lec02 (1113300), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Известно, что в живых организмах содержитсямножество оптически активных молекул, причем в виде только одного из оптическихизомеров. При обычных органических синтезах всегда получается смесь оптическихизомеров (рацемат). Впервые истинно асимметрический синтез, приводящий кпреимущественному получению одного из оптических изомеров, был осуществлен в1934 г.
при использовании поляризованного света [31]. Однако и в настоящее время дляпроизводства пищевых продуктов, витаминов и многих лекарств используютсяисключительно биологические методы, поскольку синтетическая химия не можетконкурировать с живой клеткой в асимметрическом синтезе. Остается непонятным, накакой стадии химической эволюции вещества и как возникла оптическая асимметрияорганических молекул.Одна из недавно предложенных гипотез выглядит следующим образом:В результате исследования инициированной излучениями высоких энергийполимеризации формальдегида при сверхнизких температурах академик РАНВ.И.Гольданский дал объяснение одной из главных загадок происхождения жизни.В.И.Гольданский предположил, что в условиях сверххолодного межзвездногогаза, пронизываемого космическими излучениями, возможен избирательный синтезоптически активных молекул. Действительно, в космосе обнаружены молекулыаминокислот.
При сверхнизких температурах избирательность химических реакцийочень высока; даже незначительная разница в энергиях возможных продуктов приводитк преимущественному образованию более выгодного продукта реакции. Еслипредположить, что при сверхнизких температурах важное значение имеют квантовыеэффекты (туннелирование), то избирательность процессов возрастает еще сильнее.Оптические изомеры неразличимы в обычных реакциях. Однако в твердыхсверххолодных кристаллах межзвездного льда под воздействием излучений имагнитных полей проявляется "невидимая" при 300 К разница – и преимущественнообразуются изомеры только одной ориентации. Возникновение неравномерного11распределения оптических изомеров может привести в конце концов к "биологическомуБольшому Взрыву", когда полимеры из оптических изомеров одной ориентацииокажутся более способными к "самосборке" – процессу, идущему в любой живой клетке[32].В.В.Загорский12Дополнение 1 к лекции 2Ранние определения:ВеществоЛ.Полинг: [33, с.69] "Элементарное вещество представляет собой такоевещество, которое состоит из атомов только одного вида.
Соединение – это такоевещество, которое состоит из атомов двух или более видов."АтомД.И.Менделеев [34с.155] предлагает вместо атомов (греч.) понятие индивидуумов(лат.) – неделимых лишь в определенном смысле, но делимых в принципе.[с.156] "Родилось атомное представление о веществе еще в древности и допоследнего времени (1895) борется с динамическим представлением, считающимвещество только проявлением сил.""На современный атомизм, по моему мнению, прежде всего должно смотреть, какна прием или способ, удобоприменимый при получении весомого вещества природы.""Когда Дальтон (1804) открыл закон кратных отношений, он высказался в пользуатомного учения, потому что при нем понимание закона кратных отношений становитсявесьма простым.
Если делимость каждого простого тела имеет предел, а именно – атом,то атомы простых тел суть последние пределы всякой делимости, друг от друга поприроде различные, а образование сложного тела из простых должно состоять всовокуплении нескольких разнородных атомов в одно целое или в систему атомов,называемую ныне частицею или молекулою."[с.158] "Итак, атомное учение, допускающее лишь конечную механическуюделимость, должно быть, до сих пор по крайней мере, принимаемо только, как прием,подобный тому приему, который употребляет математик, когда сплошную кривуюлинию разбивает на множество прямых линий. В атомах – есть простота представления,но нет необходимости к ним прибегать.
Необходимо и достоверно одно понятие обиндивидуальности частей материи, представляемой химическими элементами."[с.229] "Атомы суть наименьшие количества или неделимые химические массыэлементов, образующие частицы простых и сложных тел."В начале XX века: "Атомы – это воображаемые частицы, из которых состояттела." Главный антиатомист – Вильгельм Оствальд (1853-1932), Нобелевская премия1909 г.
(за исследования катализа).Л.Полинг: [с.24] "Атомы представляют собой такие частицы, которыесохраняются при химических реакциях".[с.70] "Элемент – вид вещества, представленный атомами определенного вида, аименно атомами с одинаковым атомным номером."МолекулаД.И.Менделеев [с.228] "Частицею, или химическою частицею, или молекулою,должно считать количество вещества, вступающее в химическое взаимодействие сдругими частицами и занимающее в газообразном состоянии такой же объем, какойзанимают две весовые части водорода."Л.Полинг: [с.34] "Кристаллы многих веществ содержат обособленные группыатомов; такие группы атомов называют молекулами."ВалентностьЛ.Полинг: [с.159] "Некоторые элементы имеют вполне определеннуюспособность образовывать соединения или обладают определенной валентностью (отлатинского valentia – сила или способность), определяющей число других атомов, скоторыми может соединяться атом данного элемента."13Химическая реакцияЛ.Полинг: [с.74] "Процесс превращения одних веществ в другие вещества путемперераспределения атомов и есть химическая реакция."Дополнение 2 к лекции 2Происхождение звезд и планетhttp://www.astrolab.ru/cgi-bin/ASTROLAB.ruКак рождаются звезды?Каковы же теоретические оправдания процесса сгущения разреженного межзвездноговещества в звезды под действием гравитации?Оказывается, И.Ньютон достаточно полно сформулировал их задолго до появленияпервых наблюдательных указаний на гравитационную неустойчивость межзвезднойсреды.
Через 5 лет после того, как И.Ньютон опубликовал свой закон тяготения, егодруг, преподобный Ричард Бентли, стоявший тогда во главе Тринити-колледжа вКембридже, в письме к Ньютону спрашивал о том, не может ли быть описанная им силатяготения причиной образования звезд (как нам кажется, столь точная формулировкапроблемы делает Р.Бентли соавтором высказанного Ньютоном принципагравитационной неустойчивости).В письме к Бентли от 10 декабря 1692 г. Ньютон отвечал: "Мне кажется, что если бы всевещество нашего Солнца и планет и все вещество Вселенной было бы равномернорассеяно в небесных глубинах, и если бы каждая частица имела врожденное тяготениеко всем остальным, и если бы, наконец, пространство, в котором была бы рассеяна этаматерия, было бы конечным, вещество снаружи этого пространства благодаряуказанному тяготению, влеклось бы ко всему веществу внутри и вследствие этого упалобы в середину всего пространства и образовало бы там одну огромную сферическуюмассу.
Однако, если бы это вещество было равномерно распределено по бесконечномупространству, оно никогда не могло бы объединиться в одну массу, но часть егосгущалась бы тут, а другая там, образуя бесконечное число огромных масс,разбросанных на огромных расстояниях друг от друга по всему этому бесконечномупространству. Именно так могли образоваться и Солнце и неподвижные звезды, еслипредположить, что вещество было светящимся по своей природе".Таким образом, великий физик впервые сформулировал принцип гравитационнойнеустойчивости однородного вещества и, по существу, создал первую научнуюконцепцию происхождения планет и звезд. Еще раз отметим стимулирующую рольвопроса, заданного Р.Бентли. В связи с этим можно вспомнить, хотя бы в качествеисторического курьеза, что через 17 лет после обмена письмами между Ньютоном иБентли другой "служитель культа", епископ Джордж Беркли, использовал авторитет ивысказывания Ньютона для обоснования своих сугубо идеалистических взглядов на мир."Моя доктрина, – писал он, – прекрасно соответствует идее творения: я считаю, что ниматерия, ни звезды, ни Солнце и т.
д. не существовали прежде". После Ньютона такиевзгляды воспринимались уже вполне естественно.Создав паровой двигатель и теоретическую термодинамику, ученые XIX в. поняли, чтоповедение разреженного вещества зависит не только от силы тяжести, но и отзапасенной в нем тепловой энергии. Точное решение задачи о гравитационной14неустойчивости получил в 1902 г. английский теоретик Джеймс Хопвуд Джинс (18771946).
Изучая распространение звуковых волн в газе с учетом сил гравитации, онпоказал, что существует критическое (теперь мы говорим – джинсовское) значениедлины звуковой волны (hJ), разделяющее сферы влияния гравитации и газовогодавления.Если создать в газе уплотнение с характерным размером h < hJ, то сила гравитациипоборет давление газа, и уплотнение уже не сможет расшириться, а будет продолжатьсжиматься под действием собственной тяжести.Чтобы понять, почему поведением коротковолновых возмущений плотности управляетсила газового давления, а длинноволновых – гравитация, рассмотрим их влияние навещество как бы по отдельности.
Если бы отсутствовало газовое давление, то поддействием гравитации все вещество облака собралось бы к его центру за времясвободного падения (tпад), которое зависит только от средней пространственнойплотности газа, а значит, оно имеет одинаковое значение для возмущений плотности слюбым характерным размером.С другой стороны, в случае отсутствия гравитации сила газового давления заставила быоблако расшириться. В свободном состоянии газ расширяется со скоростью, близкой кскорости звука, т. е. близкой к средней скорости теплового движения молекул.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
