Karbohidrat, lipid, peranannya dalam kehidupan sel. Pelajaran; Komposisi kimia sel

Unsur kimia sel

Dalam organisma hidup, tidak ada satu pun unsur kimia yang tidak akan ditemui dalam badan alam yang tidak bernyawa (yang menunjukkan persamaan sifat bernyawa dan tidak bernyawa).
Sel-sel yang berbeza merangkumi unsur kimia yang hampir sama (yang membuktikan kesatuan alam semula jadi); dan pada masa yang sama, walaupun sel-sel satu organisma multiselular, yang menjalankan fungsi yang berbeza, boleh berbeza dengan ketara antara satu sama lain dalam komposisi kimia.
Daripada lebih daripada 115 unsur yang diketahui pada masa ini, kira-kira 80 ditemui dalam komposisi sel.

Semua unsur mengikut kandungannya dalam organisma hidup dibahagikan kepada tiga kumpulan:

1. makronutrien- kandungannya melebihi 0.001% berat badan.
   98% daripada jisim mana-mana sel jatuh pada empat unsur (ia kadang-kadang dipanggil organogen): - oksigen (O) - 75%, karbon (C) - 15%, hidrogen (H) - 8%, nitrogen (N) - 3%. Unsur-unsur ini membentuk asas sebatian organik (dan oksigen dan hidrogen, sebagai tambahan, adalah sebahagian daripada air, yang juga terkandung dalam sel). Kira-kira 2% daripada jisim sel menyumbang lapan lagi makronutrien: magnesium (Mg), natrium (Na), kalsium (Ca), besi (Fe), kalium (K), fosforus (P), klorin (Cl), sulfur (S);
2. Unsur kimia yang tinggal terkandung dalam sel dalam kuantiti yang sangat kecil: unsur surih- yang menyumbang dari 0.000001% hingga 0.001% - boron (B), nikel (Ni), kobalt (Co), kuprum (Cu), molibdenum (Mb), zink (Zn), dll.;
3. unsur ultramikro- kandungan yang tidak melebihi 0.000001% - uranium (U), radium (Ra), emas (Au), merkuri (Hg), plumbum (Pb), cesium (Cs), selenium (Se), dll.

Organisma hidup mampu mengumpul unsur kimia tertentu. Jadi, sebagai contoh, beberapa alga mengumpul iodin, buttercup - litium, duckweed - radium, dll.

Bahan kimia sel

Unsur dalam bentuk atom adalah sebahagian daripada molekul bukan organik Dan organik sebatian sel.

KEPADA sebatian tak organik termasuk air dan garam mineral.

sebatian organik adalah ciri hanya untuk organisma hidup, manakala bukan organik wujud dalam alam semula jadi yang tidak bernyawa.

KEPADA sebatian organik termasuk sebatian karbon dengan berat molekul 100 hingga beberapa ratus ribu.
Karbon adalah asas kimia kehidupan. Ia boleh bersentuhan dengan banyak atom dan kumpulannya, membentuk rantai, cincin yang membentuk rangka molekul organik yang berbeza dalam komposisi kimia, struktur, panjang dan bentuk. Mereka membentuk sebatian kimia kompleks yang berbeza dalam struktur dan fungsi. Sebatian organik yang membentuk sel-sel organisma hidup ini dipanggil polimer biologi, atau biopolimer. Mereka membentuk lebih daripada 97% bahan kering sel.

Mengapa kita boleh memakan haiwan, kulat dan tumbuhan, manakala bakteria dan haiwan lain, seterusnya, boleh memakan badan kita, menyebabkan penyakit dan patologi? Apakah bahan organik dan bukan organik yang diperlukan oleh seseorang untuk kesihatan normal? Tanpa unsur kimia apakah kehidupan di Bumi tidak boleh wujud? Apa yang berlaku dengan keracunan logam berat? Daripada pelajaran ini anda akan belajar tentang unsur kimia yang merupakan sebahagian daripada organisma hidup, bagaimana ia diedarkan dalam badan haiwan dan tumbuhan, bagaimana lebihan atau kekurangan bahan kimia boleh menjejaskan kehidupan makhluk yang berbeza, mengetahui butiran tentang mikro dan makro unsur dan peranannya dalam alam semula jadi.

Topik: Asas Sitologi

Pelajaran: Ciri-ciri komposisi kimia sel

1. Komposisi kimia sel

Sel-sel organisma hidup terdiri daripada pelbagai unsur kimia.

Atom unsur-unsur ini membentuk dua kelas sebatian kimia: tak organik dan organik (lihat Rajah 1).

nasi. 1. Pembahagian bersyarat bagi bahan kimia yang membentuk organisma hidup

Daripada 118 unsur kimia yang diketahui, sel hidup semestinya mengandungi 24 unsur. Unsur-unsur ini membentuk sebatian yang mudah larut dengan air. Ia juga terkandung dalam objek alam yang tidak bernyawa, tetapi nisbah unsur-unsur ini dalam bahan hidup dan tidak bernyawa berbeza (Rajah 2).

nasi. 2. Kandungan relatif unsur kimia dalam kerak bumi dan tubuh manusia

Dalam alam tidak bernyawa, unsur-unsur utama ialah oksigen, silikon, aluminium Dan natrium.

Dalam organisma hidup, unsur utama ialah hidrogen, oksigen, karbon Dan nitrogen. Di samping itu, dua elemen penting untuk organisma hidup dibezakan, iaitu: fosforus Dan sulfur.

6 elemen ini iaitu karbon, hidrogen, nitrogen, oksigen, fosforus Dan sulfur (C, H, N, O, P, S) , dipanggil organogenik, atau nutrien, kerana ia adalah sebahagian daripada sebatian organik, dan unsur-unsur oksigen Dan hidrogen, di samping itu, mereka membentuk molekul air. Sebatian unsur biogenik menyumbang 98% daripada jisim mana-mana sel.

2. Enam unsur kimia asas untuk organisma hidup

Keupayaan membezakan unsur yang paling penting C, H, N, O ialah ia membentuk ikatan kovalen yang kuat, dan daripada semua atom yang membentuk ikatan kovalen, ia adalah yang paling ringan. Di samping itu, karbon, nitrogen dan oksigen membentuk ikatan tunggal dan berganda, yang mana ia boleh memberikan pelbagai jenis sebatian kimia. Atom karbon juga boleh membentuk ikatan rangkap tiga dengan kedua-dua atom karbon lain dan atom nitrogen - dalam asid hidrosianik, ikatan antara karbon dan nitrogen adalah tiga kali ganda (Rajah 3)

Rajah 3. Formula struktur hidrogen sianida - asid hidrosianik

Ini menerangkan kepelbagaian sebatian karbon dalam alam semula jadi. Di samping itu, ikatan valens membentuk tetrahedron di sekeliling atom karbon (Rajah 4), kerana jenis molekul organik yang berbeza mempunyai struktur tiga dimensi yang berbeza.

nasi. 4. Bentuk tetrahedral bagi molekul metana. Di tengah adalah atom karbon oren, sekitar empat atom hidrogen biru membentuk bucu tetrahedron.

Hanya karbon boleh mencipta molekul yang stabil dengan pelbagai konfigurasi dan saiz serta pelbagai kumpulan berfungsi (Rajah 5).

Rajah 5. Contoh formula struktur pelbagai sebatian karbon.

Kira-kira 2% daripada jisim sel diambil kira oleh unsur-unsur berikut: kalium, natrium, kalsium, klorin, magnesium, besi. Unsur kimia yang tinggal terkandung dalam sel dalam kuantiti yang lebih kecil.

Oleh itu, semua unsur kimia mengikut kandungannya dalam organisma hidup dibahagikan kepada tiga kumpulan besar.

3. Unsur mikro, makro dan ultramikro dalam organisma hidup

Elemen, jumlahnya sehingga 10-2% daripada berat badan, adalah makronutrien.

Unsur-unsur yang bahagiannya datang dari 10-2 hingga 10-6 - unsur surih.

nasi. 6. Unsur kimia dalam organisma hidup

Saintis Rusia dan Ukraine V. I. Vernadsky membuktikan bahawa semua organisma hidup mampu mengasimilasikan (mengasimilasikan) unsur-unsur dari persekitaran luar dan mengumpul (menumpukannya) dalam organ dan tisu tertentu. Sebagai contoh, sejumlah besar unsur surih terkumpul di hati, tulang dan tisu otot.

4. Perkaitan unsur mikro untuk organ dan tisu tertentu

Unsur individu mempunyai pertalian untuk organ dan tisu tertentu. Contohnya, kalsium terkumpul dalam tulang dan gigi. Zink banyak terdapat dalam pankreas. Terdapat banyak molibdenum dalam buah pinggang. Barium dalam retina. Iodin dalam kelenjar tiroid. Terdapat banyak mangan, bromin dan kromium dalam kelenjar pituitari (lihat jadual "Pengumpulan unsur kimia dalam organ dalaman seseorang").

Untuk perjalanan normal proses kehidupan, nisbah ketat unsur kimia dalam badan adalah perlu. Jika tidak, keracunan teruk berlaku kerana kekurangan atau lebihan unsur biofilik.

5. Organisma yang secara selektif mengumpul unsur surih

Sesetengah organisma hidup boleh menjadi penunjuk keadaan kimia persekitaran kerana fakta bahawa mereka secara selektif mengumpul unsur kimia tertentu dalam organ dan tisu (Rajah 7, 8).

nasi. 7. Haiwan yang mengumpul unsur kimia tertentu dalam badan. Dari kiri ke kanan: sinar (kalsium dan strontium), rizom (barium dan kalsium), ascidians (vanadium)

nasi. 8. Tumbuhan yang mengumpul unsur kimia tertentu dalam badan. Dari kiri ke kanan: rumpai laut (iodin), ranunculus (lithium), duckweed (radium)

6. Bahan yang membentuk organisma

Sebatian kimia dalam organisma hidup

Unsur kimia membentuk bahan bukan organik dan organik (lihat rajah "Bahan yang membentuk organisma hidup").

bahan bukan organik dalam organisma: air dan mineral (ion garam; kation: kalium, natrium, kalsium dan magnesium; anion: klorin, anion sulfat, anion bikarbonat).

bahan organik: monomer (monosakarida, asid amino, nukleotida, asid lemak dan lipid) dan polimer (polisakarida, protein, asid nukleik).

Daripada bahan bukan organik dalam sel, kebanyakannya air(dari 40 hingga 95%), antara sebatian organik dalam sel haiwan mendominasi tupai(10-20%), dan dalam sel tumbuhan - polisakarida (dinding sel terdiri daripada selulosa, dan nutrien tumbuhan rizab utama adalah kanji).

Oleh itu, kami telah mengkaji unsur kimia utama yang merupakan sebahagian daripada organisma hidup, dan sebatian yang boleh terbentuk (lihat Skim 1).

Kepentingan nutrien

Pertimbangkan kepentingan unsur biogenik untuk organisma hidup (Rajah 9).

unsur karbon(karbon) adalah sebahagian daripada semua bahan organik, asasnya ialah rangka karbon. unsur oksigen(oksigen) adalah sebahagian daripada air dan bahan organik. unsur hidrogen(hidrogen) juga merupakan sebahagian daripada semua bahan organik dan air. Nitrogen(nitrogen) ialah sebahagian daripada protein, asid nukleik dan monomernya (asid amino dan nukleotida). Sulfur(sulfur) adalah sebahagian daripada asid amino yang mengandungi sulfur, bertindak sebagai agen pemindahan tenaga. Fosforus adalah sebahagian daripada ATP, nukleotida dan asid nukleik, garam mineral fosforus - komponen enamel gigi, tulang dan tisu rawan.

Aspek ekologi tindakan bahan bukan organik

Masalah perlindungan alam sekitar terutamanya berkaitan dengan pencegahan pencemaran alam sekitar oleh pelbagai bahan bukan organik. Bahan pencemar utama ialah logam berat yang terkumpul di dalam tanah, perairan semula jadi.

Bahan pencemar udara utama ialah oksida sulfur dan nitrogen.

Hasil daripada perkembangan pesat teknologi, jumlah logam yang digunakan dalam pengeluaran telah berkembang dengan pesat. logam memasuki tubuh manusia, diserap ke dalam darah, dan kemudian terkumpul dalam organ dan tisu: hati, buah pinggang, tulang dan tisu otot. Logam dikeluarkan dari badan melalui kulit, buah pinggang dan usus. Ion logam yang merupakan antara yang paling toksik (lihat senarai "Ion paling toksik", Rajah 10): merkuri, uranium, kadmium, talium Dan arsenik menyebabkan keracunan kronik akut.

Kumpulan logam sederhana toksik juga banyak (Rajah 11), ini termasuk mangan, kromium, osmium, strontium Dan antimoni. Unsur-unsur ini boleh menyebabkan keracunan kronik dengan manifestasi klinikal yang agak teruk, tetapi jarang membawa maut.

Logam ketoksikan rendah tidak mempunyai selektiviti yang ketara. Aerosol logam bertoksik rendah, contohnya, alkali, alkali tanah, boleh menyebabkan perubahan pada paru-paru.

Kerja rumah

1. Apakah unsur kimia yang merupakan sebahagian daripada organisma hidup?

2. Kumpulan apakah, bergantung kepada jumlah unsur dalam jirim hidup, unsur kimia dibahagikan kepada?

3. Namakan unsur-unsur organogenik dan berikan mereka penerangan umum.

4. Apakah unsur kimia yang dikelaskan sebagai makronutrien?

5. Apakah unsur kimia yang dikelaskan sebagai unsur surih?

6. Apakah unsur kimia yang dikelaskan sebagai unsur ultramikro?

7. Bincangkan dengan rakan dan keluarga bagaimana sifat kimia unsur kimia berkaitan dengan peranannya dalam organisma hidup.

1. Ahli alkimia.

2. Wikipedia.

3. Ahli alkimia.

4. Portal Internet Liveinternet. ru.

Bibliografi

1. Kamensky A. A., Kriksunov E. A., Pasechnik V. V. Biologi am 10-11 kelas Bustard, 2005.

2. Biologi. Darjah 10. Biologi am. Tahap asas / P. V. Izhevsky, O. A. Kornilova, T. E. Loshchilina dan lain-lain - ed. ke-2, disemak. - Ventana-Graf, 2010. - 224 muka surat.

3. Belyaev D.K. Biologi gred 10-11. Biologi am. Tahap asas bagi. - ed. ke-11, stereotaip. - M.: Pendidikan, 2012. - 304 p.

4. Biologi darjah 11. Biologi am. Tahap profil / V. B. Zakharov, S. G. Mamontov, N. I. Sonin dan lain-lain - edisi ke-5, stereotaip. - Bustard, 2010. - 388 p.

5. Agafonova I. B., Zakharova E. T., Sivoglazov V. I. Biologi 10-11 kelas. Biologi am. Tahap asas bagi. - ed. ke-6, tambah. - Bustard, 2010. - 384 p.

Mendeleev meja

Soalan 1. Apakah persamaan sistem biologi dan objek alam tidak bernyawa?
Persamaan utama ialah hubungan komposisi kimia. Sebilangan besar unsur kimia yang diketahui hari ini terdapat dalam organisma hidup dan dalam alam semula jadi tidak bernyawa. Tiada atom yang unik untuk sistem hidup. Walau bagaimanapun, kandungan unsur-unsur tertentu dalam alam bernyawa dan tidak bernyawa berbeza dengan ketara. Organisma (dari bakteria kepada vertebrata) dapat secara selektif mengumpul unsur-unsur yang diperlukan untuk kehidupan.
Walau bagaimanapun, adalah mungkin untuk memilih satu set sifat yang wujud dalam semua makhluk hidup dan membezakannya daripada badan yang tidak bernyawa. Objek hidup dicirikan oleh bentuk interaksi khas dengan persekitaran - metabolisme. Ia berdasarkan proses asimilasi yang saling berkaitan dan seimbang (anabolisme) dan disimilasi (katabolisme). Proses-proses ini bertujuan untuk mengemas kini struktur badan, serta menyediakan pelbagai aspek kehidupannya dengan nutrien dan tenaga yang diperlukan. Keadaan yang sangat diperlukan untuk metabolisme ialah bekalan sebatian kimia tertentu dari luar, iaitu, kewujudan organisma sebagai sistem terbuka.
Adalah menarik bahawa objek tidak bernyawa boleh mempamerkan sifat individu yang lebih bercirikan benda hidup. Jadi, kristal mineral mampu pertumbuhan dan metabolisme dengan persekitaran, dan fosforus boleh "menyimpan" tenaga cahaya. Tetapi tidak satu pun sistem bukan organik yang memiliki keseluruhan set ciri yang wujud dalam organisma hidup.

Soalan 2. Senaraikan bioelemen dan terangkan apakah kepentingannya dalam pembentukan bahan hidup.
Bioelemen (organogen) termasuk oksigen, karbon, hidrogen, nitrogen, fosforus dan sulfur. Mereka membentuk asas protein, lipid, karbohidrat, asid nukleik dan bahan organik lain. Bagi semua molekul organik, atom karbon yang membentuk rangka kerja adalah amat penting. Pelbagai kumpulan kimia yang dibentuk oleh bioelemen lain dilampirkan pada rangka kerja ini. Bergantung pada komposisi dan susunan kumpulan tersebut, molekul organik memperoleh sifat dan fungsi individu. Sebagai contoh, asid amino mengandungi nitrogen dalam kuantiti yang banyak, dan asid nukleik mengandungi fosforus.
Dalam sel-sel sesetengah organisma, peningkatan kandungan unsur kimia tertentu ditemui. Sebagai contoh, bakteria dapat mengumpul mangan, rumpai laut - iodin, itik - radium, moluska dan krustasea - kuprum, vertebrata - besi.
Unsur kimia adalah sebahagian daripada sebatian organik. Karbon, oksigen dan hidrogen terlibat dalam pembinaan molekul karbohidrat dan lemak. Sebagai tambahan kepada unsur-unsur ini, molekul protein termasuk nitrogen dan sulfur, dan molekul asid nukleik termasuk fosforus dan nitrogen. Ion besi dan kuprum termasuk dalam molekul enzim oksidatif, magnesium termasuk dalam molekul klorofil, besi adalah sebahagian daripada hemoglobin, iodin adalah sebahagian daripada hormon tiroid - tiroksin, zink adalah sebahagian daripada insulin - hormon pankreas, kobalt adalah sebahagian. vitamin B 12.
Unsur kimia yang mengambil bahagian dalam proses metabolik dan mempunyai aktiviti biologi yang ketara dipanggil biogenik.

Soalan 3. Apakah unsur surih? Berikan contoh dan huraikan kepentingan biologi unsur-unsur ini.
Banyak unsur kimia terkandung dalam sistem hidup dalam kuantiti yang sangat kecil (pecahan peratus daripada jumlah jisim). Bahan sedemikian dipanggil unsur surih.
Unsur surih: Cu, B, Co, Mo, Mn, Ni, Br, T.p. saya dan lain-lain. Bahagian mereka dalam sel dalam jumlah berjumlah lebih daripada 0.1%; kepekatan setiap satu tidak melebihi 0.001%. Ini adalah ion logam yang merupakan sebahagian daripada bahan aktif secara biologi (hormon, enzim, dll.). Tumbuhan, kulat, bakteria menerima unsur surih daripada tanah dan air; haiwan - kebanyakannya dengan makanan. Untuk sebahagian besar, unsur mikro adalah sebahagian daripada protein dan bahan aktif secara biologi (hormon, vitamin). Sebagai contoh, zink terdapat dalam insulin hormon pankreas, dan iodin terdapat dalam tiroksin (hormon tiroid). Kobalt adalah komponen terpenting vitamin B 12. Besi adalah sebahagian daripada kira-kira tujuh puluh protein badan, tembaga adalah sebahagian daripada dua puluh protein, dsb.
Dalam sel-sel sesetengah organisma, peningkatan kandungan unsur kimia tertentu ditemui. Sebagai contoh, bakteria dapat mengumpul mangan, rumpai laut - iodin, itik - radium, moluska dan krustasea - kuprum, vertebrata - besi. Ultramikroelemen: uranium, emas, berilium, merkuri, sesium, selenium dan lain-lain. Kepekatan mereka tidak melebihi 0.000001%. Peranan fisiologi kebanyakan daripada mereka belum ditubuhkan.

Soalan 4. Bagaimanakah kekurangan sebarang unsur mikro akan menjejaskan kehidupan sel dan organisma? Berikan contoh fenomena tersebut.
Kekurangan sebarang unsur mikro membawa kepada penurunan dalam sintesis bahan organik di mana unsur mikro ini dimasukkan. Akibatnya, proses pertumbuhan, metabolisme, pembiakan, dan lain-lain terganggu. Contohnya, kekurangan iodin dalam makanan membawa kepada penurunan umum dalam aktiviti badan dan pertumbuhan berlebihan kelenjar tiroid - goiter endemik. Kekurangan boron menyebabkan kematian tunas apikal dalam tumbuhan. Fungsi utama besi dalam badan ialah pengangkutan oksigen dan penyertaan dalam proses oksidatif (melalui berpuluh-puluh enzim oksidatif). Besi adalah sebahagian daripada hemoglobin, mioglobin, sitokrom. Besi memainkan peranan penting dalam proses pembebasan tenaga, dalam menyediakan tindak balas imun badan, dalam metabolisme kolesterol. Dengan kekurangan zink, pembezaan sel, pengeluaran insulin, penyerapan vitamin E terganggu, penjanaan semula sel kulit terganggu. Zink memainkan peranan penting dalam pemprosesan alkohol, jadi kekurangannya dalam badan menyebabkan kecenderungan kepada alkoholisme (terutama pada kanak-kanak dan remaja). Zink adalah sebahagian daripada insulin. beberapa enzim yang terlibat dalam hematopoiesis.
Kekurangan selenium boleh menyebabkan kanser pada manusia dan haiwan. Dengan analogi dengan avitaminosis, penyakit sedemikian dipanggil microelementoses.

Soalan 5. Beritahu kami tentang ultramikronutrien. Apakah kandungan mereka dalam badan? Apakah yang diketahui tentang peranan mereka dalam organisma hidup?
Ultramikroelemen- ini adalah unsur-unsur yang terkandung dalam sel dalam kuantiti yang boleh diabaikan (kepekatan setiap satu tidak melebihi satu persejuta peratus). Ini termasuk uranium, radium, emas, perak, merkuri, berilium, arsenik, dll.
Arsenik dikelaskan sebagai unsur imunotoksik yang penting secara bersyarat. Adalah diketahui bahawa arsenik dengan protein (cysteine, glutamin), asid lipoik. Arsenik menjejaskan proses oksidatif dalam mitokondria dan mengambil bahagian dalam banyak proses biologi penting lain, ia adalah sebahagian daripada enzim yang melindungi membran sel kita daripada pengoksidaan, dan diperlukan untuk operasi normalnya.
Di dalam badan, litium menggalakkan pembebasan magnesium dari "depot" selular dan menghalang penghantaran impuls saraf, dengan itu mengurangkan. keterujaan sistem saraf. litium juga menjejaskan proses neuroendokrin, metabolisme lemak dan karbohidrat.
Vanadium terlibat dalam pengawalan metabolisme karbohidrat dan sistem kardiovaskular dan juga terlibat dalam metabolisme tisu tulang dan gigi. Peranan fisiologi kebanyakan ultraelemen belum ditubuhkan. Ada kemungkinan bahawa ia tidak hadir sama sekali, dan kemudian sebahagian daripada ultramikroelemen hanyalah kekotoran organisma hidup. Banyak unsur ultramikro adalah toksik kepada manusia dan haiwan dalam kepekatan tertentu, contohnya, perak, titanium, arsenik, dsb.

Soalan 6. Berikan contoh endemik biokimia yang anda ketahui. Terangkan sebab-sebab asal usul mereka.
Endemik biokimia- Ini adalah penyakit tumbuhan, haiwan dan manusia yang berkaitan dengan kekurangan atau lebihan unsur kimia dalam persekitaran yang jelas. Akibatnya, mikroelementosis atau beberapa gangguan lain berkembang. Oleh itu, di banyak kawasan di negara kita, jumlah iodin dalam air dan tanah berkurangan dengan ketara. Kekurangan iodin membawa kepada penurunan dalam sintesis hormon tiroksin, kelenjar tiroid, cuba mengimbangi kekurangannya, berkembang (goiter endemik berkembang). Contoh lain ialah kekurangan selenium dalam tanah beberapa wilayah Mongolia, serta lebihan merkuri dalam air beberapa sungai gunung di Chile dan Ceylon. Terdapat lebihan fluorida di dalam air di banyak kawasan, yang membawa kepada penyakit pergigian - fluorosis.
Salah satu bentuk endemia biokimia boleh dianggap sebagai lebihan unsur radioaktif di kawasan loji kuasa nuklear Chernobyl dan tempat-tempat yang terdedah kepada pendedahan radio yang sengit, contohnya,

1. Apakah unsur kimia?

Jawab. Unsur kimia ialah himpunan atom dengan cas nuklear yang sama dan bilangan proton yang sepadan dengan nombor ordinal (atom) dalam jadual berkala. Setiap unsur kimia mempunyai nama dan simbol sendiri, yang diberikan dalam Jadual Berkala Unsur Dmitry Ivanovich Mendeleev

2. Berapakah bilangan unsur kimia yang diketahui pada masa ini?

Jawab. Kira-kira 90 unsur kimia telah dikenal pasti dalam alam semula jadi. Kenapa pula? Kerana antara unsur dengan nombor atom kurang daripada 92 (sehingga uranium), teknetium (43) dan fransium (87) tidak wujud dalam alam semula jadi. Hampir tiada astatin (85) Sebaliknya, kedua-dua neptunium (93) dan plutonium (94) (unsur transuranium tidak stabil) ditemui di alam semula jadi di mana bijih uranium ditemui. Semua unsur selepas plutonium Pu dalam sistem berkala Mendeleev tidak ada sama sekali dalam kerak bumi, walaupun sebahagian daripadanya sudah pasti terbentuk di angkasa semasa letupan supernova. Tetapi mereka tidak bertahan lama...

Sehingga kini, saintis telah mensintesis 26 unsur transuranium, bermula dengan neptunium (N=93) dan berakhir dengan nombor unsur N=118 (nombor unsur sepadan dengan bilangan proton dalam nukleus atom dan bilangan elektron di sekeliling nukleus atom) .

Unsur kimia transuranium dari 93 hingga 100 diperolehi dalam reaktor nuklear, dan selebihnya - akibat tindak balas nuklear dalam pemecut zarah.

3. Apakah bahan yang dipanggil bukan organik?

Jawab. Bahan bukan organik (sebatian tak organik) - sebatian kimia yang tidak organik, iaitu, tidak mengandungi karbon, serta beberapa sebatian yang mengandungi karbon (karbida, sianida, karbonat, karbon oksida dan beberapa bahan lain yang secara tradisinya dikelaskan sebagai bukan organik) . Bahan bukan organik tidak mempunyai ciri rangka karbon bagi bahan organik.

4. Apakah sebatian yang dipanggil organik?

Jawab. Sebatian organik, bahan organik - kelas sebatian kimia yang merangkumi karbon (kecuali karbida, asid karbonik, karbonat, karbon oksida dan sianida). Sebatian organik, sebagai tambahan kepada karbon, paling kerap mengandungi unsur hidrogen, oksigen, nitrogen, lebih jarang - sulfur, fosforus, halogen dan beberapa logam (secara berasingan atau dalam pelbagai kombinasi).

5. Apakah ikatan kimia yang dipanggil kovalen?

Jawab. Ikatan kovalen (ikatan atom, ikatan homeopolar) - ikatan kimia yang terbentuk oleh pertindihan (sosialisasi) sepasang awan elektron valens. Awan elektron (elektron) yang menyediakan komunikasi dipanggil pasangan elektron biasa.

Ciri ciri ikatan kovalen - arah, ketepuan, kekutuban, kebolehberkutuban - menentukan sifat kimia dan fizikal sebatian.

Arah ikatan adalah disebabkan oleh struktur molekul bahan dan bentuk geometri molekulnya. Sudut antara dua ikatan dipanggil sudut ikatan.

Ketepuan - keupayaan atom untuk membentuk bilangan ikatan kovalen yang terhad. Bilangan ikatan yang terbentuk oleh atom dihadkan oleh bilangan orbital atom luarnya.

Kekutuban ikatan adalah disebabkan oleh pengagihan ketumpatan elektron yang tidak sekata disebabkan oleh perbezaan keelektronegatifan atom. Atas dasar ini, ikatan kovalen dibahagikan kepada non-polar dan polar.

Kebolehpolaran ikatan dinyatakan dalam anjakan elektron ikatan di bawah pengaruh medan elektrik luar, termasuk zarah bertindak balas yang lain. Kebolehularan ditentukan oleh mobiliti elektron. Kekutuban dan kebolehpolaran ikatan kovalen menentukan kereaktifan molekul berkenaan dengan reagen kutub.

Soalan selepas §6

1. Mengapakah boleh dikatakan bahawa komposisi kimia sel adalah pengesahan kesatuan alam hidup dan kesamaan alam hidup dan tidak bernyawa?

Jawab. Unsur kimia sel. Komposisi kimia sel organisma yang berbeza, dan juga sel yang menjalankan fungsi yang berbeza dalam satu organisma multisel, boleh berbeza dengan ketara antara satu sama lain. Pada masa yang sama, sel yang berbeza merangkumi unsur kimia yang sama. Persamaan komposisi kimia asas sel-sel organisma yang berbeza membuktikan kesatuan alam semula jadi. Pada masa yang sama, tidak ada satu pun unsur kimia yang terkandung dalam organisma hidup yang tidak akan ditemui dalam badan alam yang tidak bernyawa. Ini menunjukkan persamaan sifat bernyawa dan tidak bernyawa.

2. Apakah unsur makronutrien?

Jawab. Makronutrien - unsur kimia yang terkandung dalam badan organisma hidup dalam kepekatan dari 0.001% hingga 70%. Makronutrien termasuk: oksigen, hidrogen, karbon, nitrogen, fosforus, kalium, kalsium, sulfur, magnesium, natrium, klorin, besi, dll.

3. Apakah perbezaan antara mikronutrien dan ultramikronutrien?

Jawab. Perbezaan utama adalah dalam peratusan: untuk makronutrien lebih daripada 0.01%, untuk mikronutrien - kurang daripada 0.001%. Ultramikroelemen terkandung dalam jumlah yang lebih kecil - kurang daripada 0.0000001%. Unsur ultramikro termasuk emas, perak, merkuri, platinum, sesium dan selenium. Fungsi ultramikronutrien pada masa ini kurang difahami. Unsur mikro termasuk bromin, besi, iodin, kobalt, mangan, tembaga, molibdenum, selenium, fluorin, kromium, zink. Semakin rendah kepekatan bahan dalam badan, semakin sukar untuk menentukan peranan biologinya.

4. Mengapakah dipercayai bahawa karbon adalah asas kimia kehidupan?

Jawab. Karbon mempunyai sifat kimia yang unik asas kepada kehidupan. Gabungan sifat-sifat atom - saiz dan bilangan elektron tidak berpasangan di orbital luar, membolehkan pembentukan pelbagai sebatian organik. molekul. Mereka membentuk sebatian kimia kompleks yang berbeza dalam struktur dan fungsi.

Pada abad yang lalu, bahan bakar utama adalah kayu api. Malah pada hari ini, kayu sebagai bahan api masih sangat penting, terutamanya untuk memanaskan bangunan di kawasan luar bandar. Apabila membakar kayu di dalam dapur, sukar untuk membayangkan bahawa kita sebenarnya menggunakan tenaga yang diterima dari Matahari, yang terletak pada jarak kira-kira 150 juta kilometer dari Bumi. Namun, itulah yang sebenarnya berlaku.

Bagaimanakah tenaga suria terkumpul di dalam kayu? Mengapa kita boleh mengatakan bahawa apabila kita membakar kayu, kita menggunakan tenaga yang diterima daripada Matahari?

Saintis Rusia yang cemerlang K. A. Timiryazev memberikan jawapan yang jelas kepada soalan yang dikemukakan. Ternyata pembangunan hampir semua tumbuhan hanya mungkin di bawah tindakan cahaya matahari. Kehidupan sebahagian besar tumbuhan dari rumput kecil hingga kayu putih yang berkuasa, mencapai ketinggian 150 meter dan lilitan batang 30 meter, adalah berdasarkan persepsi cahaya matahari. Daun hijau tumbuhan mengandungi bahan khas - klorofil. Bahan ini memberikan tumbuhan satu sifat penting: untuk menyerap tenaga cahaya matahari, untuk menguraikan karbon dioksida, yang merupakan sebatian karbon dan oksigen, kepada bahagian konstituennya, iaitu, menjadi karbon dan oksigen, dan untuk membentuk bahan organik dalam tisu mereka, daripada mana tisu tumbuhan sebenarnya tersusun. Tanpa keterlaluan, sifat tumbuhan ini boleh dipanggil luar biasa, kerana terima kasih kepadanya, tumbuhan dapat menukar bahan bukan organik menjadi bahan organik. Di samping itu, tumbuhan menyerap karbon dioksida dari udara, yang merupakan hasil daripada aktiviti makhluk hidup, industri dan aktiviti gunung berapi, dan menepu udara dengan oksigen, tanpa itu, seperti yang anda ketahui, proses pernafasan dan pembakaran adalah mustahil. Itulah sebabnya, dengan cara ini, ruang hijau adalah penting untuk kehidupan manusia.

Mengesahkan bahawa daun tumbuhan mengambil karbon dioksida dan memisahkannya menjadi karbon dan oksigen adalah mudah dengan eksperimen yang sangat mudah. Bayangkan bahawa dalam tabung uji terdapat air dengan karbon dioksida terlarut di dalamnya dan daun hijau beberapa pokok atau rumput. Air yang mengandungi karbon dioksida sangat meluas: pada hari yang panas, air inilah yang dipanggil air berkilauan, yang sangat menyenangkan untuk menghilangkan dahaga anda.

Marilah kita kembali, bagaimanapun, kepada pengalaman kita. Selepas beberapa lama, buih-buih kecil dapat dilihat pada daun, yang, apabila ia terbentuk, naik dan terkumpul di bahagian atas tiub. Jika gas ini, yang diperoleh pada daun, dikumpulkan dalam bekas yang berasingan dan kemudian serpihan yang sedikit membara dimasukkan ke dalamnya, maka ia akan menyala dengan nyalaan yang terang. Atas dasar ini, dan juga pada beberapa orang lain, dapat dipastikan bahawa kita sedang berhadapan dengan oksigen. Bagi karbon, ia diserap oleh daun dan bahan organik terbentuk daripadanya - tisu tumbuhan, tenaga kimia yang mana, yang merupakan tenaga ditukar sinar matahari, dilepaskan semasa pembakaran dalam bentuk haba.

Dalam kisah kami, yang mana perlu menyentuh pelbagai cabang sains semula jadi, satu lagi konsep baharu telah ditemui: tenaga kimia. Ia adalah perlu untuk sekurang-kurangnya menerangkan secara ringkas apa itu. Tenaga kimia sesuatu bahan (khususnya kayu api) mempunyai banyak persamaan dengan tenaga haba. Tenaga terma, seperti yang diingati oleh pembaca, ialah jumlah tenaga kinetik dan potensi zarah terkecil badan: molekul dan atom. Oleh itu, tenaga haba suatu jasad ditakrifkan sebagai jumlah tenaga gerak translasi dan putaran molekul dan atom badan tertentu dan tenaga tarikan atau tolakan di antara mereka. Tenaga kimia badan, tidak seperti tenaga haba, terdiri daripada tenaga yang terkumpul di dalam molekul. Tenaga ini hanya boleh dibebaskan melalui transformasi kimia, tindak balas kimia di mana satu atau lebih bahan ditukar kepada bahan lain.

Dua penjelasan penting mesti ditambah kepada ini. Tetapi pertama-tama adalah perlu untuk mengingatkan pembaca tentang beberapa peruntukan mengenai struktur jirim. Untuk masa yang lama, saintis menganggap bahawa semua badan terdiri daripada zarah terkecil dan tidak boleh dibahagikan lagi - atom. Dalam bahasa Yunani, perkataan "atom" bermaksud tidak boleh dibahagikan. Pada bahagian pertamanya, andaian ini telah disahkan: semua badan benar-benar terdiri daripada atom, dan dimensi yang terakhir ini sangat kecil. Berat atom hidrogen, sebagai contoh, ialah 0.00000000000000000000017 gram. Saiz atom sangat kecil sehingga tidak dapat dilihat walaupun dalam mikroskop yang paling berkuasa. Sekiranya mungkin untuk menyusun atom sedemikian rupa seperti yang kita tuangkan kacang ke dalam gelas, i.e. menghubungi mereka antara satu sama lain, maka dalam jumlah yang sangat kecil iaitu 1 milimeter padu kira-kira 10,000,000,000,000,000,000,000 atom akan muat.

Secara keseluruhan, kira-kira seratus jenis atom diketahui. Berat atom uranium - salah satu atom terberat - adalah kira-kira 238 kali berat atom hidrogen paling ringan. Bahan mudah, i.e. Bahan yang terdiri daripada atom yang sama jenis dipanggil unsur.

Apabila digabungkan, atom membentuk molekul. Jika molekul terdiri daripada pelbagai jenis atom, maka bahan itu dipanggil kompleks. Molekul air, sebagai contoh, terdiri daripada dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. Sama seperti atom, molekul sangat kecil. Contoh yang menarik, menunjukkan saiz molekul yang kecil dan berapa besar bilangannya walaupun dalam jumlah yang agak kecil, adalah contoh yang diberikan oleh ahli fizik Inggeris Thomson. Jika kita mengambil segelas air dan menandakan semua molekul air dalam gelas ini dengan cara tertentu, dan kemudian menuangkan air ke laut dan kacau dengan teliti, ternyata di mana-mana lautan atau laut kita menarik segelas air. , ia akan mengandungi kira-kira seratus molekul kita yang bertanda.

Semua jasad adalah pengumpulan sejumlah besar molekul atau atom. Dalam gas, zarah-zarah ini berada dalam gerakan huru-hara, yang mempunyai keamatan yang lebih besar, semakin tinggi suhu gas. Dalam cecair, daya kohesi antara molekul individu adalah lebih besar daripada dalam gas. Oleh itu, walaupun molekul cecair juga bergerak, mereka tidak lagi boleh berpisah antara satu sama lain. Pepejal dibina daripada atom. Daya tarikan antara atom-atom pepejal adalah jauh lebih besar, bukan sahaja berbanding dengan daya tarikan antara molekul-molekul gas, tetapi tidak dibandingkan dengan molekul-molekul cecair. Akibatnya, atom-atom badan pepejal hanya melakukan gerakan berayun di sekeliling kedudukan keseimbangan yang lebih kurang tidak berubah. Semakin tinggi suhu badan, semakin besar tenaga kinetik atom dan molekul. Tegasnya, tenaga kinetik atom dan molekul yang menentukan suhu.

Bagi andaian bahawa atom tidak boleh dibahagikan, bahawa ia kononnya zarah terkecil jirim, andaian ini kemudiannya ditolak. Ahli fizik kini mempunyai satu sudut pandangan yang bersatu, iaitu atom tidak boleh dibahagikan, bahawa ia terdiri daripada zarah jirim yang lebih kecil. Selain itu, sudut pandangan ahli fizik ini kini disahkan dengan bantuan eksperimen. Jadi, atom pula ialah zarah kompleks yang terdiri daripada proton, neutron dan elektron. Proton dan neutron membentuk nukleus atom yang dikelilingi oleh petala elektron. Hampir semua jisim atom tertumpu dalam nukleusnya. Yang terkecil daripada semua nukleus atom sedia ada - nukleus atom hidrogen, yang terdiri daripada hanya satu proton - mempunyai jisim yang 1,850 kali lebih besar daripada jisim elektron. Jisim proton dan neutron adalah lebih kurang sama antara satu sama lain. Oleh itu, jisim atom ditentukan oleh jisim nukleusnya, atau, dengan kata lain, dengan bilangan proton dan neutron. Proton mempunyai cas elektrik positif, elektron mempunyai cas elektrik negatif, dan neutron tidak mempunyai cas elektrik sama sekali. Oleh itu, cas nuklear sentiasa positif dan sama dengan bilangan proton. Nilai ini dipanggil nombor siri unsur dalam sistem berkala D. I. Mendeleev. Biasanya bilangan elektron yang membentuk petala adalah sama dengan bilangan proton, dan kerana cas elektron adalah negatif, atom secara keseluruhan adalah neutral elektrik.

Walaupun fakta bahawa isipadu atom adalah sangat kecil, nukleus dan elektron di sekelilingnya hanya menduduki sebahagian kecil daripada isipadu ini. Oleh itu, seseorang boleh membayangkan betapa besarnya ketumpatan nukleus atom. Sekiranya mungkin untuk meletakkan nukleus hidrogen sedemikian rupa sehingga mereka padat mengisi isipadu hanya 1 sentimeter padu, maka beratnya adalah kira-kira 100 juta tan.

Setelah menggariskan secara ringkas beberapa peruntukan mengenai struktur jirim dan mengingati sekali lagi bahawa tenaga kimia ialah tenaga yang terkumpul di dalam molekul, kami akhirnya boleh meneruskan untuk membentangkan dua pertimbangan penting yang dijanjikan sebelum ini yang lebih mendedahkan intipati tenaga kimia.

Kami berkata di atas bahawa tenaga haba badan ialah jumlah tenaga pergerakan translasi dan putaran molekul dan tenaga tarikan atau tolakan di antara mereka. Takrifan tenaga haba ini tidak sepenuhnya tepat, atau lebih baik dikatakan, tidak cukup lengkap. Dalam kes apabila molekul bahan (cecair atau gas) terdiri daripada dua atau lebih atom, maka tenaga gerakan getaran atom di dalam molekul juga mesti dimasukkan ke dalam tenaga haba. Kesimpulan ini dicapai berdasarkan pertimbangan berikut. Pengalaman menunjukkan bahawa kapasiti haba hampir semua bahan meningkat dengan peningkatan suhu. Dengan kata lain, jumlah haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kilogram bahan sebanyak 1 °C adalah, sebagai peraturan, semakin besar, semakin tinggi suhu bahan ini. Kebanyakan gas mengikut peraturan ini. Apa yang menjelaskan perkara ini? Fizik moden menjawab soalan ini seperti berikut: sebab utama peningkatan kapasiti haba gas dengan peningkatan suhu ialah peningkatan pesat tenaga getaran atom yang membentuk molekul gas apabila suhu meningkat. Penjelasan ini disahkan oleh fakta bahawa kapasiti haba meningkat dengan peningkatan suhu, lebih banyak atom yang terdiri daripada molekul gas. Kapasiti haba gas monatomik, iaitu, gas, zarah terkecil adalah atom, secara amnya, hampir tidak berubah dengan peningkatan suhu.

Tetapi jika tenaga gerakan getaran atom di dalam molekul berubah, dan bahkan sangat ketara, apabila gas dipanaskan, yang berlaku tanpa mengubah komposisi kimia gas ini, maka, nampaknya, tenaga ini tidak boleh dianggap sebagai tenaga kimia. Tetapi bagaimana pula dengan takrifan tenaga kimia di atas, mengikut mana ia adalah tenaga terkumpul di dalam molekul?

Soalan ini agak sesuai. Takrifan tenaga kimia di atas mesti dijelaskan terlebih dahulu: tenaga kimia tidak termasuk semua tenaga terkumpul di dalam molekul, tetapi hanya sebahagian daripadanya yang boleh diubah hanya melalui transformasi kimia.

Pertimbangan kedua mengenai intipati tenaga kimia adalah seperti berikut. Tidak semua tenaga yang terkumpul di dalam molekul boleh dibebaskan hasil daripada tindak balas kimia. Sebahagian daripada tenaga, dan yang sangat besar pada masa itu, tidak berubah dalam apa-apa cara akibat daripada proses kimia. Ia adalah tenaga yang terkandung dalam atom, atau lebih tepat lagi, dalam nukleus atom. Ia dipanggil tenaga atom atau nuklear. Tegasnya, ini tidak menghairankan. Mungkin, walaupun berdasarkan semua yang telah dinyatakan di atas, keadaan ini boleh diramalkan. Sesungguhnya, dengan bantuan sebarang tindak balas kimia adalah mustahil untuk mengubah satu unsur menjadi yang lain, atom dari satu jenis menjadi atom jenis lain. Pada masa lalu, ahli alkimia menetapkan sendiri tugas sedemikian, berusaha dengan segala cara untuk menukar logam lain, seperti merkuri, menjadi emas. Ahli alkimia gagal mencapai kejayaan dalam perkara ini. Tetapi jika dengan bantuan tindak balas kimia tidak mungkin untuk mengubah satu unsur menjadi unsur lain, atom satu jenis menjadi atom jenis lain, maka ini bermakna atom itu sendiri, atau lebih tepat bahagian utamanya - nukleus - kekal tidak berubah semasa tindak balas kimia. Oleh itu, tidak mungkin untuk melepaskan tenaga yang sangat besar yang terkumpul dalam nukleus atom. Dan tenaga ini benar-benar sangat hebat. Pada masa ini, ahli fizik telah belajar bagaimana untuk melepaskan tenaga nuklear atom uranium dan beberapa unsur lain. Ini bermakna ia menjadi mungkin untuk menukar satu elemen kepada yang lain. Pemisahan atom uranium, diambil dalam jumlah hanya 1 gram, membebaskan kira-kira 10 juta kalori haba. Untuk mendapatkan jumlah haba sedemikian, perlu membakar kira-kira satu setengah tan arang batu yang baik. Seseorang boleh membayangkan kemungkinan besar yang terdapat dalam penggunaan tenaga nuklear (atom).

Memandangkan transformasi atom satu jenis kepada atom jenis lain dan pembebasan tenaga nuklear yang dikaitkan dengan transformasi sedemikian bukan lagi sebahagian daripada tugas kimia, tenaga nuklear tidak termasuk dalam komposisi tenaga kimia bahan.

Jadi, tenaga kimia tumbuhan, iaitu, seolah-olah, tenaga suria dalam tin, boleh dilepaskan dan digunakan mengikut budi bicara kami. Untuk membebaskan tenaga kimia sesuatu bahan, menukarkannya sekurang-kurangnya sebahagiannya kepada jenis tenaga lain, adalah perlu untuk mengatur proses kimia sedemikian, akibatnya bahan tersebut akan diperolehi, tenaga kimianya akan menjadi. kurang daripada tenaga kimia bahan yang diambil pada mulanya. Dalam kes ini, sebahagian daripada tenaga kimia boleh ditukar kepada haba, dan yang terakhir ini digunakan dalam loji kuasa haba dengan matlamat utama untuk mendapatkan tenaga elektrik.

Berkenaan dengan kayu api - bahan api sayuran - proses kimia yang sesuai adalah proses pembakaran. Pembaca sudah tentu biasa dengannya. Oleh itu, kita ingat hanya secara ringkas bahawa pembakaran atau pengoksidaan bahan adalah proses kimia menggabungkan bahan ini dengan oksigen. Hasil daripada gabungan bahan terbakar dengan oksigen, sejumlah besar tenaga kimia dibebaskan - haba dibebaskan. Haba dibebaskan bukan sahaja semasa pembakaran kayu api, tetapi juga semasa proses pembakaran atau pengoksidaan lain. Adalah diketahui umum, sebagai contoh, berapa banyak haba yang dibebaskan apabila jerami atau arang batu dibakar. Dalam badan kita juga, terdapat proses pengoksidaan yang perlahan dan oleh itu suhu di dalam badan lebih tinggi sedikit daripada suhu persekitaran yang biasanya mengelilingi kita. Pengaratan besi juga merupakan proses pengoksidaan. Haba juga dilepaskan di sini, tetapi hanya proses ini berjalan dengan perlahan sehingga kita boleh dikatakan tidak perasan pemanasan.

Pada masa ini, kayu api hampir tidak digunakan dalam industri. Hutan terlalu penting untuk kehidupan manusia sehingga tidak dapat membakar kayu api di dalam relau dandang wap di kilang, kilang dan stesen janakuasa. Dan tidak untuk masa yang lama akan mencukupi semua sumber hutan di bumi, jika mereka memutuskan untuk menggunakannya untuk tujuan ini. Di negara kita, kerja yang sama sekali berbeza sedang dijalankan: penanaman besar-besaran penahan angin dan saluran hutan sedang dijalankan untuk memperbaiki keadaan iklim kawasan itu.

Walau bagaimanapun, semua yang dinyatakan di atas mengenai pembentukan tisu tumbuhan disebabkan oleh tenaga cahaya matahari dan tentang penggunaan tenaga kimia tisu tumbuhan untuk menghasilkan haba adalah paling berkaitan secara langsung dengan bahan api yang digunakan secara meluas pada zaman kita dalam industri dan, dalam khususnya, di stesen janakuasa haba. Bahan api ini terutamanya termasuk: gambut, arang perang dan arang batu keras. Semua bahan api ini adalah hasil penguraian tumbuhan mati, dalam kebanyakan kes tanpa akses udara atau dengan sedikit akses udara. Keadaan sedemikian untuk bahagian tumbuhan yang mati dicipta di dalam air, di bawah lapisan sedimen air. Oleh itu, pembentukan bahan api ini paling kerap berlaku di kawasan paya, di tanah pamah yang sering banjir, di sungai dan tasik yang cetek atau kering sepenuhnya.

Daripada tiga bahan api yang disenaraikan di atas, gambut adalah yang paling muda asalnya. Ia mengandungi sejumlah besar bahagian tumbuhan. Kualiti bahan api tertentu sebahagian besarnya dicirikan oleh nilai kalorinya. Nilai kalori, atau nilai kalori, ialah jumlah haba, diukur dalam kalori, yang dibebaskan apabila 1 kilogram bahan api dibakar. Sekiranya kita mempunyai gambut kering yang tidak mengandungi kelembapan, maka nilai kalorinya akan lebih tinggi daripada nilai kalori kayu api: gambut kering mempunyai nilai kalori kira-kira 5,500 kalori setiap 1 kilogram, dan kayu api - kira-kira 4,500. , biasanya mengandungi cukup banyak kelembapan dan oleh itu mempunyai nilai kalori yang lebih rendah. Penggunaan gambut di loji janakuasa Rusia bermula pada tahun 1914, apabila sebuah loji janakuasa dibina, dengan nama jurutera Rusia yang cemerlang R. E. Klasson, pengasas kaedah baru pengekstrakan gambut, kaedah hidraulik yang dipanggil. Selepas Revolusi Sosialis Oktober Besar, penggunaan gambut dalam loji kuasa menjadi meluas. Jurutera Rusia telah membangunkan kaedah yang paling rasional untuk mengekstrak dan membakar bahan api murah ini, yang depositnya di Rusia sangat penting, serta pengeluaran saluran udara.

Hasil penguraian tisu tumbuhan yang lebih tua daripada gambut ialah arang batu perang yang dipanggil. Walau bagaimanapun, arang batu perang masih mengandungi sel tumbuhan dan bahagian tumbuhan. Arang perang kering dengan kandungan rendah kekotoran tidak mudah terbakar - abu - mempunyai nilai kalori lebih daripada 6,000 kalori setiap 1 kilogram, iaitu, lebih tinggi daripada kayu api dan gambut kering. Malah, arang batu perang adalah bahan api dengan nilai kalori yang jauh lebih rendah kerana kandungan lembapan yang ketara, dan selalunya kandungan abu yang tinggi. Pada masa ini, arang batu perang adalah salah satu bahan api yang paling biasa digunakan untuk. Depositnya di negara kita sangat besar.

Bagi bahan api yang berharga seperti minyak dan gas asli, ia hampir tidak pernah digunakan. Seperti yang telah disebutkan, di negara kita penggunaan rizab bahan api dijalankan dengan mengambil kira kepentingan semua industri, terancang dan ekonomi. Tidak seperti negara Barat, di Rusia, loji kuasa membakar terutamanya bahan api gred rendah yang tidak begitu sesuai untuk tujuan lain. Pada masa yang sama, loji kuasa, sebagai peraturan, dibina di kawasan pengekstrakan bahan api, yang tidak termasuk pengangkutan jarak jauhnya. Jurutera kuasa Soviet terpaksa bekerja keras untuk membina peranti sedemikian untuk membakar bahan api - relau, yang membolehkan penggunaan bahan api basah gred rendah.