Тема: Системные уровни организации материи

Целостность природы

Системность природы

Существование систем – как результат взаимодействий их компонентов

Аддитивные свойства систем (аддитивность)

Интегративные свойства систем (интегративность)

Совокупности, не являющиеся системами, например, созвездия (участки звёздного неба, содержащие группы звёзд с характерным рисунком) и др.

Иерархичность природных структур как отражение системности природы: структуры данного уровня входят как подсистемы в структуру более высокого уровня, обладающую интегративными свойствами

Взаимосвязь системных уровней материи: физического, химического, биологического, социального

Редукционизм и витализм как примеры несистемного подхода к взаимоотношениям системных уровней организации материи

Иерархические ряды природных систем:

- физических (фундаментальные частицы — составные элементарные частицы — атомные ядра — атомы — молекулы — макроскопические тела)

- химических (атом — молекула — макромолекула – вещество)

- астрономических (звёзды с их планетными системами — галактики — скопления галактик — сверхскопления галактик)

 

Тема: Структуры микромира

 
            Элементарные частицы

Фундаментальные частицы – по современным представлениям, не имеющие
внутренней структуры и конечных размеров (например, кварки, лептоны)

Частицы и античастицы

Принцип Паули

Классификация элементарных частиц:

-по участию в фундаментальных взаимодействиях: лептоны, адроны

- по времени жизни: стабильные (протон, электрон, нейтрино), нестабильные (свободный нейтрон) и резонансы (нестабильные короткоживущие) 

- по зарядам (электрическому, цветовому, гравитационному – масса)

 - по спину: бозоны (с целочисленным спином — фотон, мезоны) и фермионы (с полуцелым спином — все лептоны, кварки, барионы), подчиняющиеся принципу Паули

Бозонная природа частиц-переносчиков фундаментальных взаимодействий

Вещество как совокупность устойчивых фермионных структур (кварки — нуклоны — атомные ядра — атомы с их электронными оболочками) 

       Размеры и масса ядра в сравнении с атомом

Виртуальные частицы 

Физическое поле как совокупность реальных и виртуальных частиц

Физический вакуум как наинизшее по энергии состояние физических полей, в котором отсутствуют реальные частицы

 

Тема: Процессы в микромире

Взаимопревращения элементарных частиц (распады, рождение новых частиц при столкновениях, аннигиляция)

Возможность любых реакций элементарных частиц, не нарушающих законов сохранения (энергии, заряда и т.д.)

Естественная радиоактивность — явление самопроизвольного распада атомных ядер, его вероятностный характер

Основные виды радиоактивного распада: альфа- и бета-распады, деление

Энергия связи ядра (дефект массы)

Выделение энергии при радиоактивном распаде

Цепная реакция деления ядер (исходные ядра à дочерние ядра + нейтроны à деление других ядер, стимулированное образующимися нейтронами)

Реакции синтеза легких атомных ядер

Выделение энергии в реакциях ядерного синтеза в сравнении с реакциями деления ядер

Термоядерные реакции, необходимые для них условия (чрезвычайно высокие температура и давление)

Естественные термоядерные реакторы – звёзды

      Энергия связи нуклонов в ядре в сравнении с энергией связи электронов в атоме

 

Тема: Химические системы

       Атом

Изотопы

Невозможность классического описания поведения электронов в атоме

Дискретность электронных состояний в атоме

Организация электронных состояний атома в электронные оболочки

Переходы электронов между электронными состояниями как основные атомные процессы (возбуждение и ионизация)

Химический элемент

Молекула

Вещества: простые и сложные (соединения)

Понятие о качественном и количественном составе вещества

Катализаторы

Биокатализаторы (ферменты)

Полимеры

Мономеры

Периодический закон Д. И. Менделеева

       Периодическая система как графическое отображение периодического закона: периоды (физический смысл номера периода), группы (физический смысл номера группы)

 

Тема: Реакционная способность веществ

Химический процесс

Тепловые эффекты процессов (экзо-, эндотермические)

Понятие о химической кинетике

Факторы, влияющие на реакционную способность веществ: влияние концентрации - закон действующих масс

Факторы, влияющие на реакционную способность веществ: влияние температуры -правило Вант-Гоффа

Энергия активации (энергетический барьер реакции)

Факторы, влияющие на реакционную способность веществ: катализ

Понятие об автокатализе

Состояние равновесия и условия его смещения: принцип Ле Шателье