Compuși naturali, artificiali și sintetici cu greutate moleculară mare
Compușii cu greutate moleculară mare sunt cei cu greutate moleculară mare, exprimați în zeci, sute de mii și milioane de unități; Un alt nume pentru ei, folosit acum pe scară largă, deși mai puțin precis, este polimerii.
Moleculele de compuși cu greutate moleculară mare, care sunt semnificativ mai mari ca dimensiune decât moleculele de substanțe cu greutate moleculară mică, sunt, prin urmare, numite macromolecule. Ele conțin un număr mare, cel mai adesea din aceleași grupuri de atomi, numite unități elementare. Unitățile sunt conectate între ele într-o anumită ordine prin legături covalente. Numărul de unități dintr-o macromoleculă se numește grad de polimerizare. De exemplu, în compușii naturali cu molecule înalte unitățile elementare sunt: în celuloză și amidon - reziduuri de glucoză C6H10O6 (C6H10Ob) sau celuloză (unde p este gradul de polimerizare, aici ajungând la 10-20 mii în celuloză, iar liniuțele indică legăturile). legând unitățile în macromoleculă), în cauciuc natural sau natural acestea sunt reziduuri izoprene (-CH-C = CH-CH2-)i, unde n = 2000-5000, cauciuc natural CH3 etc.
Unii compuși cu molecule înalte au macromolecule care conțin unități elementare de compoziție sau structură diferită; de exemplu, în proteine - reziduuri de diverși aminoacizi.
O diferență caracteristică între compușii cu greutate moleculară mare și substanțele cu greutate moleculară mică este că macromoleculele oricăruia dintre compușii cu greutate moleculară mare nu sunt aceleași, deoarece conțin un număr diferit de unități elementare. În consecință, polimerii sunt amestecuri complexe de așa-numiți omologi polimeri, diferiți unul de celălalt în gradul de polimerizare, dar similari ca proprietăți datorită asemănării structurii; Greutatea moleculară determinată pentru polimeri este, prin urmare, numai greutatea moleculară medie pentru toți omologii polimerilor.
Din cele mai vechi timpuri, oamenii au folosit compuși naturali cu molecule înalte conținute în diferite produse pentru nevoile lor. Proteinele și amidonul din produsele alimentare au stat la baza dietei oamenilor și animalelor domestice. Celuloza de bumbac și in, proteinele - fibroină de mătase și cheratina de lână - au fost folosite pentru fabricarea țesăturilor, iar colagenul din piele a fost folosit pentru coaserea pantofilor. Din lemn au fost construite locuinte, poduri etc., formate din celuloza, hemiceluloza si lignina.La mijlocul secolului al XIX-lea. a început producția de impermeabile și încălțăminte din cauciuc natural. La sfârşitul secolului al XIX-lea. prin prelucrarea polimerilor naturali - iar în timpul procesului de prelucrare întreaga structură a macromoleculei în ansamblu se modifică puțin și are loc doar transformarea unor grupe funcționale - încep să se obțină compuși artificiali cu molecule înalte. În primul rând, celuloza a fost supusă unei astfel de procesări în esterii săi: în trinitroceluloză pentru producerea de praf de pușcă fără fum; dinitroceluloză pentru producția de materiale plastice - celuloid etc.; acetat de celuloză pentru producerea acetat de mătase, materiale plastice; Producția de xantat și regenerarea celulozei din acesta sunt baza pentru producerea fibrei de viscoză. Se creează o industrie a fibrelor artificiale și a materialelor plastice.
În anii 10 ai secolului XX. Pentru prima dată, apare producția de compuși sintetici cu molecule înalte — rășini sintetice fenol-formaldehidice pentru producerea de materiale plastice. Compușii sintetici cu molecule înalte, spre deosebire de cei artificiali, nu se obțin prin prelucrarea celor naturali, ci prin sinteza din compuși cu greutăți moleculare mici, în care o macromoleculă ia naștere din sute sau mii de molecule ale acestora din urmă. Mai târziu, în anii 30, sub conducerea lui S.V. Lebedev, a fost creată pentru prima dată producția de cauciuc sintetic pe scară largă, iar în anii 40 - producția de fibre sintetice: mai întâi nailon, apoi nailon etc. În ultimii ani , un număr mare de rășini sintetice diferite - pentru producția de materiale plastice și fibre sintetice - și cauciucuri sintetice. În prezent, producția globală de compuși sintetici și artificiali cu molecule înalte a fost foarte dezvoltată, iar rata de creștere a acesteia este de câteva ori mai mare decât pentru producția de metale neferoase (cu excepția A1) și feroase, precum și de produse polimerice naturale.
În 1959, produsele sintetice și artificiale reprezentau 44% din producția globală de cauciuc și 19,5% pentru fibre. Creșterea semnificativă a producției de polimeri sintetici se explică prin proprietățile lor valoroase și prin creșterea rapidă asociată în domeniile de aplicare a acestora, care vor fi discutate mai detaliat mai jos.
„Sateliți Pământeni Artificiali” - Are Pământul un satelit natural? Seară. Conectați două cercuri cu o lungime de bară. Ei monitorizează starea pădurilor, câmpurilor și incendiilor. Rezultatele obţinute sunt înregistrate într-un caiet. Sateliți de observație. Atracția reciprocă a Soarelui și a Pământului. Oamenii au învățat să pună sateliți pe orbită. Care este subiectul lecției? Sateliți de cercetare.
"Lână organică" - Mărimi: Înălțime 44, prematură, greutate mică Înălțime 50, 0-3 luni. Înălțime 86, 1-2 ani Cască și cască. Păstrați copilul confortabil și cald, fără a restricționa mișcarea. Plic pentru scaunul auto. Inaltime 44, prematur, vene mici Inaltime 50, 0-3 luni. Cusătura externă nu irită pielea copiilor. Energia lânii este similară cu energia mamei.
„Ton articulații” - Ochii și prizele sunt realizate folosind dalte și dalte. Diblurile sunt folosite pentru a consolida conexiunile. Marcați gleturi și ochi pe ambele părți ale piesei de prelucrat. Dintre îmbinările adezive, cele mai frecvente sunt îmbinările cu tenon. Diametrul burghiului trebuie să fie egal cu diametrul diblului. Piesele și diblurile sunt realizate acolo de către operatorii de mașini și asamblate de către asamblatori.
„Substanțe organice” - Subiect de chimie organică. Comparați acest concept cu conceptul de „stare de oxidare”. Structura moleculei de propan C3 H8 este reflectată de formulele: Dați exemple specifice. Valenţă. De exemplu, structura chimică a metanului: 3. Teoria structurii chimice. 4. Întrebări și sarcini. Formula structurala. Formula structurală prescurtată.
„Dezvoltarea chimiei organice” - Azimov A.N. O scurtă istorie a chimiei. Prelegeri. Urmăriți evoluția ideilor și conceptelor chimice de la preistorie până în prezent. Tendințe în dezvoltarea chimiei organice. Prezentare. Familiarizați-vă cu realizările, starea actuală și perspectivele de dezvoltare a chimiei. Artizanat chimie organică: fabricarea berii, vinificația, fabricarea medicamentelor, coloranții.
„Artificial Selection Darwin” - Creșterea de către crescători a 150 de rase de porumbei, multe rase de câini, varietăți de varză... Doctrina selecției artificiale a lui Charles Darwin. Metode de selecție. Lucrări de laborator „Compararea raselor de animale”. Studiul lui Charles Darwin asupra practicilor agricole engleze. Selecția artificială este procesul de creare a unor noi rase de animale și varietăți de plante cultivate prin selecția și reproducerea sistematică a indivizilor cu anumite trăsături și proprietăți care sunt valoroase pentru oameni.
Toate substanțele care conțin un atom de carbon, altele decât carbonați, carburi, cianuri, tiocianați și acid carbonic, sunt compuși organici. Aceasta înseamnă că ele sunt capabile să fie create de organismele vii din atomi de carbon prin reacții enzimatice sau de altă natură. Astăzi, multe substanțe organice pot fi sintetizate artificial, ceea ce permite dezvoltarea medicinei și a farmacologiei, precum și crearea de polimeri și materiale compozite de înaltă rezistență.
Clasificarea compușilor organici
Compușii organici sunt cea mai numeroasă clasă de substanțe. Există aproximativ 20 de tipuri de substanțe aici. Ele diferă în proprietăți chimice și diferă în calități fizice. Punctul lor de topire, masa, volatilitatea și solubilitatea, precum și starea lor de agregare în condiții normale sunt, de asemenea, diferite. Printre ei:
- hidrocarburi (alcani, alchine, alchene, alcadiene, cicloalcani, hidrocarburi aromatice);
- aldehide;
- cetone;
- alcooli (dihidric, monohidroxilic, polihidroxilic);
- eteri;
- esteri;
- acizi carboxilici;
- amine;
- aminoacizi;
- carbohidrați;
- grăsimi;
- proteine;
- biopolimeri și polimeri sintetici.
Această clasificare reflectă caracteristicile structurii chimice și prezența unor grupuri atomice specifice care determină diferența în proprietățile unei anumite substanțe. În general, clasificarea, care se bazează pe configurația scheletului de carbon, care nu ține cont de caracteristicile interacțiunilor chimice, arată diferit. Conform prevederilor sale, compușii organici sunt împărțiți în:
- compuși alifatici;
- aromatice;
- substanțe heterociclice.
Aceste clase de compuși organici pot avea izomeri în diferite grupe de substanțe. Proprietățile izomerilor sunt diferite, deși compoziția lor atomică poate fi aceeași. Aceasta rezultă din prevederile stabilite de A.M. Butlerov. De asemenea, teoria structurii compușilor organici este baza călăuzitoare pentru toate cercetările în chimia organică. Este plasată la același nivel cu Legea periodică a lui Mendeleev.
Însuși conceptul de structură chimică a fost introdus de A.M. Butlerov. A apărut în istoria chimiei la 19 septembrie 1861. Anterior, în știință existau opinii diferite, iar unii oameni de știință au negat complet existența moleculelor și a atomilor. Prin urmare, nu a existat o ordine în chimia organică și anorganică. Mai mult decât atât, nu existau modele după care să se poată judeca proprietățile unor substanțe specifice. În același timp, au existat compuși care, cu aceeași compoziție, prezentau proprietăți diferite.
Declarațiile lui A.M. Butlerov au îndreptat în mare măsură dezvoltarea chimiei în direcția corectă și au creat o bază foarte solidă pentru aceasta. Prin intermediul acestuia, s-a putut sistematiza faptele acumulate, și anume, proprietățile chimice sau fizice ale anumitor substanțe, modelele de intrare a acestora în reacții etc. Chiar și predicția modalităților de obținere a compușilor și prezența unor proprietăți generale au devenit posibile datorită acestei teorii. Și cel mai important, A.M. Butlerov a arătat că structura moleculei unei substanțe poate fi explicată din punctul de vedere al interacțiunilor electrice.
Logica teoriei structurii substanțelor organice
Deoarece înainte de 1861 mulți din chimie au respins existența unui atom sau a unei molecule, teoria compușilor organici a devenit o propunere revoluționară pentru lumea științifică. Și întrucât A. M. Butlerov însuși pornește numai din concluzii materialiste, el a reușit să respingă ideile filozofice despre materia organică.
El a reușit să arate că structura moleculară poate fi recunoscută experimental prin reacții chimice. De exemplu, compoziția oricărui carbohidrat poate fi determinată prin arderea unei anumite cantități din acesta și numărând apa și dioxidul de carbon rezultat. Cantitatea de azot dintr-o moleculă de amină se calculează și în timpul arderii prin măsurarea volumului de gaze și izolarea cantității chimice de azot molecular.
Dacă luăm în considerare judecățile lui Butlerov despre structura chimică dependentă de structură în direcția opusă, apare o nouă concluzie. Și anume: cunoscând structura chimică și compoziția unei substanțe, se pot presupune empiric proprietățile acesteia. Dar, cel mai important, Butlerov a explicat că în materia organică există un număr mare de substanțe care prezintă proprietăți diferite, dar au aceeași compoziție.
Prevederi generale ale teoriei
Luând în considerare și studiind compușii organici, A. M. Butlerov a derivat unele dintre cele mai importante principii. El le-a combinat într-o teorie care explică structura substanțelor chimice de origine organică. Teoria este următoarea:
- în moleculele de substanțe organice, atomii sunt legați între ei într-o secvență strict definită, care depinde de valență;
- structura chimică este ordinea imediată conform căreia atomii din moleculele organice sunt legați;
- structura chimică determină prezența proprietăților unui compus organic;
- în funcție de structura moleculelor cu aceeași compoziție cantitativă pot apărea proprietăți diferite ale substanței;
- toate grupările atomice implicate în formarea unui compus chimic au o influență reciprocă reciprocă.
Toate clasele de compuși organici sunt construite conform principiilor acestei teorii. După ce a pus bazele, A. M. Butlerov a reușit să extindă chimia ca domeniu al științei. El a explicat că datorită faptului că în substanțele organice carbonul prezintă o valență de patru, diversitatea acestor compuși este determinată. Prezența multor grupări atomice active determină dacă o substanță aparține unei anumite clase. Și tocmai datorită prezenței unor grupări atomice specifice (radicalii) apar proprietățile fizice și chimice.
Hidrocarburi și derivații lor
Acești compuși organici de carbon și hidrogen sunt cei mai simpli ca compoziție dintre toate substanțele din grup. Ele sunt reprezentate de o subclasă de alcani și cicloalcani (hidrocarburi saturate), alchene, alcadiene și alcatriene, alchine (hidrocarburi nesaturate), precum și o subclasă de substanțe aromatice. În alcani, toți atomii de carbon sunt legați doar printr-o singură legătură C-C, motiv pentru care nu poate fi încorporat un singur atom de H în compoziția de hidrocarbură.
În hidrocarburile nesaturate, hidrogenul poate fi încorporat la locul dublei legături C=C. De asemenea, legătura C-C poate fi triplă (alchine). Acest lucru permite acestor substanțe să intre în multe reacții care implică reducerea sau adăugarea de radicali. Pentru comoditatea studierii capacității lor de a reacționa, toate celelalte substanțe sunt considerate a fi derivate ale uneia dintre clasele de hidrocarburi.
Alcoolii
Alcoolii sunt compuși chimici organici care sunt mai complexi decât hidrocarburile. Ele sunt sintetizate ca rezultat al reacțiilor enzimatice din celulele vii. Cel mai tipic exemplu este sinteza etanolului din glucoză ca urmare a fermentației.
În industrie, alcoolii se obțin din derivații de halogen ai hidrocarburilor. Ca urmare a înlocuirii atomului de halogen cu o grupare hidroxil, se formează alcooli. Alcoolii monohidroxilici conțin doar o grupă hidroxil, alcoolii polihidroxilici conțin două sau mai multe. Un exemplu de alcool dihidroxilic este etilenglicolul. Alcoolul polihidric este glicerina. Formula generală a alcoolilor este R-OH (R este lanțul de carbon).
Aldehide și cetone
După ce alcoolii intră în reacții ale compușilor organici asociate cu extracția hidrogenului din grupul alcool (hidroxil), legătura dublă dintre oxigen și carbon se închide. Dacă această reacție are loc prin gruparea alcool situată la atomul de carbon terminal, are ca rezultat formarea unei aldehide. Dacă atomul de carbon cu alcoolul nu este situat la capătul lanțului de carbon, atunci rezultatul reacției de deshidratare este producerea unei cetone. Formula generală a cetonelor este R-CO-R, aldehidele R-COH (R este radicalul de hidrocarbură al lanțului).
Esteri (simpli și complexi)
Structura chimică a compușilor organici din această clasă este complicată. Eterii sunt considerați a fi produse de reacție între două molecule de alcool. Când apa este îndepărtată din ele, se formează un compus cu modelul R-O-R. Mecanism de reacție: extragerea unui proton de hidrogen dintr-un alcool și a unei grupări hidroxil dintr-un alt alcool.
Esterii sunt produși de reacție între un alcool și un acid carboxilic organic. Mecanism de reacție: eliminarea apei din grupul alcool și carbon al ambelor molecule. Hidrogenul este separat de acid (la grupa hidroxil), iar gruparea OH în sine este separată de alcool. Compusul rezultat este descris ca R-CO-O-R, unde fagul R desemnează radicalii - părțile rămase ale lanțului de carbon.
Acizi carboxilici și amine
Acizii carboxilici sunt substanțe speciale care joacă un rol important în funcționarea celulei. Structura chimică a compușilor organici este următoarea: un radical de hidrocarbură (R) cu o grupare carboxil (-COOH) atașată la acesta. Gruparea carboxil poate fi localizată numai la cel mai exterior atom de carbon, deoarece valența lui C în grupa (-COOH) este 4.
Aminele sunt compuși mai simpli care sunt derivați ai hidrocarburilor. Aici, la orice atom de carbon există un radical amină (-NH2). Există amine primare în care o grupare (-NH2) este atașată la un carbon (formula generală R-NH2). În aminele secundare, azotul se combină cu doi atomi de carbon (formula R-NH-R). În aminele terțiare, azotul este conectat la trei atomi de carbon (R3N), unde p este un radical, un lanț de carbon.
Aminoacizi
Aminoacizii sunt compuși complecși care prezintă atât proprietățile aminelor, cât și ale acizilor de origine organică. Există mai multe tipuri de ele, în funcție de localizarea grupării amină în raport cu gruparea carboxil. Cei mai importanți sunt aminoacizii alfa. Aici gruparea amină este situată la atomul de carbon de care este atașată gruparea carboxil. Acest lucru permite crearea unei legături peptidice și sinteza proteinelor.
Carbohidrați și grăsimi
Carbohidrații sunt alcooli aldehidici sau cetoalcooli. Aceștia sunt compuși cu structură liniară sau ciclică, precum și polimeri (amidon, celuloză și altele). Rolul lor cel mai important în celulă este structural și energetic. Grăsimile, sau mai degrabă lipidele, îndeplinesc aceleași funcții, doar că participă la alte procese biochimice. Din punct de vedere al structurii chimice, grăsimea este un ester al acizilor organici și al glicerolului.
Blocul d include 32 de elemente ale tabelului periodic. Elementele d sunt incluse în perioadele majore a 4-a--7. Atomii din grupa IIIB au primul electron în orbitalul d. În grupurile B ulterioare, subnivelul d este umplut cu până la 10 electroni (de unde și denumirea de elemente d). Structura învelișurilor de electroni exterioare ale atomilor blocului d este descrisă de formula generală (n-1)d a ns b, unde a = 1--10, b = 1--2.
O caracteristică a elementelor acestor perioade este o creștere disproporționat de lentă a razei atomice cu creșterea numărului de electroni. Această modificare relativ lentă a razelor se explică prin așa-numita compresie a lantanidelor datorită pătrunderii ns electroni sub stratul de electroni d. Ca urmare, există o ușoară modificare a proprietăților atomice și chimice ale elementelor d cu numărul atomic în creștere. Asemănarea proprietăților chimice se manifestă în trăsătura caracteristică a elementelor d de a forma compuși complecși cu o varietate de liganzi.
O proprietate importantă a elementelor d este valența variabilă și, în consecință, o varietate de stări de oxidare. Această caracteristică este asociată în principal cu caracterul incomplet al stratului d-electron pre-exterior (cu excepția elementelor grupelor IB și IIB). Posibilitatea existenței elementelor d în diferite stări de oxidare determină o gamă largă de proprietăți redox ale elementelor. În stările de oxidare inferioare, elementele d prezintă proprietățile metalelor. Odată cu creșterea numărului atomic în grupele B, proprietățile metalice scad în mod natural.
În soluții, anionii care conțin oxigen ai elementelor d cu cea mai mare stare de oxidare prezintă proprietăți acide și oxidante. Formele cationice ale stărilor inferioare de oxidare se caracterizează prin proprietăți bazice și reducătoare.
elementele d în stări intermediare de oxidare prezintă proprietăți amfotere. Aceste modele pot fi luate în considerare folosind exemplul compușilor de molibden:
Cu o schimbare a proprietăților, culoarea complexelor de molibden în diferite stări de oxidare (VI - II) se modifică:
În perioada cu creșterea încărcăturii nucleare, se observă o scădere a stabilității compușilor elementelor în stări de oxidare superioare. În paralel, potențialele redox ale acestor compuși cresc. Cea mai mare capacitate de oxidare se observă la ionii ferat și ionii permanganat. Trebuie remarcat faptul că în elementele d, pe măsură ce electronegativitatea relativă crește, crește proprietățile acide și nemetalice.
Pe măsură ce stabilitatea compușilor crește atunci când se deplasează de sus în jos în grupele B, proprietățile lor oxidante scad simultan.
Se poate presupune că în timpul evoluției biologice au fost selectați compuși ai elementelor în stări intermediare de oxidare, care sunt caracterizate prin proprietăți redox ușoare. Avantajele unei astfel de selecții sunt evidente: ele contribuie la curgerea lină a reacțiilor biochimice. O scădere a potențialului RH creează premisele unei „reglări” mai subtile a proceselor biologice, care asigură un câștig de energie. Funcționarea organismului devine mai puțin consumatoare de energie și, prin urmare, mai economică în consumul de alimente.
Din punct de vedere al evoluției, existența elementelor d în stări inferioare de oxidare devine justificată pentru organism. Se știe că ionii Mn 2+, Fe 2+, Co 2+ în condiții fiziologice nu sunt agenți reducători puternici, iar ionii Cu 2+ și Fe 2+ practic nu prezintă proprietăți reducătoare în organism. O scădere suplimentară a reactivității apare atunci când acești ioni interacționează cu liganzii bioorganici.
Cele de mai sus pot părea să contrazică rolul important al complexelor bioorganice de molibden (V) și (VI) în diferite organisme. Cu toate acestea, acest lucru este, de asemenea, în concordanță cu modelul general. În ciuda gradului ridicat de oxidare, astfel de compuși prezintă proprietăți de oxidare slabe.
Este necesar să rețineți abilitățile ridicate de complexare ale elementelor d, care sunt de obicei semnificativ mai mari decât cele ale elementelor s și p. Acest lucru se explică în primul rând prin capacitatea elementelor d de a fi atât donatori, cât și acceptori ai unei perechi de electroni care formează un compus de coordonare.
În cazul complexului hidroxo de crom [Cr(OH) 6 ], ionul 3-metal este un acceptor al unei perechi de electroni. Hibridizarea orbitalilor 3d 2 4sp 3 ai cromului oferă o stare energetică mai stabilă decât atunci când electronii de crom sunt localizați în orbitalii grupărilor hidroxo.
Compusul [CrCl 4 ] 2- se formează, dimpotrivă, ca urmare a faptului că electronii d neîmpărțiți ai metalului ocupă orbitalii d liberi ai liganzilor, deoarece în acest caz energia acestor orbitali este inferior.
Proprietățile cationului Cr 3+ arată variabilitatea numerelor de coordonare ale elementelor d. Cel mai adesea, acestea sunt numere pare de la 4 la 8; numerele 10 și 12 sunt mai puțin frecvente. Trebuie remarcat faptul că nu există doar complexe mononucleare. Sunt cunoscuți numeroși compuși de coordonare di-, tri- și tetra-nucleare ai elementelor d.
Un exemplu este complexul binuclear de cobalt [Co 2 (NH 3) 10 (O 2)] (NO 3) 5, care poate servi ca model de purtător de oxigen.
Mai mult de 1/3 din toate microelementele din organism sunt elemente d. În organisme ele există sub formă de compuși complecși sau ioni hidratați cu un timp mediu de schimb de înveliș de hidratare de 10 -1 până la 10 -10 s. Prin urmare, se poate argumenta că ionii metalici „liberi” nu există în organism: ei sunt fie hidrații lor, fie produșii de hidroliză.
În reacțiile biochimice, elementele d se manifestă cel mai adesea ca metale complexante. Liganzii în acest caz sunt substanțe biologic active, de obicei de natură organică sau anioni ai acizilor anorganici.
Moleculele de proteine formează complexe bioanorganice cu elemente d - clustere sau bioclustere. Ionul metalic (agent de formare a complexului metalic) este situat în interiorul cavității clusterului, interacționând cu atomii electronegativi ai grupărilor de legare ale proteinei: hidroxil (--OH), sulfhidril (--SH), carboxil (--COOH) şi grupări amino ale proteinelor (H2N-). Pentru ca un ion metalic să pătrundă într-o cavitate de grup, este necesar ca diametrul ionului să fie proporțional cu dimensiunea cavității. Astfel, natura reglează formarea bioclusterelor cu ioni de elemente d de anumite dimensiuni.
Cele mai cunoscute metaloenzime: anhidrază carbonică, xantin oxidază, succinat dehidrogenază, citocromi, rubredoxină. Sunt bioclustere, ale căror cavități formează centre pentru legarea substraturilor cu ioni metalici.
Bioclusterele (complexele de proteine) îndeplinesc diverse funcții.
Complexele proteice de transport furnizează oxigen și elementele necesare organelor. Coordonarea metalelor are loc prin oxigenul grupărilor carboxil și azotul grupărilor amino ale proteinei. În acest caz, se formează un compus chelat stabil.
Elementele D (cobalt, nichel, fier) acţionează ca metale coordonatoare. Un exemplu de complex proteic de transport care conține fier este transferrina.
Alte bioclustere pot îndeplini un rol de baterie (de stocare) - acestea sunt proteine care conțin fier: hemoglobină, mioglobină, feritină. Ele vor fi luate în considerare atunci când se descriu proprietățile grupului VIIIB.
Elementele Zn, Fe, Co, Mo, Cu sunt de o importanță vitală și fac parte din metaloenzime. Ele catalizează reacții care pot fi împărțite în trei grupe:
Interacțiuni acido-bazice. Ionul de zinc implicat face parte din enzima anhidrază carbonică, care catalizează hidratarea reversibilă a CO 2 în sistemele biologice.
Interacțiuni redox. Sunt implicați ionii Fe, Co, Cr, Mo. Fierul face parte din citocrom, în timpul procesului are loc transferul de electroni:
Fe 3+ > Fe 2+ + e -
3. Transferul oxigenului. Sunt implicați Fe, Cu. Fierul face parte din hemoglobina, cuprul face parte din hemocianina. Se presupune că aceste elemente se leagă de oxigen, dar nu sunt oxidate de acesta.
Compușii cu elemente D absorb selectiv lumina de diferite lungimi de undă. Acest lucru duce la apariția culorii. Teoria cuantică explică selectivitatea absorbției prin divizarea subnivelurilor d ale ionilor metalici sub influența câmpului de liganzi.
Următoarele reacții de culoare la elementele d sunt bine cunoscute:
Mn 2+ + S 2- = MnSv (sediment de culoarea cărnii)
Нg 2+ + 2I - = НgI 2 v (precipitat galben sau roșu)
K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 (conc.) = K 2 SO 4 + H 2 O + 2CrO 3 v
(cristale portocalii)
Reacțiile de mai sus sunt utilizate în chimia analitică pentru determinarea calitativă a ionilor corespunzători. Ecuația pentru reacția cu dicromat arată ce se întâmplă atunci când se prepară un „amestec de crom” pentru spălarea vaselor chimice. Acest amestec este necesar pentru a îndepărta atât depozitele anorganice, cât și cele organice de pe suprafața sticlelor chimice. De exemplu, petele de grăsime care rămân mereu pe sticlă după atingerea cu degetele.
Este necesar să se acorde atenție faptului că elementele d din organism asigură lansarea majorității proceselor biochimice care asigură o viață normală.
Izotopii radioactivi artificiali se formează ca urmare a activității umane: utilizarea energiei nucleare în scopuri militare și pașnice, utilizarea substanțelor radioactive în economia țării (industrie, transport, agricultură, medicină, cercetare științifică etc.). Radionuclizi - produse de fisiune ale armelor nucleare și emisii de obiecte periculoase din radiații care se acumulează în mediu, inclusiv în hidrosferă.[...]
Structurarea artificială a solurilor se realizează prin introducerea în ele a unei cantități mici de substanțe care formează structura, în principal compuși organici (P.V. Vershinin).[...]
SUBSTANȚA Compus chimic ANTROPOGEN inclus în geosferă datorită activității umane. Se face o distincție între compușii biologici care fac parte din ciclul biologic și, prin urmare, mai devreme sau mai târziu sunt utilizați în ecosisteme și compușii artificiali care sunt străini naturii, distruși foarte lent de organismele vii și agenții abiotici și rămânând în afara metabolismului biosferic. Acestea din urmă se acumulează în biosferă și reprezintă o amenințare pentru viață. Un caz special al lui V. a. Acestea sunt compuși și elemente chimice care sunt incluse în mod natural în formațiunile naturale, dar sunt mutate de om dintr-o geosferă în alta sau concentrate artificial de către acesta. Un exemplu de astfel de elemente sunt metalele grele, extrase de om din adâncurile Pământului pe suprafața acestuia și dispersate aici, și substanțele radioactive, în condiții naturale, dispersate de obicei pe spații mari și în concentrații mici. [...]
Compoziția radionuclizilor artificiali care intră în mediul acvatic este în prezent determinată în principal de produsele de fisiune ai combustibilului nuclear. Raportul dintre ele poate varia în funcție de tipul de reactor, puterea acestuia și condițiile de reacție. De asemenea, menționăm că în perioada de la
Substanțele nocive sunt conținute în deșeurile dintr-o mare varietate de industrii: metalurgia neferoasă (săruri ale metalelor neferoase), inginerie mecanică (cianuri, compuși de beriliu, arsenic etc.), producția de materiale plastice (benzină, eter, fenol, metil). acrilat etc.) și fibre artificiale (fosfor, compuși organici, zinc, compuși de cupru), industria azotului (polistiren, clorobenzen, rășini cancerigene etc.), silvicultură, prelucrarea lemnului și industria celulozei și hârtiei (fenol, alcool metilic, terebentină, etc.), industria cărnii (materie organică) și multe altele.[...]
Să comparăm ecosistemul artificial al unei nave spațiale cu unul natural, de exemplu, cu ecosistemul unui iaz. Observațiile arată că numărul de organisme din acest biotop rămâne (cu unele variații sezoniere) practic constant. Un astfel de ecosistem se numește stabil. Echilibrul este menținut până când factorii externi se schimbă. Principalele sunt intrarea și ieșirea apei, furnizarea de diferiți nutrienți și radiația solară. În ecosistemul iazului trăiesc diverse organisme. Deci, după crearea unui rezervor artificial, acesta este populat treptat de bacterii, plancton, apoi pești și plante superioare. Când dezvoltarea a atins un anumit vârf și influențele externe rămân neschimbate mult timp (afluxul de apă, substanțe, radiații, pe de o parte, și scurgerea sau evaporarea, îndepărtarea substanțelor și scurgerea energiei, pe de altă parte. ), ecosistemul iazului se stabilizează. Se stabilește un echilibru între ființele vii.[...]
Există ecosisteme create artificial care asigură un proces continuu de metabolism și energie atât în interiorul naturii, cât și între aceasta și oameni. Ele se împart în funcție de impactul dezvoltării economice în: naturale, conservate intacte; modificat, schimbat de activitatea umană; transformat, transformat de om.[...]
Xenobioticele sunt substanțe obținute prin sinteză artificială și neincluse în numărul de compuși naturali.[...]
Substanțele radioactive sunt utilizate pe scară largă în multe sectoare ale economiei naționale. Izotopii radioactivi artificiali sunt utilizați pentru detectarea defectelor metalelor, în studiul structurii și uzurii materialelor, în separarea substanțelor și sinteza compușilor chimici, în dispozitive și dispozitive care îndeplinesc funcții de control și semnalizare în medicină etc. ...]
Metoda de producere a amestecurilor artificiale prin generarea de substanțe toxice din soluții tampon a fost dezvoltată de chimiștii japonezi. Aerul încălzit, uscat și purificat de impurități, este trecut cu viteză fixă prin absorbante cu soluții apoase (pH = 5-12) de cianura de potasiu (producerea acidului cianhidric), sulfură de sodiu (acid sulfurat), sulfit sau hidrosulfit de sodiu (sulf). dioxid), azotat de sodiu (oxizi de azot) și bicarbonat de amoniu (amoniac). Metoda vă permite să creați concentrații ale acestor substanțe de 10-4-10-5% cu o eroare de cel mult 2-3% (rel.).[...]
La fel ca un ecosistem artificial simplificat al unei nave spațiale, un ecosistem de iaz este capabil să se autosusțină. Creșterea nelimitată este împiedicată de interacțiunile dintre plantele producătoare, pe de o parte, și animale și plante (consumatoare și descompunetoare), pe de altă parte. Consumatorii se pot reproduce doar atâta timp cât nu folosesc în exces aportul de nutrienți disponibili. Dacă reproducerea lor se dovedește a fi excesivă, atunci creșterea numărului lor se va opri, deoarece nu vor avea suficientă hrană. Producătorii, la rândul lor, au nevoie constant de minerale. Au pus din nou în circulație deșeurile. Astfel, ciclul este reluat: plantele (producătorii) absorb aceste minerale și, cu ajutorul energiei solare, reproduc din ele nutrienți bogati în energie.[...]
Un ecosistem poate fi și artificial. Un exemplu de astfel de ecosistem, extrem de simplificat și incomplet în comparație cu cel natural, este o navă spațială. Pilotul său trebuie să trăiască mult timp în spațiul restrâns al navei, mulțumindu-se cu provizii limitate de hrană, oxigen și energie. În acest caz, este de dorit, dacă este posibil, recuperarea și reutilizarea rezervelor uzate de substanță și deșeuri. În acest scop, în nava spațială sunt prevăzute instalații speciale de regenerare, iar recent au fost efectuate experimente cu organisme vii (plante și animale), care ar trebui să participe la procesarea deșeurilor de astronauți folosind energia luminii solare. [...]
Ceara de albine este o substanță chimică complexă produsă de glandele de ceară ale albinelor. Conține aproximativ 15 componente independente din punct de vedere chimic. Este folosit în producția farmaceutică, cabinetul stomatologic, parfumerie, prelucrarea lemnului, piele, hârtie, aviație și alte industrii. În plus, este nevoie în cantități foarte mari pentru a pregăti fondul de ten artificial. Ceara se obține prin prelucrarea materiilor prime de ceară.[...]
La fel de periculoase sunt și apele reziduale din fabricile de fibre artificiale, fabricile de cocs și șist gazos, care conțin substanțe rășinoase, fenoli, mercaptani, acizi organici, aldehide, alcooli și coloranți. Efectul lor toxic se extinde pe distanțe mari, în special în râurile cu curenți puternici, deoarece impuritățile organice din apele uzate se mineralizează lent. Acumularea deșeurilor lichide în rezervoare speciale - iazuri de decantare este, de asemenea, plină de mare pericol pentru mediu: sunt cunoscute cazuri de spargere a unor astfel de rezervoare și otrăvire a apelor Nistrului, Seversky Doneț și altele pe o suprafață mare.[ ...]
Informații generale. Metodele moderne de tratare biologică artificială fac posibilă reducerea DBO20 și a concentrației de solide în suspensie în apele uzate la 10-15 mg/l.[...]
Epurarea biologică a apelor uzate în structuri artificiale se realizează în filtre biologice, rezervoare de aerare și oxitancuri. Ca exemplu în Fig. Figura 18.22 prezintă o diagramă a unui filtru biologic cu alimentare forțată cu aer. Sursa de apă uzată curge prin conducta 3 în filtrul 2 şi prin dispozitivele de distribuţie a apei 4 este pulverizată uniform peste zona filtrului. Când sunt stropite, apele uzate absoarbe o parte din oxigenul din aer. În procesul de filtrare prin încărcătura 5, care este utilizată, de exemplu, zgură, piatră zdrobită, argilă expandată, plastic, pietriș, pe materialul de încărcare se formează o peliculă biologică, microorganismele cărora absorb substanțele organice. Intensitatea oxidării impurităților organice din peliculă crește semnificativ atunci când aerul comprimat este furnizat prin conductă / și grila de susținere în direcția opusă filtrării. Apa purificată din impuritățile organice este îndepărtată din filtru prin conducta 7.[...]
Oamenii au început să se intereseze de rolul microorganismelor în ciclul substanțelor abia după descoperirea lor de către omul de știință olandez Anton Leeuwenhoek în 1674, iar oamenii de știință au început să exploreze serios microlumea și să conteze pe ajutorul ei la mijlocul secolului al XIX-lea: industria în dezvoltare rapidă a produs o asemenea cantitate de deșeuri încât biocenozele care se dezvoltaseră de-a lungul secolelor nu le mai puteau face față. În 1887, unul dintre fondatorii metodei de tratare biologică, Dibdin, scria: pentru purificarea lichidului rezidual este indicat să se folosească „microorganisme specifice, special cultivate în aceste scopuri; apoi țineți lichidul pentru un timp suficient, aerisindu-l energic și, în final, eliberați-l în rezervor.” In SUA si in alte tari, din 1890 au functionat si sunt in functiune biofiltre, in care deseurile lichide trec printr-un strat de pietre in care se mentine o flora mixta de microorganisme. Un flux de aer natural sau artificial opus fluxului de deșeuri asigură aerarea.[...]
În tehnologia de alimentare cu apă se construiesc rezervoare artificiale și lacuri artificiale, în care apare o abundență de floră și faună, populând întreaga grosime a apei. În procesul vieții, aceste organisme epuizează substanțele nutritive, iar din cauza relațiilor antagonice, microflora este parțial distrusă de fauna acvatică, iar cu ajutorul bacteriofagelor se încheie lupta împotriva bacteriilor dăunătoare.[...]
Hidrosfera este poluată cu substanțe radioactive de două tipuri: naturale și artificiale.[...]
Ca acumulator de energie solară, materia vie trebuie să răspundă simultan atât la influențele externe (cosmice), cât și la schimbările interne. O creștere sau scădere a cantității de materie vie într-un loc al biosferei ar trebui să conducă la un proces sincron cu semnul opus în altă regiune datorită faptului că nutrienții eliberați pot fi asimilați de restul viețuitorului sau deficienței acestora. vor fi observate. Cu toate acestea, trebuie să se țină cont de viteza procesului, care în cazul schimbării antropice este mult mai mică decât perturbarea directă a naturii. În plus, înlocuirea adecvată nu are loc întotdeauna. O scădere a dimensiunii indivizilor care participă la procesele energetice aduce în joc un grup mare de legi termodinamice din toate grupele de generalizări prezentate mai sus (Secțiunea 3.2-3.9). Întreaga structură a materiei vii și calitatea acesteia se schimbă, ceea ce în cele din urmă nu poate beneficia o persoană - unul dintre participanții la procesul de viață. Omenirea încalcă tiparele naturale de distribuție a materiei vii pe planetă și ia în canalul său antropic nu mai puțin de 1,6X 13 W de energie pe an, sau 20% din producția întregii biosfere1. În plus, oamenii au redus în mod artificial și necompensat cantitatea de materie vie de pe Pământ, aparent cu nu mai puțin de 30%. Acest lucru duce la concluzia că planeta se confruntă cu o criză termodinamică (de căldură) globală, care se va manifesta sub mai multe forme simultan. Deoarece acesta este un proces inerțial, fazele sale inițiale sunt puțin vizibile, dar va fi extrem de dificil să opriți fenomenele de criză.[...]
Ca adsorbanți sunt utilizate diverse materiale poroase artificiale și naturale: cenușă, rumeguș, turbă, briză de cocs, silicagel, argile active etc. Sorbitorii eficienți sunt cărbuni activi de diferite mărci, activitatea sorbantului este caracterizată de cantitatea de substanță absorbită. pe unitate de volum sau masă a sorbantului (kg/m3, kg/kg).[...]
Îngrășămintele sunt substanțe anorganice și organice utilizate în agricultură și piscicultură pentru a crește randamentul plantelor cultivate și productivitatea peștilor din iazuri. Sunt: minerale (sau chimice), organice și bacteriene (introducerea artificială de microorganisme pentru creșterea fertilităţii solului). Îngrășămintele minerale, extrase din adâncurile pământului sau compuși chimici produși industrial, conțin nutrienți de bază (azot, fosfor, potasiu) și microelemente importante pentru viață (cupru, bor, mangan etc.). Îngrășămintele organice sunt humus, turba, gunoi de grajd, excremente de păsări (guano), composturi, aditivi biologici etc.[...]
Tehnologia de preparare a acestor tipuri de combustibil este diferită, dar toate au un conținut scăzut de cenușă și un conținut scăzut de substanțe volatile (5-10%).[...]
Apele naturale pot conține substanțe radioactive de origine naturală și artificială. Apele sunt îmbogățite cu radioactivitate naturală la trecerea prin roci care conțin elemente radioactive (izotopi de uraniu, radiu, toriu, potasiu etc.). Apa devine contaminată cu săruri care conțin radioactivitate artificială atunci când intră în ea ape uzate de la întreprinderi industriale, de cercetare și instituții medicale care folosesc medicamente radioactive. Apa naturală este, de asemenea, contaminată cu elemente radioactive în timpul exploziilor experimentale ale armelor termonucleare.[...]
Fără respectarea strictă a dozelor și precauțiilor, defolianții reprezintă un pericol grav pentru animale și oameni. Uneori, defolianții și defloranții (pentru a distruge florile plantelor) sunt folosiți în scopuri militare pentru distrugerea barbară a pădurilor de pe teritoriul inamic. Deci, în anii 60-70. Statele Unite au folosit aceste substanțe chimice pentru operațiunile militare în Indochina, în special în Vietnam, peste 22 de milioane de litri de defoliant extrem de toxic („amestec de portocale”) au fost pulverizați peste păduri și câmpuri. Acest lucru a dus la distrugerea completă a pădurilor și a culturilor agricole pe suprafețe vaste.[...]
Sistemele ecologice naturale, spre deosebire de cele artificiale (producție), se caracterizează printr-o circulație închisă a materiei, iar deșeurile asociate cu existența unei populații separate reprezintă materialul sursă care asigură existența alteia sau, cel mai adesea, alte câteva populații incluse într-o anumită biogeocenoză. Biogeocenoza, care înseamnă un ansamblu dezvoltat evolutiv de populații de plante, animale și microorganisme, caracteristice unei anumite zone, are o circulație ciclică a substanțelor. O parte din substanțele ecosistemului, datorită mișcării aerului, apei, eroziunii solului etc., este transportată pe suprafața Pământului și participă la ciclul mai general al substanțelor din biosferă. Circulația ciclică a substanțelor în ecosistemele individuale și în întreaga biosferă, formată de-a lungul evoluției sale de milioane de secole, este un prototip al unei tehnologii de producție justificate din punct de vedere ecologic.[...]
Dacă oricare dintre aceste elemente lipsește într-o anumită apă, atunci este adăugat artificial. Apele uzate menajere sunt bogate în aceste substanțe, așa că sunt adesea adăugate, de exemplu, în apa fabricilor de vopsire și albire.[...]
Vasele speciale pentru hidrocultură sunt realizate în multe modele din diverse substanțe artificiale și ceramică. Există vase de diferite dimensiuni pentru plante individuale și recipiente mari pentru compoziții decorative. Containerele mari sunt adesea echipate cu un suport pentru plante (sub formă de băț), care este atașat de o placă specială în partea de jos a recipientului. Vasele hidroponice constau dintr-un vas exterior și o căptușeală interioară cu zăbrele sau căptușeală cu numeroase găuri. Fiecare vas, indiferent de dimensiunea sa, are un indicator de nivel de soluție. În cea mai mare parte, aceasta este o fereastră de vizualizare cu o scară.[...]
Metoda de determinare a activității dehidrogenazei se bazează pe capacitatea unor substanțe indicator de a dobândi o culoare persistentă în timpul trecerii de la o stare oxidată la una redusă. Indicatorul este ca un substrat artificial acceptor al hidrogenului, care, în timpul oxidării biochimice, este transferat la această substanță din substratul oxidat de către enzimele dehidrogenază. Criteriul pentru activitatea enzimatică este viteza de decolorare a albastrului de metilen sau cantitatea de TTX redusă, adică tri-fenilfomazona de culoare roșie formată.[...]
Formula (5.57) are avantaje față de cele utilizate anterior, conform căreia la V = 0 concentrația substanței nocive era egală cu infinit și era necesară introducerea artificială a unei limite a vitezei de proiectare.[...]
Mediul sistemelor urbane, atât părțile sale geografice cât și geologice, a fost cel mai puternic schimbat și, de fapt, a devenit artificial; aici apar probleme de utilizare și reutilizare a resurselor naturale implicate în circulație, poluare și curățarea mediului; aici există o izolarea crescândă a ciclurilor economice și de producție de metabolismul natural (cifra de afaceri biogeochimică) și fluxul de energie în ecosistemele naturale. Și, în sfârșit, aici se află cea mai mare densitate a populației și mediul construit, care amenință nu numai sănătatea umană, ci și supraviețuirea întregii umanități. Sănătatea umană este un indicator al calității acestui mediu.[...]
Mediul din jurul nostru este înțeles ca totalitatea naturii „pure” și a mediului creat de om - câmpuri arate, grădini și parcuri artificiale, deșerturi udate, mlaștini drenate, orașe mari cu un regim termic deosebit, microclimat, alimentare cu apă, cifra de afaceri mare. a diverselor substanțe organice și anorganice și etc.[...]
Încălcarea stabilității sistemelor coloidale în timpul coagulării sau floculării și filtrării de contact se realizează prin introducerea de substanțe care favorizează aderența sau conectarea particulelor coloidale. Macromoleculele de substanțe naturale și artificiale, în special polielectroliții, au o mare tendință de a se acumula la interfață. Astfel de substanțe sunt utilizate cu succes ca agenți de agregare. Sărurile de fier și aluminiu, folosite ca coagulanți și destabilizatori, aparțin și ele agenților de agregare datorită capacității lor de a forma produși de hidroliză polinucleară ai Mn(0H)t2+, care sunt bine adsorbiți la interfața particule-apă. Odată cu creșterea concentrației de electroliți neutri (care nu prezintă interacțiuni specifice), coloizii devin, de asemenea, mai puțin stabili datorită faptului că partea difuză a stratului dublu electric este comprimată de contraioni.[...]
Metoda de obținere a plantelor dintr-o celulă se bazează pe capacitatea țesuturilor vegetale dintr-un număr de specii de a crește anorganic pe medii artificiale speciale care conțin nutrienți și regulatori de creștere. Când țesuturile vegetale sunt cultivate pe astfel de medii, multe celule sunt capabile de reproducere nelimitată, formând straturi (masă) de celule nediferențiate numite calus. Dacă calusul este apoi împărțit în celule individuale și celulele izolate sunt cultivate în continuare pe medii nutritive, atunci plantele reale se pot dezvolta din celule individuale (single). Capacitatea celulelor plantelor somatice individuale de a se dezvolta într-o plantă reală (întreaga) se numește totipotență. Poate că totipotența este inerentă în celulele tuturor plantelor cu frunze. Dar până acum a fost găsit în plante cu o gamă limitată. În special, această capacitate a fost găsită în celulele de cartofi, morcovi, tutun și o serie de alte tipuri de culturi. Această metodă de inginerie a celulelor vegetale a intrat deja în practică pe scară largă. Cu toate acestea, plantele care se dezvoltă dintr-o singură celulă sunt caracterizate de instabilitate genetică, care este asociată cu mutații ale cromozomilor lor. Deoarece instabilitatea genetică produce o varietate de forme de plante, acestea sunt foarte utile ca material de plecare pentru reproducere.[...]
În conținutul relațiilor ecologice se disting două elemente structurale - relațiile socio-ecologice care se dezvoltă între oameni în mediul lor artificial și afectează indirect mediul natural al oamenilor și relațiile reale-practice, care includ, în primul rând, relațiile umane direct cu mediul natural. habitatul mediului, în al doilea rând, relațiile în sferele materiale și de producție ale vieții umane asociate cu procesul de însușire de către om a forțelor naturale, energiei și materiei și, în al treilea rând, relația omului cu condițiile naturale ale existenței sale ca ființă socială.[.. .]
În plus, este evident că cea mai mare producție de cereale are loc într-un stadiu mai timpuriu al dezvoltării plantelor decât producția totală netă maximă (acumularea de substanță uscată) (Fig. 15, 2>). În ultimii ani, randamentele de cereale au crescut semnificativ datorită atenției acordate structurii culturilor. Au fost dezvoltate soiuri cu un raport mare bob-paie, care produc de asemenea frunze rapid, astfel încât indicele frunzelor ajunge la 4 și rămâne la acest nivel până la recoltare, care are loc în momentul celei mai mari acumulări de nutrienți (vezi Loomis et. al., 1967; Army and Greer, 1967). O astfel de selecție artificială nu crește neapărat producția totală de substanță uscată pentru întreaga plantă; duce la o redistribuire a acestor produse, în urma căreia o producție mai mare cade pe cereale și mai puțin pe frunze, tulpini și rădăcini (vezi Tabelul 36).[...]
Începând cu anii treizeci și patruzeci ai secolului nostru, în legătură cu dezvoltarea utilizării energiei atomice, mediul a început să fie semnificativ poluat cu substanțe radioactive și surse de radiații. Poluarea deosebit de periculoasă este asociată cu dezvoltarea, testarea și utilizarea (bombele atomice aruncate asupra Hiroshima și Nagasaki) a armelor nucleare. Metodele de radiație de oxidare a parafinei în producția de detergenți fac posibilă înlocuirea grăsimilor comestibile cu rășini sintetice. Izotopii radioactivi (atomi marcați) introduși în procese și compuși chimici cresc capacitatea de a studia și îmbunătăți tehnologia. În producția de fibre artificiale, izotopii radioactivi sunt utilizați pentru a îndepărta sarcinile de electricitate statică. Metoda de detectare a defectelor cu raze X a devenit larg răspândită pentru detectarea defectelor în piese turnate și suduri.[...]
Următoarea etapă propusă pe calea către originea vieții este apariția protocelulelor. Remarcabilul biochimist sovietic A.I. Oparin a arătat că în soluțiile permanente de substanțe organice se formează coocervate - „picături” microscopice delimitate de o înveliș semi-permeabilă - membrana primară. Substanțele organice se pot concentra în ele, reacțiile și metabolismul cu mediul au loc mai repede; se pot împărți chiar ca bacteriile. Un proces similar în timpul dizolvării proteinelor artificiale a fost observat de Fox, care a numit aceste picături microsfere.[...]
Protozoarele se găsesc peste tot în apele uzate, nămol, fecale, sol, praf, apa din râuri, lacuri, oceane și în stațiile de epurare a apelor uzate care funcționează în condiții aerobe. Aceștia participă activ la mineralizarea substanțelor organice în condiții naturale și artificiale pentru epurarea apelor naturale și uzate. Dar trebuie amintit că unele protozoare sunt agenți patogeni ai bolilor umane și animale.[...]
Prelucrarea materiilor prime pentru semințe forestiere colectate începe cu extragerea semințelor din conuri de specii valoroase din punct de vedere economic (pin silvestru, molid, zada siberiană). În aceste scopuri, se utilizează uscare naturală (aer-solară) și artificială, aceasta din urmă fiind efectuată în camere speciale de uscătoare cu conuri. Ei folosesc uscătoare cu conuri staționare (Fig. 1.3) și mobile ShP-0.06 (Fig. 1.4), SM-45 de tip rack și tambur, care fac parte din complexele de prelucrare a conurilor și au spații pentru primirea materiilor prime pentru semințe forestiere, depozite pentru acestea. depozitare și clădire tehnologică. Conține camere de uscare în care aerul atmosferic încălzit este furnizat nu mai mult de 45 °C pentru molid și 50 °C pentru pin. Cu acest mod de uscare, care este aproape de natural, nu are loc nici aburirea, nici supraîncălzirea semințelor. Creșterea temperaturii de uscare peste limitele specificate duce la compactarea nutrienților de rezervă în celulele semințelor, ceea ce slăbește activitatea vitală a embrionului său. Metabolismul este perturbat, activitatea enzimelor în momentul germinării semințelor este împiedicată, bacteriile patogene și sporii fungici se dezvoltă, ducând la moartea semințelor.[...]
Un sistem ecologic antropogen, creat de om, este o problemă diferită. Toate legile de bază ale naturii sunt valabile pentru ea, dar spre deosebire de biogeocenoza naturală, nu poate fi considerată deschisă. Să luăm în considerare, de exemplu, ecosistemul unei structuri de aerare artificială pentru tratarea apelor uzate - un rezervor de aerare. La intrarea în rezervorul de aerare, substanțele conținute în apa uzată sunt absorbite de suprafața așa-numitului nămol activ, adică. acumulări floculente de bacterii, protozoare și alte organisme. Aceste substanțe sunt parțial absorbite de organismele cu nămol activ, parțial sorbite, iar nămolul activ se depune pe fundul rezervorului de aerare. Odată cu debitul continuu al apei uzate, substanțele conținute în aceasta se acumulează în rezervorul de aerare, iar concentrația de nămol activ din rezervorul de aerare scade, iar creșterea acesteia este insuficientă pentru a menține concentrația necesară pentru a absorbi substanțele nocive. În cele din urmă, starea de echilibru a unui astfel de ecosistem este perturbată, calitatea purificării scade și au loc procese nedorite, de exemplu, „umflarea” nămolului asociată cu proliferarea masivă a ciupercilor și algelor filamentoase care suprimă bacteriile. Ca urmare, sistemul nu mai funcționează.[...]
Tehnologiile moderne intensive pentru producerea făinii de vitamine constau în uscarea rapidă (în câteva minute) a fitomasei verzi într-un curent de lichid de răcire fierbinte și măcinarea ulterioară a particulelor sale la dimensiuni de 1,5...2 mm. Nutrienții și vitaminele sunt mai bine conservate cu uscare artificială intensivă decât cu ventilație naturală. Cu toate acestea, încălcarea tehnologiei de uscare de mare viteză duce la o deteriorare a compoziției componentelor nutritive ale verdețurilor lemnoase și reduce digestibilitatea acestora. Este necesar să se regleze cu precizie temperatura lichidului de răcire și viteza de trecere a materiilor prime, în funcție de umiditatea fitomasei verzi, temperatura aerului ambiant și alți parametri.[...]
La intrare și lângă stup, se creează un zumzet ciudat de albine care roiesc. Albinele, după ce s-au ridicat în aer, se învârt pentru o vreme la mică distanță de stup. Apoi încep să se adune pe o creangă sau trunchi (în caz de absență, sunt amenajate locuri artificiale - „scions”), iar regina li se alătură. Adunarea unui roi într-un singur loc este accelerată de faptul că albinele grupului în care se află regina își ridică abdomenul și deschid glandele care secretă o substanță cu miros puternic și batând viguros din aripi, răspândind mirosul în spațiu. [...]
Alături de aceasta, este necesar să se acorde atenție problemei asociate cu nișa ecologică a animalelor, adică funcția pe care o îndeplinesc în biogeocenoză. Datorită acestei funcții, caracterizată prin consumul și transformarea materiei organice vegetale de către ierbivore, se menține starea normală a biogeocenozelor naturale. Cu toate acestea, în condițiile complexelor zootehnice ca ecosisteme artificiale, aceasta este perturbată, ceea ce duce la schimbări nefavorabile ale naturii.[...]
Măsurile speciale de protejare a apelor subterane de poluare vizează interceptarea apei contaminate prin drenaj, precum și izolarea surselor de poluare de restul acviferului. Foarte promițătoare în acest sens este crearea de bariere geochimice artificiale bazate pe conversia poluanților în forme sedentare. Pentru a elimina focarele locale de poluare, se efectuează pomparea pe termen lung a apei subterane contaminate din puțuri speciale.[...]
Un exemplu clasic de utilizare a interferenței direcționale este protecția pădurilor de stejar din Statele Unite ale Americii de moliile țigănești. Într-una dintre opțiunile pentru protejarea pădurilor, au folosit faptul că un mascul mic, activ, găsește o femelă mai mare, sedentară, prin mirosul unei substanțe atractive pe care o secretă și la o distanță destul de considerabilă (zeci și sute de metri). Prin cercetări speciale, oamenii de știință au reușit să identifice compoziția chimică a acestei substanțe (atractant) și să creeze analogul ei artificial. Acest analog a fost folosit pentru a impregna (sau a acoperi) bucăți mici de hârtie specială, care au fost împrăștiate peste păduri din avioane, creând astfel un fundal de miros și împiedicând bărbații să se orienteze în căutarea femelelor.[...]
Tratarea în profunzime a apelor uzate poate elimina pătrunderea N și P în corpurile de apă, deoarece prin tratarea mecanică conținutul acestor elemente este redus cu 8-10%, cu epurare biologică - cu 35-50% și cu epurare profundă - cu 98%. -99%. În plus, au fost dezvoltate o serie de măsuri pentru combaterea procesului de eutrofizare direct în corpurile de apă, de exemplu, creșterea artificială a conținutului de oxigen folosind unități de aerare. Astfel de instalații funcționează în prezent în URSS, Polonia, Suedia și alte țări. Pentru a reduce creșterea algelor în corpurile de apă, se folosesc diverse erbicide. Cu toate acestea, s-a stabilit că, pentru condițiile din Regatul Unit, costul epurării în profunzime a apelor uzate din nutrienți va fi mai mic decât costul erbicidelor cheltuite pentru reducerea creșterii algelor în corpurile de apă. Esențială pentru acestea din urmă este reducerea concentrației de nitrați, care reprezintă un pericol pentru sănătatea umană. Organizația Mondială a Sănătății a adoptat concentrația maximă admisă de nitrați în apa potabilă ca 45 mg/l, sau în ceea ce privește azotul 10 mg/l, aceeași valoare este acceptată conform standardelor sanitare pentru apa din rezervoare. Cantitatea și natura compușilor de azot și fosfor afectează productivitatea globală a corpurilor de apă, drept urmare aceștia sunt incluși printre principalii indicatori atunci când se evaluează gradul de poluare a surselor de apă. [...]
Biofiltrele sau aerofiltrele cu sarcină mare diferă de filtrele de picurare prin puterea lor oxidativă ridicată, care este obținută prin particularitatea designului lor. În această structură, dimensiunea granulelor de încărcare este mai mare decât în filtrele de scurgere, variază de la 40 la 05 mm. Acest lucru ajută la creșterea încărcăturii de lichid rezidual. Designul special al fundului și drenajului asigură purjarea artificială cu aer a structurii. Viteza relativ mare de mișcare a lichidului rezidual în corpul biofiltrului asigură îndepărtarea constantă din acesta a substanțelor insolubile reținute, greu de finisat și a peliculei biologice moarte.[...]
Spre deosebire de poluarea chimică (ingrediente), astfel de forme reprezintă poluare fizică (sau parametrică) asociată cu abateri de la normă în parametrii fizici ai mediului. Alături de poluarea termică (termică), tipurile periculoase de poluare sunt lumina - perturbarea regimului de iluminare naturală într-un anumit loc ca urmare a expunerii la surse de lumină artificială, ducând la anomalii în viața animalelor și plantelor; zgomot - ca urmare a creșterii intensității și frecvenței zgomotului peste nivelul natural; vibrații; electromagnetice, care rezultă din modificări ale proprietăților electromagnetice ale mediului datorită prezenței liniilor electrice, instalațiilor electrice puternice, diferitelor tipuri de emițători și care conduc la anomalii geofizice locale și globale și modificări ale structurilor biologice fine; radioactiv - excesul nivelului natural al substanțelor radioactive din mediu.[...]
Legea răspunderii penale pentru prejudiciul adus OS a intrat în vigoare la 1 ianuarie 1991, tot în Germania. Potrivit noii Legi, răspunderea penală presupune nu numai efecte chimice, ci și fizice asupra mediului (șocuri, zgomot, radiații, emisii de căldură și abur etc.). Sancțiunile penale se aplică atât în cazul poluării accidentale, cât și în cazul creșterii treptate a degradării mediului. Procedura de dovedire a vinovăției este simplificată semnificativ: victima trebuie doar să convingă autoritățile de anchetă în mărturia sa că întreprinderea este capabilă să provoace prejudiciul rezultat. Amenda maximă (indiferent de numărul victimelor) este stabilită la 160 de milioane de mărci. Legea prevede în prealabil 96 de tipuri de unități de producție care sunt supuse răspunderii penale. Acestea se referă la următoarele industrii și activități: furnizarea de căldură, minerit, energie, sticlă și ceramică, metalurgie feroasă, producție de oțel, chimie, farmaceutică, industria petrolului, producția de substanțe artificiale, prelucrarea lemnului, celuloză și hârtie și industria alimentară, reciclare și reciclare deșeuri, depozitare de substanțe periculoase.
