Факультет

Студентам

Посетителям

История развития материи. Первичные формы существования углерода

Фридрих Энгельс, один из основоположников марксизма, указал правильный путь к разрешению этой задачи.

Он считал, что земная жизнь должна была зародиться на Земле из безжизненной материи. Но она возникла не сразу, как это пытались доказать сторонники самозарождения. Даже наипростейшие живые существа устроены настолько сложно, что они не могут внезапно возникать, образовываться прямо у нас на глазах из разлагающихся жидкостей и настоев. Они могли и должны были возникнуть путем последовательных и весьма длительных превращений тех веществ, из которых они построены. Эти превращения происходили давным-давно, еще при образовании Земля и в первые, начальные периоды ее существования. Поэтому, для того чтобы разрешить вопрос о происхождении жизни, нужно обратиться к изучению этих превращений, к истории образования и развития Земли.

Современной науке удалось довольно точно установить эту историю и таким путем понять, как возникли на Земле самые первые живые существа. Но прежде чем переходить к краткому изложению этой истории, мы должны хотя бы бегло познакомиться с теми веществами, из которых построено наше тело и тела всех других животных, растений и микробов. Эти вещества сейчас мы находим почти исключительно только в живых существах, в организмах, поэтому они и получили название органических веществ. Чем они отличаются от веществ остальной, безжизненной природы? Прежде всего тем, что в основе их лежит элемент углерод. В угле, саже, графите этот элемент находится почти в чистом, свободном состоянии. В органических веществах он соединен с другими элементами, но его присутствие здесь легко может быть обнаружено, если мы будем эти вещества нагревать до очень высоких температур. При этих условиях органические вещества на воздухе сгорают, а без воздуха обугливаются. Возьмем для примера дерево, сухие листья или корни, возьмем кожу, волосы или мясо: все эти материалы при нагревании без воздуха будут обугливаться и тем обнаружат, что они построены из веществ, в основе которых лежит углерод. Напротив, если мы раскалим неорганические материалы — камни, стекло, металлы, они обугливаться не будут, потому что в них нет углерода.

Как мы уже говорили, в органических веществах углерод соединен с другими элементами — с водородом и кислородом (эти два элемента, соединяясь между собой, образуют воду), с азотом, который в больших количествах находится в воздухе, с серой, фосфором и т. д. Разные органические вещества представляют очень различные соединения этих элементов, но в основе их всех всегда лежит углерод.

Поэтому, если мы хотим понять, как образовались органические вещества на Земле, мы должны прежде обратиться к изучению истории углерода, посмотреть, какие изменения претерпевал этот элемент и в какие соединения он вступал еще задолго до возникновения нашей планеты.

В то давнее время Солнце было одинокой звездой с еще более чудовищно высокой температурой, чем та, которой оно обладает сейчас. На нашем звездном небе мы можем наблюдать подобные, исключительно горячие звезды, температура поверхности которых достигает 25000 градусов и выше. Они светятся ярким голубовато белым светом. Изучая свет звезд при помощи особого прибора — спектроскопа, мы можем не только определить температуру этих светил, но и установить их состав почти так же точно, как если бы мы исследовали звездный материал в наших химических лабораториях.

Есть ли на этих звездах интересующий нас элемент— углерод? Да, он присутствует в атмосферах всех без исключения звезд, но при температурах в 20000—25000 градусов он не может вступать в какие-либо химические соединения с другими элементами. Он находится здесь в виде разрозненных мельчайших частичек веществ — атомов, беспорядочно двигающихся в пространстве и образующих газ. входящий в состав звездной атмосферы.

Присутствует углерод и в атмосфере Солнца. Но сейчас наше светило представляет собой уже более холодную (если можно так выразиться), желтую звезду, температура поверхности которой равна «всего» 6000—7000 градусов. При такой температуре углерод уже начинает вступать в соединения с другими элементами, образуя более крупные газовые частички — молекулы. Среди тех соединений, которые мы можем обнаружить в атмосфере Солнца, прежде всего нужно назвать углеводороды — соединения углерода с водородом. Всем хорошо знакомым представителем этих соединений является бензин. Но эго смесь сравнительно сложных углеводородов. В состав частиц — молекул — этих углеводородов входят несколько атомов углерода и несколько атомов водорода. Такие углеводороды образоваться на Солнце ещё не могли. Здесь присутствуют лишь очень простые углеводороды, где один атом углерода соединен всего с одним или двумя атомами водорода.

Кроме углеводородов, в атмосфере Солнца можно обнаружить соединение углерода с азотом — ядовитый газ циан — и, наконец, так называемый дикарбон. В этом последнем газе атомы углерода соединены друг с другом попарно.

Присутствие дикарбона в атмосфере Солнца интересно потому, что оно доказывает исключительную способность атомов углерода соединяться между собой даже при тех громадных температурах, которые мы наблюдаем на поверхности нашего светила. Из техники известно, что углерод является самым тугоплавким материалом из всех известных нам на Земле веществ. Уголь или графит сгорают в присутствии воздуха, при этом они окисляются кислородом воздуха в углекислоту. Но если мы будем их нагревать без доступа воздуха, то даже при температурах в 2090 градусов они не будут плавиться. Поэтому самые тугоплавкие тигли, в которых мы расплавляем металлы, делаются из графита; поэтому и в электрических фонарях мы в качестве электродов ставим уголь, так как никакой яругой материал не выдержал бы страшного жара вольтовой дуги, доходящего до 4000 градусов. Лишь при таких температурах углерод частично начинает переходить из твердого состояния в пар. В атмосфере Солнца углерод находится в виде пара, но даже здесь, при температуре в 6000 градусов, его атомы начинают соединяться между собой попарно, а при дальнейшем охлаждении они сличаются в ещё более крупные частицы, в мельчайшие капельки или кристаллики и из газообразного состояния превращаются в жидкость или твердое тело.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: