Какие вещества называют органическими?

Исходя из положения углерода в периодической системе элементов Д.И. Менделеева, укажите: 1) сколько протонов и сколько нейтронов в ядре атома; 2) сколько электронов в атоме; 3) сколько электронных уровней; 4) сколько электронов на внешнем электронном уровне; 5) почему атом углерода имеет переменную валентность, какую валентность проявляет углерод в органических соединениях; 6) напишите электронную формулу и распределите электроны по энергетическим ячейкам атома углерода, находящегося: а) в нормальном состоянии; б) в возбужденном состоянии; 7) какими связями способны соединяться атомы углерода.

Органические вещества, органические соединения - класс соединений, в состав которых входит углерод (за исключением карбидов, карбонатов, оксидов углерода и цианидов).

Основные классы соединений биологического происхождения - белки, липиды, углеводы - содержат, помимо углерода, преимущественно водород, азот, кислород и серу. Именно поэтому «классические» органические соединения содержат прежде всего водород, кислород, азот и серу - несмотря на то, что элементами, составляющими органические соединения, помимо углерода, могут быть практически любые элементы.

1) В ядре атома углерода 12 С содержится 6 протонов и 12-6 =6 нейтронов. Кратко записывается так: (6р, 6n);

2) Порядковый номер атома углерода - 6. Значит его положительный заряд равен - 6 и в поле ядра вращаются 6 электронов;

3) У атома углерода два электронных уровня.

4) Атом углерода имеет на внешнем слое - 4 электрона (так как находится в главной подгруппе IV группы).

5) Углерод - элемент с переменной валентностью, так как в разных соединениях имеет разную валентность. Атом углерода может увеличивать свою валентность (число неспаренных электронов) в результате перехода из нормального состояния в возбужденное. В нормальном состоянии атом углерода - двухвалентен, в возбужденном - четырехвалентен. Такую валентность углерод проявляет в большинстве соединений.

6) Электронная формула атома углерода: 1S 2 2S 2 2P 2 . В нормальном (невозбужденном) состоянии атом углерода имеет два неспаренных 2р2-электрона. В возбужденном состоянии (при поглощении энергии) один из 2S 2 -электронов может переходить на свободную р-орбиталь. Тогда в атоме углерода появляется четыре неспаренных электрона:

7) Атомы углерода способны вступать друг с другом в прочную ковалентную связь, образуя множество разнообразных цепных или кольцевых молекул.

Какие химические элементы, являются самыми главными для жизни и почему? Поясните. Напишите о значении для организмов каждого химического элемента

Живые организмы почти на 99% состоят из четырех химических элементов: водорода (Н), кислорода (О), углерода (С) и азота (N). Водород и кислород - составные элементы воды, на которую приходится 60-70% массы клетки. Наряду с углеродом и азотом эти два элемента являются также основными составляющими органических соединений, участвующих в большинстве процессов жизнедеятельности. Многие биомолекулы содержат также атомы серы (S) и фосфора (Р). Перечисленные макроэлементы входят в состав всех живых организмов.

Химические элементы, относящиеся ко второй важной в биологическом отношении группе и в сумме составляющие примерно 0,5% массы человека, присутствуют, за немногими исключениями, в виде ионов. Эта группа включает щелочные металлы натрий (Na) и калий (К), щелочноземельные металлы магний (Мg) и кальций (Са). Галоген хлор (CI) также всегда присутствует в клетках в форме аниона. Другие жизненно важные (эссенциальные) химические элементы присутствуют в столь малых количествах, что их называют следовыми элементами. Эта группа включает переходные металлы железо (Fe), цинк (Zn), медь (Сu), кобальт (Со) и марганец (Мn). К жизненно важным микроэлементам относятся также некоторые неметаллы, такие, как иод (I) и селен (Se).

Магний - В силу своих биологических эффектов, магний для организма может быть даже важнее кальция!

По присутствию в организме (21-28г.) магний, наряду с кальцием, натрием и калием, входит в первую четверку минералов в организме, а по содержанию внутри клетки занимает второе место после калия.

Без магния не может быть усвоен кальций. Магний уравновешивает поступление кальция, и препятствует его выведению.

Магний особенно необходим для костной ткани, около 60% его содержится в костях и зубах, причем из этого количества примерно треть может быть оперативно мобилизована для нужд организма. 20% магния находится в мышцах, 19% - в других энергоемких органах организма (мозг, сердце, печень, почки и др.) и 1% - во внеклеточной жидкости.

В крови 60-75% магния находится в ионизированной форме

Углерод - Уникальная роль углерода в живой природе обусловлена его свойствами, которыми в совокупности не обладает ни один другой элемент периодической системы. Согласно общепринятой гипотезе А.И. Опарина, первые органические соединения на Земле имели абиогенное происхождение. Источниками углерода служили метан (CH4) и цианистый водород (HCN), содержавшиеся в первичной атмосфере Земли. С возникновением жизни единственным источником неорганического углерода, за счёт которого образуется всё органическое вещество биосферы, является двуокись углерода (CO2), находящаяся в атмосфере, а также растворённая в природных водах в виде HCO-3. Наиболее мощный механизм усвоения (ассимиляции) углерода (в форме CO2) - фотосинтез - осуществляется повсеместно зелёными растениями (ежегодно ассимилируется около 100 млрд. т CО2). На Земле существует и эволюционно более древний способ усвоения CO2 путём хемосинтеза; в этом случае микроорганизмы-хемосинтетики используют не лучистую энергию Солнца, а энергию окисления неорганических соединений. Большинство животных потребляют углерод с пищей в виде уже готовых органических соединений. В зависимости от способа усвоения органических соединений принято различать автотрофные организмы и гетеротрофные организмы. Применение для биосинтеза белка и других питательных веществ микроорганизмов, использующих в качестве единственного источника углерода углеводороды нефти,- одна из важных современных научно-технических проблем.

Помимо основной функции - источника углерода - двуокись углерода CO2, растворённая в природных водах и в биологических жидкостях, участвует в поддержании оптимальной для жизненных процессов кислотности среды. В составе CaCO3 углерод образует наружный скелет многих беспозвоночных (например, раковины моллюсков), а также содержится в кораллах, яичной скорлупе птиц и др. Такие соединения углерода, как HCN, CO, CCl4, преобладавшие в первичной атмосфере Земли в добиологический период, в дальнейшем, в процессе биологической эволюции, превратились в сильные антиметаболиты обмена веществ.

Кислород - Кислород нужен клеткам организма «как воздух». Кровь переносит кислород от легких к различным органам и тканям. Когда вы дышите, кислород проходит через стенки особых воздушных мешочков (альвеол) в легкое и захватывается пециальными клетками крови (эритроцитами). Обогащенная кислородом кровь по малому кругу кровообращения попадает в сердце, которое перекачивает ее по большому кругу кровообращения в другие части тела. Попав в разные ткани, кровь отдает содержащийся в ней кислород и забирает вместо него углекислый газ. Насыщенная углекислым газом кровь возвращается в сердце, которое снова перекачивает ее в легкие, где она освобождается от углекислого газа и насыщается кислородом, завершая тем самым цикл газообмена.

Мозг потребляет порядка 25% от всего поступающего в организм кислорода. К примеру, легкие человека в возрасте от 20 до 30 лет вмещает в себя приблизительно 5,6 литров воздуха, а в возрасте 70 лет - только около 2,8 литров. В природе есть все, что нужно для полноценной и активной жизни. Мы должны только все заметить и разглядеть. Нас ведь окружает чистая энергия - кислород.

Азот. Название «азот» происходит от греческого слова «azoos» - безжизненный, по-латыни Азот - один из самых распространенных элементов на Земле, причем основная его масса сосредоточена в свободном состоянии в атмосфере. В воздухе свободный азот (в виде молекул N2) составляет 78,09% от общего объёма. Круговорот этого элемента в природе - один из наиболее сложных, и в то же время - он практически идеален. Ведь биогеохимический цикл азота включает в себя несколько основных этапов:

- фиксация азота из воздуха живыми организмами (бактериями и водорослями), обогащающими почву азотом при минерализации;

- поглощение азота корнями растений и транспортировка его в листья со стеблями, где в процессе биосинтеза строятся белки;

- разложение животных останков с выделением аммиака,

- использование растительных белков в качестве питания животными;

используемого бактериями, и образование нитратов, частично восстанавливаемых до элементарного азота, возвращаемого в атмосферу.

Калий. Серебристо-белый метал, название которого происходит от латинского «kali-um». По распространённости в земной коре калий занимает седьмое место (порядка 2,5% по массе). В свободном состоянии в природе не встречается, а представлен минералами, солями и силикатами. Наиболее важное значение для жизни калий имеет в виде калийных удобрений. Они существенно увеличивают способность растений к фотосинтезу, особенно для сахаристых культур. К калийным удобрениям относятся природные соли калия: сильвин, сильвинит, каинит, а также продукты их переработки: поташ, сульфат и другие химические вещества. Кроме того - калий способствует быстрейшему оттоку органических веществ от листьев к корням.

Марганец -- элемент побочной подгруппы седьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером. Обозначается символом Mn (лат. Manganum, манганум, в составе формул по-русски читается как марганец, например, KMnO4 -- калий марганец о четыре; но нередко читают и как манган). Простое вещество марганец - металл серебристо-белого цвета. Известны пять аллотропных модификаций марганца - четыре с кубической и одна с тетрагональной кристаллической решёткой.