Вещества.
Вещества неорганические — это химические соединения, образуемые всеми химическими элементами (кроме соединений С – Н).
Неорганические вещества образуются на Земле и в космосе под воздействием природных физико-химических факторов. Известно около 300 тысяч неорганических соединений. Они являются основными частями литосферы, гидросферы и атмосферы Земли. В их состав могут входить атомы всех химических элементов, известных в настоящее время, в различных сочетаниях и количественных соотношениях. Кроме того, огромное количество неорганических веществ получают в научных лабораториях и на химических предприятиях искусственно. Все неорганические вещества делятся на поименованные классы неорганических соединений (со сходными свойствами).
Известно более ста химических элементов (классифицированных в таблице Менделеева). Из них образовалось более 10 млн. химических соединений или веществ.
Из них 96% соединений образованы из 6…8 элементов, основными из которых являются С и Н. Остальные химические элементы образовали неорганические соединения.
Вещества органические — это группа соединений С – Н с другими элементами (исключение - оксиды углерода, угольная кислота и ее соли считаются неорганическими соединениями).
Название "органические" эти соединения получили в связи с тем, что первые представители этой группы веществ были выделены из тканей организмов. Долгое время считалось, что подобные соединения нельзя синтезировать в пробирке, вне живого организма. Однако в первой половине XIX в. ученым удалось получить искусственно вещества, которые ранее извлекали только из тканей животных и растений или продуктов их жизнедеятельности: мочевину, жиры и сахара. Это послужило доказательством возможности искусственного получения органических веществ и началом новых наук — органической химии и биохимии.
Органические вещества обладают рядом свойств, отличающих их от неорганических веществ: они неустойчивы к действию высоких температур; реакции с их участием протекают медленно и требуют особых условий. При этом органические вещества – наиболее развитый класс соединений. Пища, топливо, многие лекарства, одежда — все это состоит из органических веществ. В настоящее время известно более 10 млн. органических соединений, имеющих природное происхождение, ряду органических веществ пока еще не найдена область практического применения.
К органическим соединениям относятся нуклеиновые кислоты, белки, углеводы, липиды, гормоны, витамины и др., играющие основную роль в построении и жизнедеятельности растительных и животных организмов.
Основу живого составляют шесть элементов: углерод, водород, кислород, азот, фосфор, сера, общая весовая доля которых в организмах составляет 97,4%. 12 элементов являются физиологически важными компонентами биосистем: натрий, калий, кальций, магний, железо, алюминий, кремний, хлор, медь, цинк, кобальт, их весовая доля составляет 1,6%. Значимость и влияние остальных элементов в организме может существенно различаться.
Макротела (вещество). При определенных условиях атомы и молекулы могут образовывать совокупности — макроскопические тела (вещество). Вещество — это появление материи; это то, из чего состоит весь окружающий мир. Вещества включают в себя и состоят из атомов, молекул, ионов, элементарных частиц, имеющих массу и находящихся в постоянном движении и взаимодействии. Существует множество веществ, различных по составу и свойствам. Вещества делятся на простые, сложные, чистые, неорганические и органические.
Вещество сложное состоит из частиц, образованных атомами различных химических элементов. Например, H2S04 (серная кислота); FeS (сульфид железа); СН4 (метан) — сложные вещества.
Вещество простое состоит из частиц, образованных атомами одного химического элемента.
Важное замечание! Одно из распространенных заблуждений состоит в том, что любое простое (уж не говоря о сложном) вещество как неслучайная совокупность состоит из абсолютно одинаковых атомов (ядер). Однако любое вещество содержит в себе ядра в основном состоянии набор, а также набор ядер того же наименования, но с измененной массовой характеристикой (т.е. набор изотопов).
Далее в табл. показаны характеристики основных состояний и изотопов органогенных элементов Н, N, С, О. (Выделены основные состояния ядер).
№ |
Нуклид (заряд, символ, массовое число). |
Массы нуклидов (в шкале 12 С). |
Процентное содержание, T1/2, ширина резонансов. |
1 |
1- H – 1 |
1,00782503207 |
99,985% |
2 |
1- H– 2 |
2,0141017778 |
0,015% |
3 |
1- H– 3 |
3,0160492777 |
12,32 уear |
4 |
1- H– 4 |
4,027810 |
4,6 МеV |
5 |
1- H – 5 |
5,035310 |
5,7 МеV |
6 |
1- H – 6 |
6,044940 |
1,6 MeV |
|
|
|
|
7(1) |
6 – С – 8 |
8,037675 |
230 Kev |
8(2) |
6 – С – 9 |
9,0310367 |
126,5 ms |
9(3) |
6 – С – 10 |
10,0168532 |
19,26 s |
10(4) |
6 – С – 11 |
11,0114336 |
20,37 m |
11(5) |
6 – С – 12 |
12,0000000 |
98,89% |
12(6) |
6 – С – 13 |
13,0033548378 |
1,11% |
13(7) |
6 – С – 14 |
14,003241989 |
5700 year |
14(8) |
6 – С – 15 |
15,0105993 |
2,449 s |
15(9) |
6 – С – 16 |
16,014701 |
0,747 s |
16(10) |
6 – С – 17 |
17,022586 |
193 ms |
17(11) |
6 – С – 18 |
18,026760 |
92 ms |
18(12) |
6 – С – 19 |
19,034810 |
49 ms |
19(13) |
6 – С – 20 |
20,040320 |
14 ms |
20(14) |
6 – С – 21 |
21,049340 |
< 30 ns |
21 (15) |
6 - С – 22 |
22,057200 |
6, ms |
|
|
|
|
22(1) |
7 – N – 10 |
10,041650 |
20·10 -23 y |
23(2) |
7 – N –11 |
11,026090 |
- |
24(3) |
7 – N – 12 |
12,0186132 |
11 ms |
25(4) |
7 – N – 13 |
13,0057386 |
9,965 m |
26(5) |
7 – N – 14 |
14,0030740048 |
99,634% |
27(6) |
7 – N – 15 |
15,0001088982 |
0,366% |
28(7) |
7 – N – 16 |
16,0061017 |
7,13 s |
29(8) |
7 – N – 17 |
17,008450 |
4,173 s |
30(9) |
7 – N – 18 |
18,014079 |
524 ms |
31(10) |
7 – N – 19 |
19,017029 |
271 ms |
32(11) |
7 – N – 20 |
20,023370 |
130 ms |
33(12) |
7 – N – 21 |
21,027110 |
85 ms |
34(13) |
7 – N – 22 |
22,034390 |
24 ms |
35(14) |
7 – N – 23 |
23,041220 |
14,5 ms |
36(15) |
7 – N – 24 |
24,051040 |
< 52 ns |
37 (16) |
7 – N - 25 |
25,060660 |
< 260 ns |
|
|
|
|
38(1) |
8 – О – 12 |
12,034405 |
0,40 MeV |
39(2) |
8 – О – 13 |
13,024812 |
8,58 ms |
40(3) |
8 – О – 14 |
14,00859625 |
70,606 s |
41(4) |
8 – О – 15 |
15,003065 |
2,041 m |
42(5) |
8 – О – 16 |
15,99491461956 |
99,762 % |
43(6) |
8 – О – 17 |
16,99913170 |
0,038 % |
44(7) |
8 – О – 18 |
17,999161 |
0,200 % |
45(8) |
8 – О – 19 |
19,003580 |
26,88 s |
46(9) |
8 – О – 20 |
20,0040767 |
13,51 s |
47(10) |
8 – О – 21 |
21,008656 |
3,42 s |
48(11) |
8 – О – 22 |
22,009970 |
3,25 s |
49(12) |
8 – О – 23 |
23,015690 |
82 ms |
50(13) |
8 – О – 24 |
24,020470 |
65 ms |
51(14) |
8 – О – 25 |
25,029460 |
< 50 ns |
52(15) |
8 – О – 26 |
26,038340 |
< 40 ns |
53(16) |
8 – О – 27 |
27,048260 |
< 260 ns |
54(17) |
8 – О – 28 |
28,057810 |
< 100 ns |
Неодинаковые атомные веса изотопов (за счет изменения количества нейтронов) обуславливают изменения в плотности, вязкости, коэффициенте диффузии, энергии поступательного, вращательного и колебательного движения молекул, что приводит к изменению параметров макроструктур на уровне вещества. Для живого вещества эти изменения чреваты дальнейшим патологическим состояниям на любых других уровнях (молекулярном, клеточном, тканевом и т.д. ).
Рассмотрим эту ситуацию на примере всем известной воды. В состав обычной воды входит, как правило, тяжелая вода. Тяжёлая вода или оксид дейтерия имеет ту же химическую формулу, что и обычная вода, но вместо двух атомов водорода содержит два тяжёлых изотопа водорода — атомы дейтерия. Формула тяжёловодородной воды - D2O или 2H2O. Внешне тяжёлая вода выглядит как обычная — бесцветная жидкость без вкуса и запаха, но по своим свойствам тяжелая вода заметно отличается от обычной воды. Реакции с тяжелой водой протекают медленнее, чем с обычной, константы диссоциации молекулы тяжёлой воды меньше таковых для обычной воды. В природных водах соотношение между тяжёлой и обычной водой составляет 1:5500.