Руководство по повторению основных концепций химии

Обзор основных понятий по химии Организационная иерархия биологических систем Биологическая сложность возникает из иерархической организации, каждый уровень которой регулируется различными физическими и химическими принципами. Атом → квантовое поведение, электронные орбитали, химическая связь Молекула → эмергентные свойства, возникающие в результате атомных взаимодействий Клетка → биохимические сети, компартментализация Ткань → кооперативная клеточная специализация Орган → интегрированная физиологическая функция Организм → гомеостаз, метаболизм, сигнализация Популяция → частота генов, эволюционная динамика Сообщество → межвидовые взаимодействия, экологические сети Экосистема → поток энергии, биогеохимические циклы Биосфера → глобальная системная биология Протоны, нейтроны, электроны Протоны: положительно заряжены Определяют элемент Нейтроны: нейтральны Влияют на массу и стабильность Различаются в изотопах Электроны: отрицательно заряжены Определяют химическое поведение Занимают квантованные орбитали Электронное облако и орбитали Электроны не вращаются, как планеты, Они существуют в вероятностных распределениях, называемых орбиталями. Типы орбиталей: s (сферические) p (гантелевидные) d (клеверообразные) f (комплексные) Как электроны заполняют орбитали Электроны заполняют орбитали в соответствии с: принципом Ауфбау сначала наименьшая энергия правилом Хунда распределяясь перед образованием пар принципом исключения Паули максимум 2 электрона на орбиталь Элементы Элемент — это вещество, атомы которого содержат одинаковое число протонов (атомный номер). Атомный номер однозначно идентифицирует элемент. Изменение числа протонов → совершенно другой элемент. Элементы располагаются в периодической таблице на основе атомной структуры и периодических закономерностей. Изотопы Изотоп — это атом того же элемента, который имеет другое число нейтронов. Одинаковое число протонов → тот же элемент. Разное число нейтронов → разное массовое число. Химические свойства остаются практически идентичными; Физические свойства (масса, стабильность) различаются. Изотопы позволяют: Радиометрическое датирование Медицинскую визуализацию Метаболическое отслеживание Химические связи и биологические функции Ковалентные связи Самые прочные биологические связи Полярность и неполярность определяют растворимость и реакционную способность Ионные связи Прочны в отсутствие воды Ослабевают в водной среде Водородные связи Направленные, кооперативные Стабилизируют макромолекулярную структуру Связи Ван дер Ваальса Необходимы для молекулярного распознавания Обеспечивают адгезию гекконов, упаковку белков Почему валентные электроны важны Валентные электроны контролируют почти все химические свойства: Поведение при образовании связей: ионные, ковалентные, металлические Степени окисления: сколько электронов теряется или приобретается Молекулярная геометрия: теория VSEPR зависит от пар валентных электронов Тенденции реакционной способности: металлы теряют валентные электроны; Неметаллы их приобретают Периодические тенденции: энергия ионизации, электроотрицательность, атомный радиус Ферментативный катализ Увеличение скорости реакции без изменения положения равновесия. Механизм: Связывание субстрата в активном центре Стабилизация переходного состояния Снижение энергии активации Ea Ключевые моменты: Ферменты ускоряют как прямую, так и обратную реакции Не изменяют ΔG или константу равновесия Ссылка на слайды лекции: https://drive.google.com/file/d/1UgHRSP1HuiD-n1nnHH1hsq6lmArbtZnN/view?usp=drive_link В связи с ограничением количества символов в описании, полный список использованной литературы для «Руководства по обзору основных концепций химии» можно посмотреть по адресу... https://docs.google.com/document/d/1Hgybli36fMdxVtmfloWhryTuYS9PSRY0/edit?usp=drive_link&ouid=104237452697237972847&rtpof=true&sd=true