Основы химии
которую называют числом Авогадра «N». Число Авогадро
показывает, сколько молекул содержится в одном моле вещества. N=6,02*1023.
Закон эквивалентов определяет, в каких количествах взаимодействуют
вещества между собой. По этому закону «Химические вещества взаимодействуют
друг с другом в весовых или объемных количествах, пропорциональных их
эквивалентам». Эквивалентное количество образуется из продуктов реакции.
Например, 2Н2+О2=2Н2О. Здесь с четырьмя эквивалентами водорода
взаимодействует четыре эквивалента кислорода и образуется четыре
эквивалента воды.
Математически закон эквивалентов записывают следующим образом
m1/m2=Э1/Э2, или m1/Э1=m2/Э2=mn/Эn
Законы экологии.
Конкретная наука не всегда способна объяснить все многообразие явлений
природы. Специальные науки изучают только отдельные грани природного
явления и не затрагивают их связь с другими явлениями или другими гранями
того же явления, изучаемого уже другой наукой. В тоже время в природе все
взаимосвязано. И существуют более общие, главенствующие над всеми частными
законами и закономерностями. Даже если они еще и не осознаны человеком. Это
касается прежде всего экологии. Обратимся, например, к такому
универсальному закону природы, как закону вектора развития, который гласит,
что «Развитие однонаправлено, от старости к молодости. Историю человечества
нельзя вернуть вспять».
В этом законе заложена очень глубокая экологическая мысль. Если
произойдет глобальная экологическая катастрофа, то все живое, в том числе и
человек, погибнет, ибо исторического возврата в универсальном законе
природы не предусмотрено. Эту мысль мы будем развивать в последующих главах
учебника.
Ряд экологических законов или закономерностей открыты не так давно
русскими и зарубежными исследователями. Так, В.И.Вернандский открыл: закон
физико-химического единства живого вещества, закон константности и закон
биогенной миграции атомов.
Согласно закона физико-химического единства живого вещества «Все живое
вещество Земли физико-химически едино». А по закону константности
«Количество живого вещества биосферы /для данного геологического периода/
есть константа». Причем, по биогенной миграции атомов «Миграция химических
элементов на земной поверхности /и в биосфере в целом/ осуществляется или
при непосредственном участии живого вещества или же она протекает в среде
геохимические особенности которой обусловлены живым веществом /как тем,
которое в настоящее время населяет биосферу, так и тем, которое действовало
на Земле в течение всей геохимической истории/ ».
С законом вектора развития созвучен закон необратимости эволюции
Л.Долло «Организм /популяция, вид/ не может вернуться к прежнему состоянию,
уже пройденному его предками». Что касается живых организмов, то по закону
минимума Ю.Либиха «Выносливость организма определяется самым слабым звеном
в цепи его экологических потребностей, то есть жизненные возможности
лимитирует тот экологический фактор, количество которого близко к
необходимому организму или экосистеме минимуму и дальнейшее снижение
которого ведет к гибели организма или деструкции экосистемы».
Важное значение имеет и закон максимума, по которому «Количественное
изменение экологических условий не может увеличить биологическую
продуктивность экосистемы и хозяйственную производительность агросистемы
сверх вещественно-энергетических лимитов, определяемых эволюционными
свойствами биологических объектов и их сообществ». В связи с этим, введен
закон снижения энергетической эффективности природопользования. По этому
закону «В ходе исторического развития при получении полезной продукции на
ее единицу в среднем затрачивается все большее количество энергии».
Действие этого закона мы уже стали ощущать.
Глубокое философское и практическое значение имеют так называемые
«Законы» экологии Б.Коммонера:
Первый – «Все связано со всем».
Второй – «Все должно куда-то деваться».
Третий – «Природа «знает» лучше».
Четвертый – «Ничто не дается даром».
И если к этим постулатам Б.Коммонера добавить закон неустранимости отходов
или побочных воздействий производства, который гласит, что «В любом
хозяйственном цикле образующиеся отходы и возникающие побочные эффекты
неустранимы, они могут быть лишь переведены из одной формы в другую или
перемещены в пространстве», то становится ясным к каким экологическим
последствиям может привести безрассудное хозяйствование, экологическая
профанация и бездумное антропогенное воздействие на экосистемы. Мы почему-
то не хотим до конца осознать, что тератогены /вещества, воздействие
которых на организм приводит к аномалиям в его развитии, возникновением
уродств/ могут вызывать быстроразвивающуюся цепь появления сплошных
мутантов. Мы все надеемся на толерантность организма /способность организма
относительно безболезненно выносить отклонение факторов среды от
оптимальных для него/, ибо согласно закона толерантности В.Шелфорда
«Лимитирующим фактором процветания отдельного организма или вида может быть
как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между
которыми определяет выносливость организма к данному фактору».
За последнее время опыт показал, что этот диапазон резко сужается.
Надо иметь в виду и закон максимизации энергии. Он объясняет, какая
экосистема имеет больше шансов на выживание. По этому закону «Выживает та
система, которая наилучшим образом способствует поступлению энергии и
использует максимальное ее количество наиболее эффективным способом».
Глава 2.
Строение атома.
На рубеже XIX–XX веков наука вплотную подошла к открытию строения
материи. В этот период, метко названный революцией в естествознании, были
сделаны выдающиеся открытия:
–открытие катодных лучей /1897 – Крукс/,
–фотоэлектрического эффекта /1887 – Герц/,
–рентгеновских лучей /1895 – Рентген/,
–явления радиоактивности /1896 – Беккерель/,
которые подтвердили ранее сделанные предсказания о сложной структуре атома.
В результате было обнаружено, что в состав атома входят отрицательно
заряженные частицы, которые были названы Джозефом Томсоном – английским
физиком – электронами.
Экспериментальным путем в 1911 году Эрнестом Розерфордом было открыто
ядро атома, несущее положительный заряд и занимающее ничтожно маленькую
часть пространства внутри атома.
Первые теории строения атома были примитивными и не получили широкого
распространения. Однако в истории становления модели атома почетное место
занимают теории Розерфорда и Бора. Розерфорд предложил планетарную модель
атома /1911/. Бор сформулировал квантовые постулаты, разработал модель
строения атома водорода, вывел формулы для расчета радиусов и энергии
квантовых орбит и формулы для определения спектральных линий /1913/.
2.1. Квантово–механическая модель атома.
Современная квантово-механическая теория строения атома складывалась
постепенно. Делались новые открытия, совершенствовался математический
аппарат и, соответственно, выкристаллизовывалась модель атома. Современная
квантово-механическая теория гласит, что атом любого элемента имеет сложную
структуру. Положительная часть атома /положительный заряд/ сосредоточена в
ядре. Отрицательную часть составляют электроны, которые находятся в
беспрерывном движении.
2.1.1. Строение ядра. Протонно–нейтронная теория.
Ядро атома, открытое в 1911 году Розерфордом, имеет сложную структуру.
Основными частицами, входящими в состав любого ядра, являются протоны и
нейтроны.
Протон /обозначается ¦р/ – элементарная частица, входящая в состав ядер
всех атомов и имеющая массу, равную массе ядра атома водорода /1,008
а.е.м./ и заряд по величине равный заряду электрона, но противоположный по
знаку /+1/.
Нейтрон /обозначается 10n/ – элементарная частица, обладающая массой
близкой к массе протона /1,00866 а.е.м./, но не несущая электрического
заряда /электронейтральная/.
Теория строения ядра атома, предложенная в 1932 году нашими
исследователями Иваненко и Гапоном и немецким ученым Гейзенбергом названа
протонно–нейтронной теорией ядра. Согласно этой теории:
–ядро атома состоит из нуклонов /так названы в сумме протоны и нейтроны/;
–суммарное число протонов в ядре /Np=?¦р/ обуславливает величину
положительного заряда ядра /Zя/. От него зависит число электронов в
электронейтральном атоме /Ne/ и порядковый номер в таблице Менделеева /Z/:
Z=Ne=Zя=Np;
–суммарное число нейтронов /Nn=?10n/ c cуммарным числом протонов /Np/ дают
величину массы ядра /А=Np+Nn/. Эту величину называют массовым числом /А/.
Массовое число А равно целому числу, наиболее близкому по значению к
атомной массе данного элемента Аэ;
–зная заряд ядра и массовое число можно определить количество протонов в
ядре:
Nn=А–Z;
–структура ядра атома может быть выражена следующей формулой:
| |  скачать работу |
Основы химии |
