Химический процесс – это последовательная смена состояния вещества внутри молекулярной системы, которая выражается в тесной взаимосвязи сменяющих друг друга стадий развития. Такое движение имеет единый и непрерывный характер.
Химические процессы в молекулярных системах
Молекула – это наименьшая частица вещества, которая обладает химическими свойствами. Химические связи в молекуле образуются при перекрывании внешних электронных оболочек атомов, вступающих во взаимодействие.
Учение о химических процессах – это область знаний, которая состоит из синтетического единства знаний из сфер химии, физики, биологии.
Все химические процессы, которые происходят в молекулярных системах, делятся на две большие группы:
- гомогенные (происходят в однородной жидкостной или газообразной среде);
- гетерогенные (происходят в разнородных средах);
- экзотермические (сопровождается выделением толпы);
- эндотермические (сопровождаются поглощением теплоты);
- окислительные и восстановительные.
Также все процессы в молекулярных системах делятся на несколько групп:
- самопроизвольные процессы или те процессы, которые живая система использует для получения энергии и совершенствования собственной работы. Для того, чтобы химические процессы такого типа были запущены необходимо, чтобы система была изолирована и любой тип обмена веществ с окружающей средой был автоматически исключен;
- процессы, протекающие с затратой энергии или при совершенствовании работы организма;
- процессы, которые протекают для самоорганизации молекулярной системы, но без изменения ее энергетического запаса.
В молекулярных системах происходит постоянные процесс превращения одних веществ в другие. Такие превращения называются химическими реакциями. Внутри молекулярной системы взаимодействие различных реагентов определяется не только их атомно молекулярной структурой, но и теми условиями, которые сопровождают данные химические реакции.
К таким условиям относят:
- термодинамические факторы (зависимость реакций от температуры и давления, а также некоторых других параметров);
- природу реагирующих веществ (например, в молекулярной системе щелочные металлы с водой дают щелочь);
- концентрация веществ (для них в растворенном состоянии скорость химических реакций зависит от количества вещества в растворе). Например, горение веществ в чистом кислороде проявляется интенсивнее, чем в воздухе;
- площадь поверхности реагирования. Для веществ в твердом состоянии скорость реакции прямо пропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ;
- наличие катализатора (ускорителя химических веществ).
Особенности химических процессов, протекающих в молекулярных системах
Катализатор – это вещество, которое ускоряет скорость протекания химической реакции внутри молекулярной системы.
Катализаторы имеют различную химическую природу, но существенно меняют скорость химических реакций. Некоторые из них в принципе не протекают без участия катализаторов, то есть они служат пусковым веществом для них.
Для того, чтобы вступить в химическую реакцию вещества преодолевают некоторые барьеры энергетической природы. При этом очень важную роль играют ферменты, они имеют высокую степень биологической функциональности. При этом в данном случае отмечается систематическое взаимодействие нескольких катализаторов различной природы.
Колоссальную роль в обеспечении химических процессов в молекулярной системе играет вода. Она представляет собой преобладающий компонент любого типа живого организма. Большинство клеток содержит до 70 процентов воды. Вода является универсальным растворителем, обуславливает типологию протекания всех химических реакций. Также она обладает свойствами терморегуляции, осуществляет транспорт веществ. Вода формирует осмотическое давление и является источником кислорода при фотосинтезе.
Также химические процессы в живой клетке зависят от наличия в ней минеральных веществ. Они также влияют на осмос и поддерживают уровень рН в клетке.
Химические реакции в молекулярных системах классифицируются также по принципу изменения качества исходных веществ на:
- реакции соединения, при которых из нескольких веществ образуется одно (это вещество сложное);
- реакции разложения, при которых из одного сложного вещества образуется несколько простых (они являются составными частями сложного);
- реакции замещения или тип реакций, при которых атомы одного элемента замещают атомы другого элемента;
- реакции обмена, в которых реагирующие вещества обмениваются составными частями, в результате чего из двух сложных веществ образуется новые сложные вещества.
Углеводы представляют собой органические соединения, которые состоят из нескольких молекул простых сахаров. Углеводы являются источниками энергии. Также они могут запасаться в виде крахмала и гликогена. Целлюлоза и хитин придают прочность клеточным стенкам растений, а также грибов. Рецепторная функция углеводов заключается в том, что клетки узнают друг друга благодаря гликопротеинам.
Что касается липидов, то они представляют собой жироподобные органические соединения, которые выполняют в клетке также многочисленное количество функций. Липиды входят в состав клеточных мембран и выполняют строительную функцию. Также липиды входят в состав гормонов и выполняют регуляторную функцию. Также в жирах содержится большое количество энергии.
Колоссальную роль в обеспечении химических процессов играют нуклеиновые кислоты. Они могут выступать в качестве источника энергии для химических процессов. Также они обеспечивают хранение и передачу наследственной информации (ДНК и РНК). Большинство ДНК живых организмов (за исключением вирусов) состоит из двух антипараллельно направленных цепей полинуклеотидов, которые связаны между собой азотистыми основаниями по принципу комплементарности. ДНК обладает способностью к самоудвоению или процессу репликации.
Также ДНК может восстанавливаться, т. е. обладает способностью к репарации.
