2020-08-05
143
Эволюционные проблемы химии
Начало эволюционной химии связывают с 1950-1960 гг. Под эволюционными проблемами следует понимать проблемы синтеза новых сложных, высокоорганизованных соединений без участия человека.
Сегодня химики пришли к выводу, что используя те же принципы, на которых построена химия живых организмов, в будущем (не повторяя в точности природу) можно будет "построить" принципиально новую химию, новое управление химическими процессами - так, как это происходит в любой живой клетке. Химики надеются получить катализаторы нового поколения, которые бы позволили создавать, например, необычные преобразователи солнечного света. Всем известно, что в простом зеленом листочке энергия солнца превращается в энергию химических связей. А что, если подобный принцип использовать в нашем преобразователе света?
Энергия солнечного излучения будет трансформироваться в химическую и электрическую, а затем, при необходимости - обратно, - в энергию света. Исследуя биохимические процессы, протекающие в мышцах, ученые "загорелись" идеей создания новых полимеров, в которых химическую энергию можно было бы использовать для сокращения и растяжения таких материалов, т.е. превращать ее в механическую.
|
|
|
Это все кажется нам пока фантастикой. Но ведь и ученым, жившим в прошлом веке, проблема строения атома казалась нерешаемой. Поживем -увидим, возможно, и вы станете очевидцами новых разработок эволюционных химиков.
Пути освоения опыта живой природы
Несмотря на то, что химия в настоящее время все еще далека от совершенства, которым обладает "лаборатория живого организма", пути к этому идеалу намечены. Ученые стремятся создавать промышленные аналоги химических процессов, происходящих в живой природе. Они исследуют опыт работы биохимических катализаторов и создают такие катализаторы в лабораторных условиях. Особой сложностью работы с биохимическими катализаторами - ферментами, является то обстоятельство, что они очень неустойчивы при хранении и быстро портятся, теряя свою активность. Поэтому химики долгое время работали над проблемой стабилизации ферментов и в результате научились получать так называемые иммобилизованные ферменты - это ферменты, выделенные из живого организма и прикрепленные к твердой поверхности путем их адсорбции. Такие биокатализаторы очень стабильны и устойчивы в химических реакциях и их можно использовать многократно. Основоположником химии иммобилизованных систем является русский химик И. В. Березин.
Изучение строения и функционирования ферментов в живой природе -это такая ступень химического познания, которая откроет в дальнейшем создание принципиально новых химических технологий.
|
|
|
Теория химической эволюции и биогенеза
В 1960-х годах были отмечены случаи самосовершенствования
некоторых химических катализаторов в ходе химической реакции. Обычные
катализаторы со временем (как и все на свете) стареют и изнашиваются. Но
химикам удалось обнаружить такие катализаторы, которые не только не
старели, а, напротив, "молодели" с каждой химической реакцией! Почему
это происходило?
Ответ на этот вопрос попыталась дать теория химической эволюции и биогенеза, предложенная в 1964 г. русским профессором А. П. Руденко. Сущность этой теории состоит в том, что химическая эволюция представляет собой саморазвитие каталитических систем. В ходе реакции происходил отбор тех каталитических центров, которые обладают наибольшей активностью.
Саморазвитие систем происходит за счет постоянного поглощения катализаторами потока энергии, которая выделяется в ходе самой химической реакции по схеме:
ХИМИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ → ЭНЕРГИЯ ТЕПЛА→
КАТАЛИЗАТОР→САМОСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КАТАЛИЗАТОРА
Нестационарная кинетика.
