледі. Бұл кезде оралма құндақталып, шумаққа айналады. Үшінші реттік құрылым ақуыздың өзіне тән қасиеттері мен белсенділігіне жауап береді.

Ақуыз молекуласы тек қана бір полипептидік тізбектен тұрса, оның құрылымдары бірінші, екінші және үшінші реттік болады. Ал ақуыз молекуласы екі және одан да көп полипепидік тізбектен құралса, онда төртінші реттік құрылым түзіледі. Төртінші реттік құрылым — кейбір ақуыздарда бірнеше полипептидтік тізбектердің бір-бірімен күрделі кешенді комплекстерге бірігуі. Мысалы, гемоглобин құрамына 141 аминқышқылының қалдығы кіретін төрт полипетидтік тізбектен және құрамында темір атомы бар ақуызды емес бөлшек гемнен комплекс түзеді. Гемоглобин тек осы құрылымда ғана оттекті тасымалдай алады.

31 - САБАҚ

Амин қышқылдарының қасиеттері

Молекула құрамында бір немесе бірнеше аминтоптары бар карбон және дикарбон қышқылдарының туындылары, аминкарбонды қышқылдары немесе жай амин қышқылдары сияқты органикалық қосылыстардың маңызды тобын құрайды.Аминқышқылдары ақуыздар түзетін құрылымдық, химиялық бірліктер немесе «құрылыс кірпішіктері» болып табылады. Аминқышқылдарының құрамында 16% азот бар, бұл басқаша екіншілік тамақатану элементтері болып табылатын көміртектер мен майлардан құралған негізгі химиялық айырмашылық. Амин қышқылдарының организмдегі маңыздылығы ақуыздардың барлық өмірлік процестердегі үлкен рөлімен анықталады. Ең ірі жануардан, ең кіші микробқа дейінгі ағзалар ақуыздардан тұрады. Ақуыздардың неше түрлі формалары тірі ағзадағы болып жатқан барлық процестерге қатысады. Адам денесінде ақуыздардан бұлшықеттер, сіңірлер, барлық мүшелер және шаш, тырнақтар қалыптасады; ақуыздар сұйықтықтар мен сүйектің құрамына кіреді.Ағзадағы барлық процестерді тездететін және реттейтін ферменттер мен гормондар да ақуыздар болып табылады.

Ағзада ақуыздың аздығы ісікке шалдықтыратын су балансының бұзылуына әкеліп соқтырады. Ағзадағы әрбір ақуыз қайталанбас және арнайы мақсаттар үшін өмір сүреді. Ақуыздар өзара алмастырылмайды. Олар ағзада тамақ өнімдеріндегі ақуыздардың ыдырауы кезінде пайда болатын амин қышқылдарынан синтезделеді. Бұдан келе ақуыздардың өзі емес, дәл аминқышқылдары тамақтанудағы құнды элемент болатынын түсінеміз.Аминқышқылдары адам ағзасының мүшелері мен құрамына кіретін ақуыздарды тудырумен қоса, олардың кейбіреулері неймедиаторлар (нейтротрансмиттерлер) рөлін атқарады. Нейромедиаторлар дегеніміз жүйке импульсын бір клеткасынан екіншісіне беріп жіберетін химиялық заттар. Бұдан түсінгеніміз, кейбір амин қышқылдары бас миының қалыпты жұмыс істеуіне қажет. Аминқышқылдары дәрумендердің және минералдардың өздерінің функцияларын дұрыс орынауына әсер етеді. Кейбір аминқышқылдары бұлшықеттерінің терісін энергиямен тікелей қамтамасыз етеді.

α- аминқышқылдарын табиғи заттардан және синтетикадан алынады. Ақуыздардың сулфо ерітінділерде гидролиз кезінде қышқыл қатысында α –амин қышқылдарының қоспасын береді. Осы қоспалардан әр түрлі тәсілдермен ерекше α амин қышқылдарын бөліп алуға болады. Ақуыздардан алынған барлық α амин қышқылдар (аминсірке қышқылынан басқа) белсенді болып табылады. Аминқышқылдардың синтезі үшін бастапқы заттар ретінде α гомогенкарбонды қышқылдарды, альдегидтерді, галогенсутектерді алады.

β –аминқышқылдарын аммиакты α -, βқанықпаған карбон қышқылдармен қосқанда алады. В.М.Радионов 1926 жылы аммиактың қосылуымен қанықпаған қышқылдың алынуын бір сатыда қоса отырып, осы реакцияның жүруінің қолайлы әдісін тапты.

γ-, δ-, ε-, және ω- аминқышқылдарының алынуы карбоксил тобынан алыстанған аминотоппен амин қышқылдарын алу үшін әр түрлі спецификалық әдістер қолданылады. Бұл әдістердің бір бөлігінің мәні α аминқышқылдарының сәйкес циклдік амидтері лактамдардың және олардың сілтілік гидролизде алынуы болып табылады.

Бүгінгі күнде ғалымдар  аминқышқылдарын жан-жақты зерттеуде, мысалы, Gaussian 03 программалар пакетінің көмегімен B3 LYP/ 6-31G тығыздық функционал теориясы әдісімен әр түрлі қайталанатын тізбек құрамды санмен глицин- полиамидті қышқыл комплексінің есептеулері жүргізілді. Алынған нәтижелер полимердің аминқышқылдың молекулярлы дақтарымен синтезі кезінде полимер-глицин шегінде болып жатқан процесстерін толық түсіндіру үшін қолданылды. Полимерде элементарлы тізбек санының көбеюімен комплекс тұрақтылығының жоғарлайтыны анықталды. Глицин молекуласы полимердің ішкімолекулярлы құрылымына координирлеуші әсер етеді.

Белгілі болғандай су протеиндердің құрылысы мен олардың сұйық ортада фунционалналдануында негізгі роль атқарады. Осыған байланысты ақуыздардың модельді қосылыстарының сумен әрекеттесуін зерттеу биологиялық және медициналық профильдегі қосылыстардың (ферменттердің, фармакологиялық рецепторлардың), генді инженерліктің, дәрілік қосылыстардың әрлендіруде, жаңа аналитикалық және диагностикалық процедураларда белсенді топтардың функционалдық бағалауда маңызы үлкен [5]. Соңғы жылдары фармакологияда маңызды бағыты жаңа дәрілердің жасалуы , олардың басты ерекшелігі адам ағзасына тән қосылыстар болуы. Соңғылардың қатарына ақуыздардың модельді қосылыстарын – аминқышқылдары, пептидтерді және олардың туындыларын жатқызуға болады. Осындай қосылыстардың синтездерінің оптималды технологиялың режімін дайындау үшін, интермениаттардың түзілуін термодинамикалық циклін құрастыру үшін термодинамикалық параметрлерін білу керек, оның ішінде сублимация энтальпиясын және ергіштігін.

Жұмыста экспериментальды термохимиялық зерттеулердің нәтижелері берілген және есептеулердің берілгендері еру энтальпиясын, сублимациясын және дәрілер ретінде кейбір аминокарбон қышқылдарының қолданылатын (глицин) немесе ферменттердің субстартты немесе каталистік фермент центрлерінің (аланинL-фенилаланин және т.б.)модельдеуші қасиеттерінің гидратациясын есептеуге мүмкіндік береді. Тірі табиғатта кең тараған аминқышқышқылы лейцин, екінші орында – аланин, сосын –серин [6], осыған байланысты ол зерттеулердің объектісі ретінде алынған. Айтып кететін бір жағдай, аминқышқылдарының молекулалары ерітіндіде де, кристалдық күйінде де биполярлы күйде немесе цвиттерионды формада NH+3-CH(R) – COO болады. Эффективті заряд тасушы NH+және COOтоптарынан басқа, аминқышқылдарының құрылысында әр түрлі полярлы және гидрофобты топтар бар. ақуыздардағы аминқышқылдарының химиялық қасиеттері, яғни олардың реакцияға түсу қабілеті, шеткі R-радикалының қасиетімен анықталады.

Олардың гидрофобтығының еру мен гидратация процесстерінің энергетикасына әсерін анықтау ерекше қызықтырады. Осыған байланысты осындай жүйелердің термодинамикалық аспектілерін зерттеуде калориметриялық әдістер ерекше мәнге ие болады. 1.1 кестеде зерттелетін аминқышқылдарының алынған зерттеулер нәтижелері мен әдебиеттердергі мәліметтер жалпыланған, олардың негізінде әртүрлі құрылысты шеткі радикалы бар аминқышқылдарының суда еру энтальпиясының сәйкестендіруі жүргізілген.

Зерттеу объектілері ретінде сызықты және тармақталған алифатты аминқышқылдары (Gly, L- Ala, DL- Ala, Abu, DL-Nva, DL- Nle, L-Val, D- Val, L-Leu), шекті полярлы тізбегі бар аминқышқылдар (L-Ser, L-Thr) мен құрамында бензол сақинасы бар (L- Phe) аминқышқылдар алынған. 1 кестетден көрінетіндей аминқышқылдарының суда еру процесі жылу сіңірумен жүреді, ол гидратацияның экзотермиялық эффектісімен қалпына келтірілмейтін, судағы сутектік байланыс торын және қосылыстың кристалдық құрылымын бұзу үшін жұмсалатын үлкен энергетикалық шығындармен түсіндіріліледі. Шеткі радикалдың ұзындығын арттырған сайын аминқышқылдарының еру энтальпиясы теріс мәнге ие болады.

32 – САБАҚ

Тіршілік пайда болғанға дейінгі Жер химиясы «Биохимиялық машаналар детальдары» қалай пайда болды (ДЕБАТ)

33 – САБАҚ

«ТІРШІЛІК ХИМИЯСЫ» КОНФЕРЕНЦИЯ

34 – САБАҚ

Медицина және биохимия. Жоба қорғау


Подайте заявку сейчас на любой интересующий Вас курс переподготовки, чтобы получить диплом со скидкой 50% уже осенью 2017 года.


Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Автор
Дата добавления 30.11.2015
Раздел Химия
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров2477
Номер материала ДВ-213337
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх