2015-05-26
2994
Изменения средней температуры Земли за последние 500 млн лет
Приматы — одна из старейших групп современных плацентарных млекопитающих. Эволюционная история приматов может быть прослежена примерно на 90 млн лет назад, когда приматообразные разделились на приматов и шерстокрылов. 85 млн лет назад сухоносые приматы отделились от мокроносых. Около 80 млн л.н. разошлись линии долгопятообразных и обезьянообразных, а лемурообразныеотделились от лориобразных. Останки древнейших приматов известны лишь изпалеоценовых и эоценовых отложений Северной Америки, Евразии и Африки(плезиадаписы, антрасимия, нотарктус, дарвиниус (Ида) и др). Только дляпургаториуса предполагается верхнемеловое время.
После глобального похолодания, когда около 30 млн лет назад, в раннемолигоцене, Антарктида начала покрываться льдом, приматы вымерли повсеместно кроме Африки, Америки и юга Азии. Одним из выживших был грифопитек — ископаемая обезьяна, жившая на территории современной Германии и Турцииоколо 16,5 млн лет назад, на 1,5 млн лет раньше, чем подобные виды появились в Африке. Возможно, первые человекообразные обезьяны также появились не в Африке, а в Евразии. С другой стороны, высказываются предположения, что предкигоминид мигрировали в Евразию из Африки около 17 млн лет назад, когда эти континенты некоторое время были соединены, прежде чем вновь разделились при расширении Средиземного моря. В начале миоцена (23.03 мл лет назад) климат снова стал тёплым, и они могли процветать в Евразии, после чего ареал одного из них,дриопитека, распространился из Европы или западной части Азии в Африку[5].
|
|
|
Возможно, что уцелевшая после климатических изменений тропическая популяция обезьян, хорошо представленная в слоях верхнего эоцена и нижнего олигоценаФайюмского оазиса в Египте (биретия, каранисия, сахарогалаго, протеопитек, египтопитек, катопитек и др.), дала начало всем ныне существующим приматам — лемурамМадагаскара, лори Юго-Восточной Азии, африканским галаго, широконосым обезьянам Нового Света и узконосым обезьянам Старого Света (человекообразные обезьяныи мартышкообразные).
В раннем миоцене примитивные узконосые обезьяны Восточной Африки пережили длительный период видообразования. Среди выделяемых ныне видов и родов обезьян этой эпохи известны, в частности, камойяпитек, моротопитек, лимнопитек, проконсул, афропитек, кениапитек, чорорапитек, экваториус, отавипитек, ньянцапитек,викториапитек, дендропитек, все из Восточной Африки, а также ореопитек, который обитал в Италии около 9 млн лет назад и европейские — пиеролапитек, анойяпитек,дриопитек. При сравнении ДНК современных обезьян было показано, что гиббоны отделились от общего ствола гоминид ~ 18 млн лет назад, а орангутаны — около 14 млн лет назад. За исключением дендропитека останки ископаемых гиббонов науке неизвестны, и их происхождение остается неясным. Ископаемым прото-орангутаном считается сивапитек, обитавший в Азии около 12—10 млн лет назад и хорапитек из Таиланда.
|
|
|
Предполагается, что видами, близкими к общему предку горилл, шимпанзе и людей, были накалипитек из Кении и уранопитек с Балканского полуострова. По данныммолекулярной биологии, около 7 — 8 млн лет назад сначала гориллы, а потом и шимпанзе отделились от предков людей. ДНК шимпанзе на 98,4 % идентична человеческой. Из-за влажного климата тропических лесов, в кислых почвах которого кости плохо сохраняются, а также отчасти из-за невнимания исследователей, сосредоточенных преимущественно на поиске предков человека, ископаемых горилл и шимпанзе до сих пор практически не найдено.
В середине миоцена климат снова стал холоднее и засушливее, что спровоцировало новое массовое вымирание фауны. Однако гоминины, как и многие другие виды (антилопы, гиены, собаки, свиньи, слоны, лошади) пережили климатические изменения и сумели к ним адаптироваться. Их дальнейшая эволюция привела к образованию множества новых видов, из которых самыми древними сейчас считаются Sahelanthropus tchadensis (7 млн лет назад) и Orrorin tugenensis (6 млн лет назад). За ними, в частности, последовали:
Ardipithecus (5.8-4.4 млн лет назад), с видами Ar. kadabba и Ar. ramidus;
Australopithecus (4-2 млн лет назад), с видами Au. anamensis, Au. afarensis, Au. africanus, Au. bahrelghazali и Au. garhi;
Paranthropus (3-1.2 млн лет назад), с видами P. aethiopicus, P. boisei и P. robustus;
Kenyanthropus (3 млн лет назад), вид Kenyanthropus platyops
Homo (от 2 млн лет назад), с видами Homo habilis (или Australopithecus habilis), Homo rudolfensis, Homo ergaster, Homo georgicus, Homo antecessor, Homo cepranensis, Homo erectus, Homo heidelbergensis, Homo rhodesiensis, Homo neanderthalensis, Homo sapiens idaltu, Homo sapiens sapiens, Homo floresiensis.
15 Эволюционное учение Дарвина
| Ч. Дарвин доказал, что огромное многообразие видов, населяющих Землю, образовалось благодаря постоянно возникающим в природе разнонаправленным наследственным изменениям и естественному отбору. Способность организмов к интенсивному размножению, и одновременное выживание немногих особей привели Дарвина к мысли о наличии между ними борьбы за существование, следствием которой является выживание организмов, наиболее приспособленных к конкретным усповиям среды и вымиранию неприспособленных. |
| Движущие силы эволюции: |
|
| Образование новых видов начинается в популяциях, насыщенных постоянно возникающими мутациями, которые при свободном скрещивании приводят к изменениям генотипов и фенотипов. Изменение условий существования ведет к расхождению признаков среди особей данной популяции, к дивергенции. Исходная популяция образует группу форм, имеющих различную степень отклонений признаков. Отдельные организмы с измененными признаками способны осваивать новые места обитания, увеличивать свою численность. При движущем отборе наибольшие возможности выжить и оставить плодовитое потомство имеют особи с крайними, контрастными отклонениями. Промежуточные формы больше контактируют и быстрее вымирают. Так в исходной популяции возникают новые фуппы особей, из которых вначале образуются новые популяции, а затем, при последующей дивергенции, новые подвиды и виды. Принцип дивергенции объясняет происхождение многообразия жизненных форм. |
| Согласно общепринятой классификации, систематической единицей живых организмов является вид. |
| Вид - это группа особей, сходных по строению, происхождению и характеру физиологических процессов; свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство. Особи одного вида имеют одинаковые приспособления к жизни в определенных условиях. Любой вид, состоящий из одной или нескольких популяций, представляет собой единое целое. Целостность достигается связями между особями вида: заботой о потомстве, общением через различные сигналы, совместной защитой от врагов, скрещиванием. Целостность достигается и биологической изоляцией - обособленностью от других видов (особи разных видов, как правило, не скрещиваются). Все это характеризует вид как надорганизменную систему. |
| Критерии вида: |
|
16 Уровни организации материи
|
|
|
|
|
|
Философское понятие о материи отражает ее основное свойство – быть объективной реальностью, существовать вне нашего сознания - и ориентирует конкретно-научные дисциплины на познание неисчерпаемых ее свойств, на познание ее строения и структуры.
В основе современных научных представлений о строении материи лежит идея о сложной системной организации ее. Система (от греч. – целое, составленное из частей) – это совокупность элементов, которые своими отношениями и связями образуют определенную целостность, единство. Целостность как системообразующий признак представляет собой принципиальную несводимость свойств системы к сумме свойств составляющих ее элементов и зависимость каждого элемента от его места в системе. Практически каждый объект может быть представлен как система. Любая материальная система взаимодействует с целым рядом других систем и в ходе этого взаимодействия ее свойства меняются. Но некоторые свойства систем сохраняются при любых изменениях, и это является условием существования данной системы, условием сохранения ее структуры.
Любой материальный объект как система уникален и неповторим, но некоторые объекты, обладающие общими признаками структуры, можно объединить в определенные классы, виды, уровни, в свою очередь связанные друг с другом.
Окружающий нас материальный мир можно представить как специфически различающиеся, но генетически связанные неорганическую, органическую (живую) и социально организованную материю. В каждой из них, в соответствии с современным уровнем развития науки, следует выделить структурные уровни, качественно отличающиеся друг от друга и подчиняющиеся своим особым законам.
В неживой природе: 1) субмикроэлементарный, 2) микроэлементарный, 3) ядерный, 4) атомарный уровни и соответствующие им поля, 5) молекулы, в своей совокупности образующие микромир или атомный уровень организации неживой материи; 6) макромир, представляющий собой совокупность твердых, жидких и газообразных тел и явлений, или суператомный уровень организации неорганической материи; 7) планетарные системы; 8) звезды, галактики и системы галактик; 9) Метагалактики и 10) Вселенная, мир – мегамир в целом. Объекты микро-, макро- и мегамиров представляют собой вещественные формы организации материи (включая и антивещество), обладающие массой покоя. К невещественным формам материи относятся различные поля. Невещественным формам материи присуща не масса покоя, а так называемая масса движения, определяемая энергией соответствующих частиц, с которыми они неразрывно связаны различными взаимопревращениями. Изученное и известное убедительно доказывает справедливость диалектико-материалистического учения о материальном единстве мира, о взаимосвязи и взаимообусловленности различных видов материи, о неисчерпаемости материи вширь и вглубь, о ее качественной специфике.
Современный уровень научных знаний позволяет сделать вывод, что на определенном этапе развития Метагалактики в некоторых планетарных системах могут создаться условия для возникновения из молекул неживой природы явлений органического живого мира. В живой материи можно выделить: 1) нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) и белки как системы доклеточного уровня; 2) клетки и одноклеточные организмы; 3) многоклеточные организмы (растения и животные); 4) популяции; 5) виды; 6) биоценозы; 7) биосфера.
На определенном этапе развития в биосфере возникают особые популяции животных, которые благодаря орудийной деятельности превращают биологические формы жизни в социально организованную материю. В рамках биосферы начинает развиваться принципиально новый тип материальной системы – человеческое общество. В социально организованной сфере материального мира формируются структурные уровни: 1) человек; 2) семья; 3) производственный коллектив; 4) социальные группы, включающие и исторические формы, и общности людей; 5) классы; 6) государства; 7) союзы государств; 8) общество в целом, человечество.
Материалистический монизм видит единство мира в его материальности и при этом подчеркивает качественное многообразие материального мира.
Важнейшие доказательства материального единства мира дают науки о неорганической материи: физика, химия, астрономия, математика, геология, доказывающие однотипность строения веществ земного и неземного происхождения, одинаковый химический состав земного и космического вещества, подчиненность движения космических тел законам, действующим и на Земле, и др. Науки о живой природе доказали единство растительного и животного мира, связь человеческого общества с природой, живой и неживой. Социология открыла законы, которым подчиняются все формы общественной жизни. Да и сама философия, изучая наиболее общие законы, которые проявляют себя и в природе, и в обществе, и в человеческом мышлении, доказывает их единство.
С точки зрения диалектико-материалистической философии материальное единство мира проявляется: в несотворимости и неуничтожимости материи; в единстве важнейших свойств, присущих различным видам материи (движение в пространстве и во времени, объективность существования, сохранение и т.д.); во взаимной связи и взаимопревращениях различных материальных систем; в генетической связи и взаимозависимости живой и социально организованной материи на основе эволюции неживой материи; в подчинении всех форм бытия диалектическим закономерностям.
Таким образом, мир един, вечен и бесконечен, в мире не существует ничего, что не было бы движущейся материей или что не было бы ею порождено. Материя проявляет себя только через качественно специфические виды, каждому из которых соответствует своя форма движения и пространственно-временная организация.
Предлагаемые идеи являются развитием системно-структурного подхода к рассмотрению материальной действительности известной под названием концепция уровней организации материи. Согласно основным положениям этой концепции образом материальной действительности служит иерархическая лестница уровней (форм) организации. Однако согласия по количеству и границам уровней нет, как нет и четких критериев определяющих каждую из организаций. На решение данных проблем и направлена предлагаемая концепция.
Предполагается что всего существует четыре уровня организации, которые если их расположить в порядке их иерархической соподчиненности выглядит так:
физический→химический→биологический→психологический
• Наиболее «простые» известные нам материальные объекты – элементарные частицы. Они являются проявлениями первой материальной организации – физической организации. Дальнейшее усложнение материи связано с первым поколением элементарных частиц – кварки и лептоны первого поколения;
• Появляется новая конструкция – атом, состоящая из ядра и электронной оболочки, которая присутствует в любых других материальных объектах, стоящих выше по иерархической лестнице организаций, чем элементарные частицы. Таким образом, эта конструкция (ядро-оболочка) является новым инвариантом и новым типом организации, которую называют химической. Дальнейшее усложнение материи связано с образованием вещества (атомарного и молекулярного). При рассмотрении химического мы обнаруживаем похожую ситуацию, как и при рассмотрении физических объектов – из множества химических элементов выделяется класс так называемых органогенов и, прежде всего, углерод, на основе которых возможно дальнейшее усложнение материи;
• Возникает органическая материя. Опять появляется инвариант, присутствующий во всех более организованных объектах – макромолекула ДНК (РНК) и белки с механизмом биосинтеза белков на матрице ДНК и размножения, в основе которых лежат специфические отношения мономеров этих макромолекул. То есть мы получаем следующий тип организации материи – биологический. Отношения в биологических объектах базируются (организуются), в конечном счете, на сформулированных выше отношениях органических молекул. Появляется огромное разнообразие живых организмов, обусловленное различным генетическим составом. В данном случае опять же из всего многообразия генетического состава живых организмов только на основе генетического состава человека возможно возникновение новой организации. Возникает последний тип организации материи – психологическая организация являющаяся материальной организацией человека. Человек резко отличен от всех других живых организмов и является новым типом организации материи, он выделяется появлением нового инварианта материальных отношений.
В основе такого деления лежит представление об организации как об определенных отношениях последовательно возникающих в результате эволюции материи.
Модельными отношениями являются отношения биологической организации которые задаются следующим образом:
Основными процессами организующими биологические процессы являются процессы синтеза полипептидов и репликации молекулы ДНК. В их основе лежат комплементарные отношения четырех видов нуклеотидов и механизм реализации генетического кода в пространственно-хиральной среде. Эти отношения и являются биологической организацией и присуще любому живому существу являясь инвариантом живого.
Сравнивая отношения биологической организации с с отношениями формирующими химические объекты – атомы мы обнаруживаем удивительную их похожесть, аналогичность. Действительно, в случае атома имеем аналог молекулы ДНК – ядро атома, в котором «мономерами» являются кварки, только их уже два вида, а не четыре как в живом организме и аналог генетического кода, своего рода химический код заключающийся в сопоставлении протону электрона, но только в этом случае материальная среда не пространственно-, а зарядово-хиральна. Что примечательно, в случае химической организации как и в случае биологической организации при реализации кода сопоставление идет тройкам мономеров: в случае биологической организации трем нуклеотидам сопоставляется одна аминокислота, а в случае химической – трем кваркам (протону) – электрон. Интересно что в случае атома тоже есть незначащие области ядра – нейтроны аналогично незначащим областям молекулы ДНК.
Сопоставление двух организаций следующих в иерархии одна за другой позволяет сформулировать отношения организации в абстрактной форме.
Предлагается что количество мономеров и их отношения в ДНК и ядре атома задается формулой
Н = 2м,
Где Н – количество мономеров
м – характеристика отношений мономеров
химическая организация задается при м=1, т. е. Н=2 – два вида мономера
биологическая организация задается при м=2, т. е. Н=4 – четыре вида мономера
м=2 в случае биологической организации задает комплементарные отношения вытекающие из осуществления процесса организации в два этапа: А—Т Т—А
м=1 в случае химической организации совпадает с тем что в атомах нет процессов размножения. Одной из интерпретаций одноэтапности химической организации может представление кварков как «струны» в современной теоретической физике.
Как известно, приведенная формула Н = 2м, является формулой теории кодирования для двоичного кода длины м, кодирующего М сообщений. То есть интерпретируя ее в рамках теории материальной организации мы фактически выявили дискретную информационную составляющую организации материи.
В теории кодирования известна геометрическая интерпретация двоичных кодовых отношений: при этой интерпретации каждой вершине м-мерного куба сопоставляется одно из Н слов длины м
Посредством увеличения длины кодового слова до м мы можем закодировать м-мерный единичный куб.
Данное представление двоичного кода подводит фундаментальную основу под теорию организации материи, позволяет интерпретировать так называемый генетический код и аналогичные отношения других организаций как задание координационных отношений.
Действительно, для определения положения точки в пространстве необходимо задание трех координат. Предполагается что организация моделирует этот фундаментальный процесс. Для кодирования всего трехмерного пространства необходимо три кодовых слова, что соответствует тройкам мономеров при реализации «генетического и химического кодов». Сопоставление тройкам мономеров-сообщений аминокислоты в случае биологической организации и электрона в случае химической моделирует сопоставление каждой точке пространства троек координат.
Другими словами, формирование мономеров-сообщений предстает как информации в дискретной форме (аналог чисел), а реализация генетического, химического кодов как передача информации в аналоговой форме. Понимание информации как моделирование координатных отношений позволяет объяснить и формирование хиральности организационных отношений (в химической - зарядовой, в биологической – пространственной). Известно что система координат может быть либо в правой, либо в левой форме. Соответственно используется либо та либо другая. Организация моделирует систему координат и соответственно моделирует и это свойство в зависимости от среды формирования организации. В случае химической организации эта среда – зарядовая соответственно хиральность зарядовая С, в случае биологической – пространственной отношение молекул соответственно хиральность пространственная Р.
Мы задали и описали пока только две организации. Данные представления позволяют органично включить в описание и две другие организации – физическую и психологическую.
В формуле неинтрпретированы только два параметра м=0 и 3. Значение м›3 не реализкется поскольку моделируется трехмерное пространство и значение м=3 является конечным и характеризует последнюю материальную организацию – психологическую. Значение м=0 характеризует первую материальную организацию – физическую.
Охарактеризуем эти две «крайние» организации.
Физическая организация на данный момент самая трудная для интерпретации.. в ней должны быть «ядро» и «оболочка». Кандидатом на это отношение «ядро-оболочка» является корпускулярно-волновой дуализм элементарных частиц. Мономеры и тройки мономеров участвующие в «физическом коде» указать пока не представляется возможным. Может быть выражением наличия данных отношений является дробность заряда кварков, кратная 1/3. Замечательна возможность включения оставшихся симметрий СРТ и Т (временная) в представления о хиральности процесса организации. В случае физической организации предполагается что процесс СРТ-хирален.
Психологическая организация интерпретируется следующим образом: Ее база – это гены (кластеры генов) и их продукты транскрипции и трансляции (далее просто – продукты), которые являются биологическими элементами и возможность установления биологической связи – регуляция транскрипции и трансляции. Основными кирпичиками психологической организации являются ядерные хромосомы (комплексы хромосом) с продуктами – аналоги нуклеотидов и хромосомы митохондрий и их продукты – аналоги аминокислот. То есть это фактически взаимодействие биологических элементов посредством биологической связи. Новая же материальная организация – психологическая является аналогом отношений комплементарности нуклеотидов – в случае ядерных хромосом и аналогом генетического кода, своего рода психологический код – отношения между хромосомами ядра и их продуктов и хромосомами митохондрий и их продуктов. Для психологической организации м=3, т. е. Н=8. Предполагается что эта численная характеристика комплексов хромосом клеток человека. Известно, что каждый вид характеризуется свойственным только ему количеством хромосом. У человека гаплоидный набор составляет 23 хромосомы, но с учетом того что половые хромосомы различны, то 24 разных хромосомы. 24 кратно 8: 24=8*3.интересно отметить что в такой роли различия мужских и женских хромосом можно усмотреть возможность в дальнейшем объяснить различия мужской и женской психик. В пользу этих предположений роли хромосом клеток человека говорит и то, что многие психические аномалии человека связаны с изменением числа хромосом и прочими их преобразованиями. Далее, в биологической организации участвуют не все атомы, а вполне определенные, в определенных пропорциях и в пространственных положениях друг относительно друга. Так и в случае психологической организации генетический состав и взаимодействия между хромосомами должны быть не любыми, а вполне определенными. То есть это будет не любой организм, вполне определенный у которого определенный кариотип и генетический состав с определенной системой регуляции. Таким живым организмом является человек. Далее, элементарной биологическим организмом является клетка и состоит не только из ДНК и пептидов, но и из матрикса (протоплазмы) и множества других веществ. Так и в случае человека (психологической организации) мы имеем локализацию психических функций в нервной ткани, а аналогом протоплазмы является вся остальная сома человека. Предполагается что в процессе реализации психологического кода также соблюдается осмысленность только троек сообщений и хиральность материи. У нас осталась только неиспользованная симметрия – временная Т и представляется что в случае психологической организации процесс организации Т-хирален.
УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ И ЭВОЛЮЦИЯ
Приведенная концепция уровней организации материи позволяет сформулировать костяк картины глобальной эволюции.
Физическая реальность предстает как изначальная организованная реальность.
«Большой взрыв» рождения Вселенной – это возникновение химической организации и начало химической эволюции происходящее через формирование галактик, звезд в которых происходит атомов тяжелых элементов, планет на которых создаются условия для молекулярной эволюции.
Возникновение жизни на Земле и формирование Биосферы – своеобразный «большой взрыв» формирующий биологическую организацию. Биологическая эволюция происходит в рамках Биосферы и идет в направлении формирования психологической организации – человека. Приведенная ранее теория организации позволяет понять общую направленность биологических эволюционных процессов: образование эукариот как путь к формированию отношений «психологического кода» и эволюция многоклеточных (регуляторных систем) как путь к формированию отношений Психологических мономеров-сообщений. Концепция вида приобретает фундаментальное значение поскольку именно видообразование приводит к возникновению психологической организации – человека. Ведь человек разумный – это вид, а общество биологически является огромной популяцией. Именно видовые характеристики (кариотип, генетический состав) приобретают определяющее значение для возникновения психологической организации. Возникновение разумного человечества является последним «большим взрывом» в рамках глобальной эволюции жизнедеятельность которого происходит в рамках огромной популяции – общества.
Таким образом, абстрактная формулировка сущности организации материи изложенная выше позволяет дать и общую целевую направленность глобального эволюционного процесса: эволюция как формирование все более полных координационных отношений.
В14 Учение о биосфере Вернадского
Биосфера, согласно учению академика В.И. Вернадского, представляет собой наружную оболочку Земли, включающую все живое вещество и область его распространения (среду обитания). Верхняя граница биосферы — защитный озоновый слой в атмосфере на высоте 20—25 км, выше которого жизнь невозможна ввиду воздействия ультрафиолетового излучения. Нижней границей биосферы являются: литосфера до глубины 3—5 км и гидросфера до глубины 11—12 км (рис. 1.3).
Рис 1.3. Строение биосферы (по В.И. Вернадскому)
Компоненты биосферы: атмосфера, гидросфера, литосфера — выполняют важнейшие функции по обеспечению жизни на Земле.
Биосфера возникла около 4,5 млрд лет назад и прошла несколько этапов эволюционного развития: от первоначального круговорота органического вещества к биологическому круговороту — непрерывному обмену веществом и энергией между живыми организмами и окружающей средой в течение всей жизни организмов и после их смерти.
Важнейшими компонентами биосферы являются:
• живое вещество (растения, животные, микроорганизмы);
• биогенное вещество органического происхождения (уголь, торф, почвенный гумус, нефть, мел, известняк и др.);
• косное вещество (горные породы неорганического происхождения);
• биокосное вещество (продукты распада и переработки горных пород живыми организмами).
По В.И. Вернадскому, живое вещество является носителем свободной энергии биосферы и связано с неживым веществом биогенной миграцией атомов. Биомасса сухого вещества живых организмов Земли, включающих около 500 тыс. видов растений и 1,5 млн видов животных, чрезвычайно велика и составляет, примерно, 2,4232*1012 т. Ежегодный прирост живого вещества на Земле составляет около 8,8*1011 т. Через эти живые организмы прошло большое количество элементов верхней части литосферы, атмосферы и гидросферы.
Важным во взаимоотношениях организмов является пищевой — трофический фактор (от греч. trophe — пища). Первичное органическое вещество создают зеленые растения {продуценты — производители), используя солнечную энергию. Они потребляют углекислый газ, воду, соли и выделяют кислород.
Потребителей (консументов) можно разделит на два порядка:
I — организмы, питающиеся растительной пищей;
II — организмы, питающиеся животной пищей.
Редуценты (восстановители) — организмы, питающиеся разлагающимися организмами, бактерии и грибы. Здесь особенно велика роль микроорганизмов, до конца разрушающих органические остатки и превращающих их в конечные продукты (минеральные соли, углекислый газ, воду, простейшие органические вещества), поступающие в почву и вновь потребляемые растениями.
Все животные и растения избирательны к составу пищи в зависимости от необходимости в тех или иных минеральных элементах. Животные и растения — необходимые факторы среды по отношению к другим животным и растениям, они взаимно необходимы.
Любой организм приспособлен к существованию в достаточно узких пределах изменения условий окружающей среды, причем выход параметров среды за сложившиеся границы влечет за собой угнетение жизнедеятельности данного вида или его гибель. Границы распространения организма (ареал) обусловлены соблюдением необходимых требований данного организма к условиям (факторам) среды. Каждый вид занимает то место, которое обусловлено его требованиями к территории, пище, воспроизводству и другими функциями организма. Эта совокупность параметров среды для обитания вида, место, занимаемое им в биосфере, называется экологической нишей. Все факторы в экологической нише взаимосвязаны: изменение одного из них влечет за собой изменение других.
Способность живых организмов адаптироваться к факторам среды характеризуется экологической валентностью, или пластичностью.
Живые организмы находятся в постоянном взаимодействии с окружающей средой, состоящей из множества меняющихся во времени и пространстве явлений, условий, элементов, называемых экологическими факторами среды. Это любые условия окружающей среды, оказывающие длительное или кратковременное влияние на живые организмы, реагирующие на эти влияния приспособительными реакциями. Они делятся на абиотические (факторы неживой природы) и биотические (факторы живой природы). Принятый сегодня вариант классификации экологических факторов среды представлен в табл. 1.2.
Таблица 1.2
Классификация экологических факторов среды
| Абиотические | Биотические |
| Климатические: свет, температура, влага, движение воздуха, давление | Фитогенные: растительные организмы |
| Эдафогенные («эдафос» — почва): механический состав, влагоемкость, воздухопроницаемость, плотность | Зоогенные: животные |
| Орографические: рельеф, высота над уровнем моря, экспозиция склона | Микробиогенные: вирусы, простейшие, бактерии, риккетсии |
| Химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность и состав почвенных растворов | Антропогенные: деятельность человека (в том числе строительная) |
Характеристики основных абиотических факторов, которые необходимо учитывать при реставрации памятников архитектуры, приведены в Приложении 1.1. Это состав атмосферы; соотношение баллов 12-ти бальной сейсмической шкалы с магнитудой землетрясений; сейсмическая шкала; шкала силы ветра.
Биотические экологические факторы определяют взаимоотношения организмов. Указанные факторы в этом случае называют трофическими, т.е. пищевыми.
Экологические факторы под действием вновь полученных химических веществ, которых нет в природе, и техногенных компонентов, созданных человеком, сильно изменены. Появляются вещества-загрязнители, что приводит к нарушению сапрофитного (поддерживающего равновесие в экосистеме) взаимодействия в природной среде. Это часто сопровождается гибелью животных, растений, приводит к нарушению функций, гибели всего живого и опустыниванию земли. Преобладающими видами в микробиоте становятся патогенные микроорганизмы, которые можно отнести к биологическим загрязнителям. Негативно изменяется состав атмосферы, повышается агрессивность подземных и грунтовых вод. На планете наблюдаются потепление, нарушение озонового слоя, учащаются кислотные дожди.
Все перечисленные факторы оказывают влияние не только на живые организмы (в том числе и человека), но и на памятники, и неучет даже одного из них может сказаться на качестве реставрации и даже привести к гибели памятника.
Живые организмы в природе существуют в виде популяций — исторически сложившихся естественных совокупностей особей данного вида, связанных взаимоотношениями и адаптацией в условиях определенного района или иного места обитания (биотопа). В естественных природных условиях численность и плотность популяции неслучайны, они определяются регулирующими (управляющими) экологическими факторами. Способность среды поддерживать нормальную жизнедеятельность организма или популяции называется емкостью экосистемы.
Экологическая система (экосистема) — это совокупность взаимосвязанных и взаимозависимых совместно обитающих различных видов организмов и условий их существования. В экосистеме связаны биоценоз (сообщество совместно живущих организмов) и биотоп (среда обитания). Основные типы природных экосистем на Земном шаре перечислены на рис. 1.4.
Рис. 1.4. Основные типы природных экосистем
Академик В.Н. Сукачев предложил понятие биогеоценоз (от греч. биос — жизнь, Гея — Земля, ценоз — общий) — природная система живых организмов и окружающей их абиотической среды, связанная обменом — веществами, энергией и информацией. Сейчас термины «экосистема» и «биогеоценоз» принято считать практически синонимами.
В состав биогеоценоза входят:
• растительный компонент (фитоценоз);
• животный компонент (зооценоз);
• микроорганизмы (микробиоценоз);
• почва и почвенно-грунтовые воды, во взаимодействии с растительным, животным компонентами и микроорганизмами образующие эдафотоп;
• атмосфера, которая, взаимодействуя с другими компонентами, образует климатоп;
• неживая природа, представляющая собой косное вещество — экотоп.
Таким образом, биогеоценоз — пространственно обособленная, целостная элементарная единица биосферы, все компоненты которой тесно связаны между собой. Основными компонентами биогеоценоза являются три группы организмов — растения, животные и микробы, с помощью которых вещества движутся от одного компонента к другому, отражая известную общую закономерность круговорота веществ в природе.
Экологические компоненты биогеоценоза (или ландшафта, или средообразующие компоненты) в экологии рассматриваются как основные материально-энергетические составляющие экологических систем. К ним, по Н.Ф. Реймерсу (рис 1.5.), относятся: энергия, газовый состав (атмосфера), вода (жидкая составляющая), почвосубстрат, автотрофы-продуценты (растения) и организмы — гетеротрофы (консументы и редуценты). Сегодня к этому перечню экологических компонентов прибавляют информацию.
Рис. 1.5. Экологические компоненты (по Н.Ф. Реймерсу)
Экологические компоненты обеспечивают круговорот веществ и закономерное прохождение потока энергии в биосфере. Энергия Солнца, попадая на растения, создает предпосылки для осуществления фотосинтеза и создания органического вещества с привлечением газов атмосферы и минеральных веществ из почвосубстрата. Органическое вещество растений потребляется животными и паразитическими растениями и, как растительное, так и животное, оно вновь разлагается после смерти микроорганизмами (редуцентами) на простые соединения (соли и газы), возвращающиеся, таким образом, в атмосферу и почвогрунты. Так поддерживается равновесие в системе и происходит замыкание цикла круговоротов в природе.
В то же время все экологические компоненты являются природными ресурсами, качество которых определяет качество жизни человека, а антропогенное нарушение взаимодействий между ними может это качество снизить.
В реальных экосистемах круговорот обычно бывает незамкнутым, так как часть веществ уходит за пределы экосистемы, а часть поступает извне. Но в целом принцип круговорота в природе сохраняется. Более простые экосистемы объединены в общую планетарную экосистему (биосферу), в которой круговорот веществ проявляется в полной мере — жизнь на Земле возникла миллиарды лет назад, и если бы не было замкнутого потока необходимых для жизни веществ, их запасы давно исчерпались бы и жизнь прекратилась.
Вмешательство человека отрицательно влияет на процессы круговорота. Например, вырубка лесов или нарушение процессов ассимиляции веществ растениями в результате загрязнений приводят к снижению интенсивности усвоения углерода. Избыток органических элементов в воде, возникающий под действием промышленных стоков, вызывает загнивание водоемов и перерасход растворенного в воде кислорода, что исключает возможность развития здесь аэробных (потребляющих кислород) бактерий. Сжигая ископаемое топливо, фиксируя атмосферный азот в продуктах производства, связывая фосфор в синтетических моющих средствах человек нарушает круговорот этих элементов.
Круговорот веществ в природе подразумевает общую согласованность места, времени и скоростей процессов, идущих на разных уровнях — от популяции до биосферы. Такую согласованность явлений природы называют экологическим равновесием; это равновесие подвижное, динамическое.
В экологической системе (без вмешательства человека) поддерживается равновесие, исключающее необратимое уничтожение тех или иных звеньев в трофических цепях. Человек в процессе своей деятельности постоянно воздействует на экосистему в целом, а также на ее отдельные звенья. Это может проявляться в виде введения в экосистему новых компонентов, в том числе загрязняющих веществ, либо уничтожения отдельных компонентов (отстрел животных, вырубка лесов и т.д.). Не всегда и не сразу эти воздействия ведут к распаду всей системы, нарушению ее стабильности. Но сохранение системы не означает, что она осталась неизменной. Система трансформируется, и оценить количество и направление возникших изменений крайне сложно.
Естественные регуляторы неспособны сохранить биоценоз при резких антропогенных воздействиях. За разрушением отдельных экосистем может последовать и разрушение биосферы в целом или существенное снижение ее продуктивности.
В результате производственной деятельности человека возник новый процесс обмена веществ и энергией между природой и обществом (при сохранении биологического обмена) — антропогенный обмен, который существенно изменяет общепланетарный круговорот веществ, резко ускоряя его. Антропогенный обмен отличается от биотического круговорота своей незамкнутостью, он носит открытый характер. На входе антропогенного обмена находятся природные ресурсы, а на выходе — производственные и бытовые отходы. Экологическое несовершенство антропогенного обмена заключается в том, что коэффициент полезного использования природных ресурсов, как правило, чрезвычайно низок, а отходы производства загрязняют природную среду. Более того, многие из них не разлагаются до природного состояния. Масштабы и скорость антропогенного обмена резко возрастают, вызывая заметное напряжение в биосфере.
На последнем этапе развития биосферы в мощную силу превратилась человеческая деятельность, необратимо и целенаправленно меняющая природную среду. Сформировалась биотехносфера — следствие социального и научно-технического развития человечества. Взаимоотношения между природой и человеком во многих случаях несбалансированы, ведут к угнетению окружающей среды (в частности, разрушению среды архитектурно-исторической), что может привести к деградации биосферы.
Сформированную строителями новую систему можно назвать природно-техногенной (ПТС). Процесс ее формирования, если он не откорректирован в соответствии с экологическими компонентами (другими словами, в соответствии с законами развития экосистемы), как правило, приводит к нарушению естествен-
ных взаимодействий в природной системе, в основном, за счет привнесения в нее «чуждых» компонентов, которые могут быть восприняты экосистемой как загрязнители. Недоучет этих взаимодействий при осуществлении строительной деятельности недопустим, так как он приводит к снижению качества строительства и ухудшает качество среды проживания.
Экологически необоснованная деятельность строителей и реставраторов наносит невосполнимый ущерб природному ландшафту и информационному компоненту экосистемы. Как отмечает Пруцын О.И., происходит разрушение архитектурно-исторической среды*: «Нарушается силуэтность пространственных композиций, гармоничная соподчиненность всего построения, ансамблевое единство. Силуэтность и пропорциональность, достигнутые в историческом периоде, необходимо полностью сохранить, ибо, благодаря классическим соотношениям они могут легко сочетаться с любой предстоящей застройкой».
Не следует забывать, что ландшафт — это всеобъемлющая и вневременная реальность, в которой существовал человек в доурбанистическую эпоху. Именно безукоризненное чувство ландшафта было присуще людям в прошлые века, когда постройки срастались с природным окружением. Архитектура прошлого и сегодня представляет собой школу мастерства зодчества и градостроительства на Руси. Уже начиная с XI в. власти города обязывали застройщиков соблюдать градостроительные правила и законы, регулирующие взаимосвязь между архитектурой и природой. На Руси с XI в. действовал византийский «Закон градский», записанный в кормчих книгах**. Среди его положений были, например, такие: «Только тогда здание можно увидеть по-настоящему, когда оно располагается на стройном месте. Прежде чем строить, осмотри внимательно местность. Выбери такое место, чтобы здание не мешало природе». Или такие: «...повелеваем, чтобы обновляющий ветхий двор не отнимал у соседа света и не лишал его их вида, не изменял первоначального образа»; «...не загораживай насильственно вида соседу, если он прямо видит море, стоя на своем дворе». И сегодня в строительной и реставрационной деятельности основополагающей должна стать «природная» логика.
На этапе развития разумного отношения к сохранению природы должно произойти постепенное превращение биотехносферы в ноосферу — сферу разума, которая, по В.И Вернадскому, является неизбежным и закономерным этапом развития биосферы.
Доказательством начала такого превращения является принятая ООН концепция «устойчивого развития», «устойчивого строительства», «устойчивой реставрации», напрямую связанная с понятием «устойчивость экологическая». Последняя подразумевает способность экосистемы сохранять свою структуру и функциональные особенности при воздействии внешних факторов. Нередко «устойчивость экологическая» рассматривается как синоним экологической стабильности.
Ниже рассмотрены основные понятия и требования, относящиеся к категории экологической устойчивости. Их понимание необходимо для решения актуальных задач природопользования в сферах строительной и реставрационной деятельности, создания комфортной среды проживания и определения стратегии деятельности в сфере «устойчивого развития», «устойчивого строительства», «устойчивой реставрации».
13Периодический закон и период. Система Менделеева
Периодический закон — фундаментальный закон природы, открытый Д. И. Менделеевым в 1869 году при сопоставлении свойств известных в то время химических элементов и величин их атомных масс.
Периодический закон был сформулирован Д. И. Менделеевым в следующем виде (1871): «свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса». [1]
С развитием атомной физики и квантовой химии Периодический закон получил строгое теоретическое обоснование. Благодаря классическим работам Й. Ридберга (1897),А. Ван-ден-Брука (1911), Г. Мозли (1913) был раскрыт физический смысл порядкового (атомного) номера элемента. Позднее была создана квантово-механическая модель периодического изменения электронного строения атомов химических элементов по мере возрастания зарядов их ядер (Н. Бор, В. Паули, Э. Шрёдингер, В. Гейзенберг и др.).
В настоящее время Периодический закон Д. И. Менделеева имеет следующую формулировку: «свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых ими простых веществ и соединений находятся в периодической зависимости от величины зарядов ядер их атомов».
Особенность Периодического закона среди других фундаментальных законов заключается в том, что он не имеет выражения в виде математического уравнения. Графическим (табличным) выражением закона является разработанная Менделеевым Периодическая система элементов.
Периодический закон универсален для Вселенной: как образно заметил известный русский химик Н. Д. Зелинский, Периодический закон явился «открытием взаимной связи всех атомов в мироздании».
В марте 1869 года русский химик Дмитрий Иванович Менделеев представил Русскому химическому обществу сообщение об открытии им Периодического закона химических элементов[6]. В том же году вышло первое издание менделеевского учебника «Основы химии», в котором была приведена его периодическая таблица. В ноябре 1870 года он доложил РХО статью «Естественная система элементов и применение её к указанию свойств неоткрытых элементов», в которой Менделеев впервые употребил термин «периодический закон» и указал на существование нескольких не открытых ещё элементов.
В 1871 году в итоговой статье «Периодическая законность химических элементов» Менделеев дал следующую формулировку Периодического закона: «свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса» [7]. Тогда же Менделеев придал своей периодической таблице вид, ставший классическим (т. н. короткопериодный вариант).
В отличие от своих предшественников, Менделеев не только составил таблицу и указал на наличие несомненных закономерностей в численных величинах атомных масс, но и решился назвать эти закономерности общим законом природы. На основании предположения, что атомная масса предопределяет свойства элемента, он взял на себя смелость изменить принятые атомные веса некоторых элементов и подробно описать свойства не открытых ещё элементов. Для предсказания свойств простых веществ и соединений Менделеев исходил из того, что свойства каждого элемента являются промежуточными между соответствующими свойствами двух соседних элементов в группе периодической таблицы (то есть сверху и снизу) и одновременно двух соседних элементов в периоде (слева и справа) (т. н. «правило звезды»).
Д. И. Менделеев на протяжении многих лет боролся за признание Периодического закона; его идеи получили признание только после того, как были открыты предсказанные Менделеевым элементы: галлий (Поль Лекок де Буабодран, 1875), скандий (Ларс Нильсон, 1879) и германий (Клеменс Винклер, 1886) — соответственно экаалюминий, экабор и экасилиций. С середины 1880-х годов Периодический закон был окончательно признан в качестве одной из теоретических основ химии.
[править]Развитие Периодического закона в XX веке
В начале XX века Периодическая система элементов неоднократно видоизменялась для приведения в соответствие с новейшими научными данными. Д. И. Менделеев иУ. Рамзай пришли к выводу о необходимости образования в таблице нулевой группы элементов, в которую вошли инертные газы[8]. Инертные газы явились, таким образом, элементами, переходными между галогенами и щелочными металлами. Б. Браунер нашёл решение проблемы размещения в таблице редкоземельных элементов, предложив в 1902 году помещать все редкоземельные элементы в одну ячейку; в предложенном им длинном варианте таблицы шестой период таблицы был длиннее, чем четвёртый и пятый, которые, в свою очередь, длиннее, чем второй и третий периоды.
Дальнейшее развитие Периодического закона было связано с успехами физики: установление делимости атома на основании открытия электрона и радиоактивности в конце концов позволило понять причины периодичности свойств химических элементов и создать теорию Периодической системы.
Для химии серьёзную проблему составляла необходимость размещения в Периодической таблице многочисленных продуктов радиоактивного распада, имеющих близкие атомные массы, но значительно отличающихся периодами полураспада. Т. Сведберг в 1909 году доказал, что свинец и неон, полученные в результате радиоактивного распада и отличающиеся по величине атомных масс от «обычных» элементов, химически им полностью тождественны. В 1911 году Ф. Содди предложил размещать химически неразличимые элементы, имеющие различные атомные массы (изотопы) в одной ячейке таблицы.
В 1913 году английский физик Г. Мозли установил, что корень из характеристической частоты рентгеновского излучения элемента (ν) линейно зависит от целочисленной величины — атомного номера (Z), который совпадает с номером элемента в Периодической таблице:
ν=R(Z-σ)²(1/m²-1/n²), где R — постоянная Ридберга, σ — постоянная экранирования.
Закон Мозли дал возможность экспериментально определить положение элементов в Периодической таблице.
Атомный номер, совпадающий, как предположил в 1911 г. голландский физик А. Ван ден Брук, с величиной положительного заряда ядра атома, стал основой классификации химических элементов. В 1920 году английский физик Дж. Чедвик экспериментально подтвердил гипотезу Ван ден Брука; тем самым был раскрыт физический смысл порядкового номера элемента в Периодической системе. Периодический закон получил современную формулировку: «Свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от зарядов ядер атомов элементов».
В 1921—1923 годах, основываясь на модели атома Бора-Зоммерфельда, представляющей собой компромисс между классическими и квантовыми представлениями, Н. Бор заложил основы формальной теории Периодической системы. Причина периодичности свойств элементов, как показал Бор, заключалась в периодическом повторении строения внешнего электронного уровня атома.
Были разработаны полудлинный (см. выше) и длинный варианты Периодической таблицы, состоящие из блоков, в которых внешние электронные орбитали атомов одинаковы по орбитальному квантовому числу (в упрощённом представлении — по форме). В химии орбитальные квантовые числа обозначаются буквами s, p, d и f. В s- блок входят щелочные и щёлочноземельные металлы, в d — переходные металлы, в f — лантаноиды и актиноиды, в p — остальные элементы. Термины лантаноиды и актиноиды были предложены профессором ЛГУ С. А. Щукаревым в 1948 году.
В середине XX века В. М. Клечковский эмпирически установил и теоретически обосновал правило, описывающее последовательность заполнения электронных орбиталей атомов по мере роста заряда ядра. В отличие от предыдущих подходов, это правило учитывает взаимодействие между электронами в атоме.
Система
Периоди́ческая систе́ма хими́ческих элеме́нтов (табли́ца Менделе́ева) — классификация химических элементов, устанавливающая зависимость различных свойств элементов от заряда атомного ядра. Система является графическим выражением периодического закона, установленного русским химиком Д. И. Менделеевым в 1869 году. Её первоначальный вариант был разработан Д. И. Менделеевым в 1869—1871 годах и устанавливал зависимость свойств элементов от их атомного веса (по-современному, от атомной массы). Всего предложено несколько сотен[1] вариантов изображения периодической системы (аналитических кривых, таблиц, геометрических фигур и т. п.). В современном варианте системы предполагается сведение элементов в двумерную таблицу, в которой каждый столбец (группа) определяет основные физико-химические свойства, а строки представляют собой периоды, в определённой мере подобные друг другу.
К середине XIX века были открыты 63 химических элемента, и попытки найти закономерности в этом наборе предпринимались неоднократно. В 1829 году Дёберейнеропубликовал найденный им «закон триад»: атомный вес многих элементов близок к среднему арифметическому двух других элементов, близких к исходному по химическим свойствам (стронций, кальций и барий; хлор, бром и иод и др.). Первую попытку расположить элементы в порядке возрастания атомных весов предпринялАлександр Эмиль Шанкуртуа (1862), который разместил элементы вдоль винтовой линии и отметил частое циклическое повторение химических свойств по вертикали. Обе указанные модели не привлекли внимания научной общественности.
В 1866 году свой вариант периодической системы предложил химик и музыкант Джон Александр Ньюлендс, модель которого («закон октав») внешне немного напоминала менделеевскую, но была скомпрометирована настойчивыми попытками автора найти в таблице мистическую музыкальную гармонию. В этом же десятилетии появились ещё несколько попыток систематизации химических элементов; ближе всего к окончательному варианту подошёл Юлиус Лотар Мейер (1864). Д. И. Менделеев опубликовал свою первую схему периодической таблицы в 1869 году в статье «Соотношение свойств с атомным весом элементов» (в журнале Русского химического общества); ещё ранее (февраль 1869 г.) научное извещение об открытии было им разослано ведущим химикам мира.
Д. И. Менделеев
По легенде, мысль о системе химических элементов пришла к Менделееву во сне, однако известно, что однажды на вопрос, как он открыл периодическую систему, учёный ответил: «Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг… готово».
Написав на карточках основные свойства каждого элемента (их в то время было известно 63, из которых один — дидим Di — оказался в дальнейшем смесью двух вновь открытых элементов празеодима и неодима), Менделеев начинает многократно переставлять эти карточки, составлять из них ряды сходных по свойствам элементов, сопоставлять ряды один с другим[2]. Итогом работы стал отправленный в 1869 году в научные учреждения России и других стран первый вариант системы («Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве»), в котором элементы были расставлены по девятнадцати горизонтальным рядам (рядам сходных элементов, ставших прообразами групп современной системы) и по шести вертикальным столбцам (прообразам будущих периодов). В 1870 году Менделеев в «Основах химии» публикует второй вариант системы («Естественную систему элементов»), имеющий более привычный нам вид: горизонтальные столбцы элементов-аналогов превратились в восемь вертикально расположенных групп; шесть вертикальных столбцов первого варианта превратились в периоды, начинавшиеся щелочным металлом и заканчивающиеся галогеном. Каждый период был разбит на два ряда; элементы разных вошедших в группу рядов образовали подгруппы.
Сущность открытия Менделеева заключалась в том, что с ростом атомной массы химических элементов их свойства меняются не монотонно, а периодически. После определённого количества разных по свойствам элементов, расположенных по возрастанию атомного веса, свойства начинают повторяться. Например, натрий похож на калий, фтор похож на хлор, а золотопохоже на серебро и медь. Разумеется, свойства не повторяются в точности, к ним добавляются и изменения. Отличием работы Менделеева от работ его предшественников было то, что основ для классификации элементов у Менделеева была не одна, а две — атомная масса и химическое сходство. Для того, чтобы периодичность полностью соблюдалась, Менделеевым были предприняты очень смелые шаги: он исправил атомные массы некоторых элементов (например, бериллия,индия, урана, тория, церия, титана, иттрия), несколько элементов разместил в своей системе вопреки принятым в то время представлениям об их сходстве с другими (например, таллий, считавшийся щелочным металлом, он поместил в третью группу согласно его фактической максимальной валентности), оставил в таблице пустые клетки, где должны были разместиться пока не открытые элементы. В 1871 году на основе этих работ Менделеев сформулировал Периодический закон, форма которого со временем была несколько усовершенствована.
Научная достоверность Периодического закона получила подтверждение очень скоро: в 1875—1886 годах были открыты галлий (экаалюминий), скандий (экабор) игерманий (экасилиций), для которых Менделеев, пользуясь периодической системой, предсказал не только возможность их существования, но и, с поразительной точностью, описал целый ряд физических и химических свойств.
В начале XX века с открытием строения атома было установлено, что периодичность изменения свойств элементов определяется не атомным весом, а зарядом ядра, равным атомному номеру и числу электронов, распределение которых по электронным оболочкам атома элемента определяет его химические свойства.
Дальнейшее развитие периодической системы связано с заполнением пустых клеток таблицы, в которые помещались всё новые и новые элементы: благородные газы, природные и искусственно полученные радиоактивные элементы. В 2010 году, с синтезом 117 элемента, седьмой период периодической системы был завершён, проблема нижней границы таблицы Менделеева остаётся одной из важнейших в современной теоретической химии[ источник не указан 414 дней ].
[править]Структура периодической системы
Наиболее распространёнными являются 3 формы таблицы Менделеева: «короткая» (короткопериодная), «длинная» (длиннопериодная) и «сверхдлинная». В «сверхдлинном» варианте каждый период занимает ровно одну строчку. В «длинном» варианте лантаноиды и актиноиды вынесены из общей таблицы, делая её более компактной. В «короткой» форме записи, в дополнение к этому, четвёртый и последующие периоды занимают по 2 строчки; символы элементов главных и побочных подгрупп выравниваются относительно разных краёв клеток.
Ниже приведён длинный вариант (длиннопериодная форма), утверждённый Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC) в качестве основного.
| Периодическая система элементов[3] | ||||||||||||||||||
| Группа → Период ↓ | ||||||||||||||||||
| 1 H | 2 He | |||||||||||||||||
| 3 Li | 4 Be | 5 B | 6 C | 7 N | 8 O | 9 F | 10 Ne | |||||||||||
| 11 Na | 12 Mg | 13 Al | 14 Si | 15 P | 16 S | 17 Cl | 18 Ar | |||||||||||
| 19 K | 20 Ca | 21 Sc | 22 Ti | 23 V | 24 Cr | 25 Mn | 26 Fe | 27 Co | 28 Ni | 29 Cu | 30 Zn | 31 Ga | 32 Ge | 33 As | 34 Se | 35 Br | 36 Kr | |
| 37 Rb | 38 Sr | 39 Y | 40 Zr | 41 Nb | 42 Mo | 43 Tc | 44 Ru | 45 Rh | 46 Pd | 47 Ag | 48 Cd | 49 In | 50 Sn | 51 Sb | 52 Te | 53 I | 54 Xe | |
| 55 Cs | 56 Ba | * | 72 Hf | 73 Ta | 74 W | 75 Re | 76 Os | 77 Ir | 78 Pt | 79 Au | 80 Hg | 81 Tl | 82 Pb | 83 Bi | 84 Po | 85 At | 86 Rn | |
| 87 Fr | 88 Ra | ** | 104 Rf | 105 Db | 106 Sg | 107 Bh | 108 Hs | 109 Mt | 110 Ds | 111 Rg | 112 Cn | 113 Uut | 114 Fl | 115 Uup | 116 Lv | 117 Uus | 118 Uuo | |
| 119 Uue | 120 Ubn | *** | ||||||||||||||||
| Лантаноиды * | 57 La | 58 Ce | 59 Pr | 60 Nd | 61 Pm | 62 Sm | 63 Eu | 64 Gd
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
 Сейчас читают про:
  6190 5919 |
