问题：转载论有机化学递传本质的应用
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时间：2004-12-25 10:44:16 编辑加入/取消收藏订制/取消短消息举报该贴

论有机化学递传本质的应用6
陈叔瑄CV
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有机分子多半取自植物体和动物体中，即使煤炭、石油、天然气矿物也是遥远古代植物和动物尸体压在地下形成的，多半以碳元素为主的碳氢化合物。生命分子主要递传方式是氢原子与水分子及其溶解物、混合物，即氢键与水（酸、碱）键交换传输方式。从分子递换传输的生命分子变成了壳粒递换传输有机分子，通常失去氢原子与水（氢与氢氧根）分子等递换传输。有机分子基本递换传输方式是以碳为主的原子间外壳层的壳粒子。有机分子归纳起来有一千多种，分类相当复杂，比较好的办法首先按碳核数目和结构来分大类，其次按有机分子常有元素C、H、O、N、S、F、Cl、Br、I、P等出现程度及其它按拉丁字母次序来分小类。有机分子较难直接从无机分子化合而成的，多半从生命体或有机矿物中提取获得的。Z
一、有机化学基本问题_fhX
对于生化领域来说，一生命系统总是有物质输入和输出，其差是该系统‘生长’或递传量，可以用质量差Δm表示或一系列质量差Δm¡之和表示，正号表示为生长，负号表示为衰亡。gx;=d
Δm=Δm1+Δm2+┉+Δmn=ΣΔm¡ hfc
输入质量加上原系统质量等于递传后系统质量加上输出质量，是质量不灭性在生化领域中的反映。某类型物质形态质量对系统总质量之比，可以用于表示该物质形态在整个物质系统中地位，比重愈大通常表示其在整体中重要性，称为质比KbK
Δm/m=Δm1/m+Δm2/m+…+Δmn/m=ΣΔm¡/m!\w+
输入到输出时间为Δt，各个局部一系列入出时间为Δt¡，它们没有线性之和关系，因为各局部可前后发生，也可能同时发生，甚至统计性质发生等复杂关系，从而生长率或递传率通常具有统计性及其平均值表示!:/E
Δm/Δt=ΔΣm¡/Δt6TW
如果质量是一个空间分布和时间的连续函数，那么递传率或生长率可以用微分表示.xI
dm/dt=dΣm¡/dtp
当递传率等零时，表示系统处于交换或递换平衡状态，进出保持一致。如化学反应平衡的过程，以及催化反应过程，催化剂就是起了帮助快速递换传输过程而本身不变。又如生命体生长到一定程度会出现没有明显生长和衰亡的相当一段处于大体平衡的过程。)Tn.v
化学反应是元素原子和分子递换传输过程，酸反应是元素原子与其它元素原子递换（置换）传输过程而递换出氢，或者凡能给出氢元素的化学物质均为酸。碱反应是吸收氢元素与其它元素原子递换（置换）传输过程，或者凡能接收氢元素的化学物质均为碱。有机化学反应通常包含水解等分解和合成过程，实际上是水分子和其它分子化合物、混合物递换传输过程。生命体所吸收食物是经过化学反应，分解和合成过程或递传过程所形成的无机分子和有机分子在身体器官或细胞中递换和传输过程，被吸收部份或分子称为同化过程，被排除部份或分子称为异化过程。生命整体上形成身体、器官、细胞的不断物质更新和传输过程，称为新陈代谢过程,实际上是一系列递传和补充链接过程，称为递补链。rT
以生命过程而言，基本上是元素原子和无机分子、有机分子的递换和传输过程，即一系列化学反应的同化异化过程和新陈代谢过程。化学反应通常需在一定条件下才能实现，如水溶液溶解下分子间易接触并产生递换，即易实现化学反应或元素原子的递换传输。又如适当加热，分子内原子间较松懈与碰撞接触机会增多而产生递换，即易实现化学反应。再如某些催化剂易跟某些物质元素原子或分子产生递换，即分解后再排除出去，而催化剂本身恢复原状，只起加速某些元素原子或分子的递换传输的作用。生命体中酶就是主要的催化剂，不同的酶就起不同催化作用，帮助某些特有元素原子、分子、分子团颗粒的递换传输的作用。<e
化学分子结构可按交换递传方式不同分为无机分子、有机分子（包含高分子）、生命分子三大类型。生命分子在交换递传中结构具有‘增长’和‘解体’属性，有机分子所含元素成份虽然与某些生命分子一样，但有机分子结构不具有‘增长’和‘解体’属性，所递传的不是元素原子或分子，而是壳粒递传或是单纯元素原子交换传输而没有不同元素间递换，即不具有‘增长’和‘解体’属性，如干木材、煤、石油、天然气和动物、植物死亡留下物质形态等。动物或植物死亡时许多物质分子递换传输进行不下去而解体，体内分子也失去分子或原子的递换传输过程，也就失去生命分子意义，因此有机分子不是生命分子。gkwZ)
二、有机化学原理8wF
有机化学与生命化学不同在于分子结构与递传方式，生命分子结构建立在以碳元素原子为主与酸碱双极性分子基础上，递传通常以氢键与水键为主，包含水及其水溶解物或水混合物，并且在递传中实现新陈代谢。而有机物包括煤炭、石油、天然气、化纤、塑料、橡胶、油漆、木材、草药等等，已经没有水及水解物等的分子递传过程或没有生命的新陈代谢过程，只有原子、分子间氢元素与壳层粒子的递换传输方式。通常有机物是从生物体中或生物死亡积压地下生成有机矿藏得到的，即动物和植物死亡后没有水及其化合物、混合物等递传和生命过程。但地壳留存大量有机物和无机物，煤有种类繁多的有机混合物。有机物不同于无机物主要是有机物是以碳氢为主的结构较复杂的化合物，以及氢与壳粒子的交换价键的递换传输链接方式。可分为碳元素共价键1~3壳粒的链式、环式、杂环式递换传输称为有机物特有碳氢为主结构和壳粒的递传链接方式有机物结构原理。2uIgW)
为了对有机分子成份、结构、递传方式与名称结合起来，有机化合物命名通常按母体的链烃、环烃、杂环系统制定与规定母体位次编排方法。然后才考虑其它因素，如官能团、取代基和化学介词等。化学介词有化（化合或加成）、代（取代或置换）、合（官能团加成化合）、聚（同种分子聚合）、缩（同种或不同种分子缩合，放出水、氨等）、替（取代基链上氮原子）等等。简单的有机化合物可以不用化学介词或只用一两个化、代介词就行了。说明有机分子内外交换方式复杂性、多样性、可变性，如同种分子聚合的壳粒交换与基本分子内部壳粒交换频率和强度不一定相同的，老化断裂常出现在分子间聚合的壳粒交换或聚合键中。^v9J
有机物多半是易燃的碳氢化合物，即非常容易在空气中燃烧，尤其煤炭、石油、天然气最易氧化燃烧生热和气化推动机械运动，成为主要的热能源。而人工很难直接从无机物合成有机物，主要依靠植物叶绿素的光合作用或生物体递换传输过程中产生有机物，但周期长，速度慢，远不能赶上有机物燃烧取能的消耗。这样人类只有实现大规模地模拟叶绿素或其它方法合成有机物，甚至开发太阳能、地热等来解决日益枯褐能源危机。可见有机物易燃的化学反应和难直接从无机物合成而主要来自生命体死亡后遗物的特点，来自生命遗体或分割生命体或有机矿物提取的有机物可以通过提纯、分馏、合成、水解、裂化、聚合等化学反应过程，为不同目的所产生新有机物，包括高分子聚合物等主要是如何将壳粒递换传输链断开或连接的有机化学反应过程，称为有机化学反应的燃烧、分馏、裂化、合成、聚合的递换传输链断接与分解合成原理。b)}
生命分子是含有水及其溶解物或混合物的递换传输过程，使生命分子增长，随着增长环节增多，失调机会相应增多，最终解体。其中RNA和ＤＮＡ生命分子周期性解旋与紧旋过程中吸收和排泄某些元素原子、根、基、分子等生成酸碱双性的成份，使分子生长。但参与生命过程的生命分子种类繁多，除ＲＮＡ、ＤＮＡ外，还有糖分子、脂分子、蛋白分子、酶等等，但水及其溶解物、混合物在生命递换传输中起了根本的作用，靠它可以把各种各样营养送到生命体各个部位和器官。增长过程可以用质量的输入和输出差及其变化率dm/dt表示，但到了一定程度便会解体。称为繁多生命分子都有各自增长、解体的质量变化率过程原理。$~Ri
分子物性论把分子分成无机分子、有机分子、生命分子三个化学级递传过程。从分子结构角度来看，无机分子是元素原子间壳粒递换传输过程，不产生分子‘增长’，主要是酸、碱、盐和氧化物等。而生命分子在水分子和其它分子递换传输过程，产生‘增长’，并随增长的环节增多，解体机会增多，最后衰亡过程。有机分子，包括高分子通常是某些生命分子衰亡或者停止‘增长’解体，甚至晒干、压干、提取、合成、裂化、聚合、加工等所得的分子，多半是以碳元素为主结构复杂的碳、氢等化合物，分子内元素原子间主要靠壳粒递换传输，有的包含氢键递换传输。因此有机分子容易在有氧的大气中燃烧，氧化成无机物或其它化合物，也可在一定条件下聚合成高分子等，它们成为人类主要的能源和重要的化工原料，如干木材、煤炭、石油、天然气等。cM,S}(
三、有机化工应用nq
1、燃料涂料化工=q
煤按其变质程度可分为泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤等四大类，含碳量与每公斤发热量愈后面愈高，即质量愈好。无烟煤含碳量高达86~98%，每公斤发热量达到7500~8667千卡。而褐煤含碳量只有46~60%，每公斤发热量只有3030~4611千卡，效率只有无烟煤的一半左右。煤可气化或液化，煤的气化通常采取氧、空气或水蒸汽等作气化剂使煤中有机物转化为含氢和一氧化碳等的可燃性气体，如空气煤气、混合煤气、水煤气、半水煤气，所含氢、一氧化碳等各不相同，水煤气含氢和一氧化碳最多，达到48%和38%以上，每立方米放出热量达到2400~2700千卡。煤液化是指在高温高压与催化剂作用下，向煤通入氢气而变成液体燃料过程。M
石油在不同的蒸馏温度可以获得含碳原子数不同的成品，C1∽C4为气体、20-100℃蒸馏温度的C5∽C7为石油醚、70-200℃蒸馏温度的C8∽C12为汽油、200-275℃蒸馏温度的C12∽C15为煤油、275℃以上蒸馏温度的C15∽C18为柴油、减压蒸馏的C16∽C20为润滑油、C18∽C22为凡士林、C20∽C24为石蜡和再高分子量的为沥青残渣。因此石油通过蒸馏塔不同层的温度分离出不同的类型分子。还可以通过催化剂裂化技术，即经过催化剂的递换传输过程，将较高分子量分裂或断裂壳粒交换键成较低分子量的分子，以提高汽油产量。9d"
天然气通常是油田伴生的气，不同地方的天然气的成份比例不同，但都是以甲烷为主，含有乙烷、丙烷、硫化氢、二氧化碳、氢、氮等构成的。可燃气也可由几种炼厂气通过热裂化、催化裂化、延迟焦化富气等技术产生，但成份中氢气剧增，热裂化技术生气中氢气尤其丰富，体积比例可达40%。说明裂化技术将长链壳粒交换递传碳链分子断裂成短链碳烃分子不仅提高汽油产量，也增加可燃气产量。有机物腐烂也会产生可燃气，产生沼气等，实际上也是交换递传环节断裂或裂化过程。qgG
涂料是一种以有机树脂为主的胶体溶液。将它涂在物体表面，能形成一层附着力极强的耐腐蚀，耐日光、风雨、海水袭击与微生物侵犯等的起保护和装饰作用的薄膜，而延长涂上油漆器具的使用寿命。油漆成膜物质大体分为以油料与树脂等为主的主要成膜物质，以颜料与体积颜料等为主的次要成膜物质，以及以各种辅助剂，如固化剂、防霉剂、增韧剂等的辅助成膜物质。这些有机分子内部元素原子间主要是壳粒成对交换递传的共价键，联结比较牢固，有机分子外部间有共价键，也有异价键（单壳粒），甚至场质交换递传方式，使不同油漆因成份与交换递传方式不同而产生性能差异。油漆干燥后场质交换被壳粒交换所代替，变成附着力极强的薄膜。4i
２、高聚物化工P+
橡胶是一种高弹性的有机高分子化合物，其分子量通常在几十万以上，甚至高达一百万左右。橡胶分为天然橡胶与合成橡胶两大类。天然橡胶由橡胶植物所得胶乳加工而成的，如三叶橡胶与古塔波胶。合成橡胶由单体聚合或缩聚而成的，如聚氯丁二烯橡胶、硅橡胶等。未硫化的橡胶为生胶，经硫化的橡胶为熟橡胶或硫化胶。橡胶有机分子内外壳粒交换递传距离易变，只要稍加外力就可改变单体间壳粒交换距离，力的消除其壳粒交换距离又恢复原状态，使其具有弹性，但超过一定距离范围，单体分子间壳粒交换断开，而不能恢复的断裂。g&Y[J
合成树脂是由种类繁多单体经过聚合或缩聚反应而成的高分子量不同树脂状物质，而塑料是以合成树脂或天然高分子化合物为基体，再加入填料、增塑剂、防老剂等而塑制成型的。如高压聚乙烯与低压聚乙烯的原料一样而工艺条件与过程不同，两者聚合程度及其壳粒交换递传距离、频率等差异，使其性能与功能不同而用于不同产品制造，前者多半用于做电线电缆绝缘包覆，后者多半做生活用品器具。其它种类塑料根据其性能作为不同产品的原材料。塑料加热单体分子熔化而具有场质交换，冷却后变成壳粒交换而牢固地粘住。合成树脂单体按加工时塑料的对热工艺性能可分为热固性塑料与热塑性塑料两大类。塑料质量轻，耐腐蚀、耐磨性好、电绝缘性优异、介质损耗极小，又易于加工。由于有的塑料具有高的抗张强度、剪切强度、韧性和刚性，从而在许多场合可以取代金属。X
纤维是一种柔韧而纤细的丝状物质，具有相当的长度和一定的强度、弹性、吸湿性，不溶于水。多半是高分子有机物，可以分为天然纤维，如动物纤维（蚕丝、动物皮毛、毛发等），植物纤维（棉花、韧皮纤维、叶纤维等），化学纤维，如聚合物纤维（蛋白质纤维、再生纤维素纤维、纤维素酯纤维等），合成纤维（有机纤维、无机纤维等）两大类。化工上有机合成纤维中乙纶是聚乙烯纤维，丙纶是聚丙烯纤维，尼龙是聚酰胺纤维，腈纶是聚丙烯腈纤维，涤纶是聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚合生成的单体分子间壳粒交换递传联接成长链方式纤维，广泛用于制造纺织品。W
３、食品药品化工fg
生物体死亡及其晒干、烘干、烤干，甚至烹调或其它化学处理后的生物体已经失去生命水分子与化合物、混合物溶液的交换递传过程，就不具有生命生长、繁殖、解体的新陈代谢生理过程，已经转化成壳粒与场质为主的交换递传过程的有机物。有机物不是生物，它不过是生物体死亡遗留下的有机化合物，这类有机化合物通常是在生命体交换递传中生成的，人工至今还难以模拟这个过程，来实现大批量的从无机物转化为有机物的过程，只有少量简单有机物，如氨水、尿素等才用化工方法将无机物变换转化成有机物。利用不同细菌实现不同无机物或有机物交换递传中转化为某些种类有机物则是比较有效的方法。L^Nl\
酶旧称酵素，是在生物体内外能起催化作用的蛋白质，是生物体、细胞系统、分子系统的加快化学变化及其物质迅速交换递传的生命催化剂。酶交换递传通常具有专一性，交换递传效率很高，一个酶分子在常温、常压、近中性水溶液中一分钟可以交换递传数百至数百万个元素原子、分子、分子团等，并使底物分子的转化。不同种类的酶所交换递传原子、分子、分子团不同，通常以其所要交换递传底物来命名酶的名称，如淀粉酶实现对淀粉的加速交换递传，葡萄糖氧化酶对葡萄糖加速氧化交换递传等。按酶功能来分有氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶、连接酶等六大类。/FQS1z
酶制剂广泛应用于纺织、皮革、食品等化工行业中。利用发酵酶造酒、制醋、制酱油和其它调味品等。如酿酒酵母菌体内存在大量发酵酶，菌体本身细胞外型呈圆形、卵形或椭圆形。在跟外界底物如酒原料交换递传中生长与繁殖，即通过出芽生长与生成孢子繁殖，而递换传输出的是酒分子及其溶液。实际上是利用某些菌类含有丰富的某些种类的酶，这些酶在其交换递传中生成的产品。这类技术广泛应用于食品加工与制药。也可通过菌体综合利用提取凝血质、麦角固醇、卵磷脂、辅酶甲、细胞血素等产品。yoE
参考资料：'}
1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄厦门大学出版社1994年12月出版)l/
2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄香港天马图书有限公司ry
2002年12月出版H{
3、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄福建教育出版社1994年6月出版,6x
4、《实用化学手册》张向宇等编国防工业出版社1988年4月出版0
5、《论化学基础问题》陈叔瑄《科学》中文版2000年8期&.M

回复人：txt888txt,▲ (为化学化工做点贡献) 时间：2004-12-26 18:48:39 编辑	1楼
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