1. Ионная связь. Когда внешние электронные слои полностью заполнены, общая энергия атомов понижается.

2. Ковалентная связь - Когда два атома достаточно приближаются друг к другу, между ними возникает взаимодействие, которое можно рассматривать как длительный взаимный обмен электронами. В соответствии с законами квантовой механики, такой обмен электронами вызывает силу притяжения, которая и удерживает атомы вместе.

3. Металлическая связь - В металлах образуется химическая связь еще одного вида. Каждый атом в металле отдает один или два подвижных электрона, как бы делясь этими электронами со всеми соседними атомами металла. Эти квазисвободные электроны образуют что-то вроде желе, в котором располагаются тяжелые положительные ионы металла. Все это напоминает трехмерную пространственную решетку из стеклянных шариков в вязкой патоке — если толкнуть один из таких шариков, он слегка сдвинется, но сохранит свое положение относительно других. Точно так же атомы металла, потревоженные внешним механическим воздействием, останутся связанными друг с другом благодаря «электронному желе» (или «электронному газу»).

4. Водородная связь - это не химическая связь, скорее это, притяжение между отдельными молекулами. Многие молекулы, хотя и являются в целом нейтральными , оказываются поляризованными. Это значит, что некоторые части таких молекул имеют суммарный отрицательный заряд, в то время как другие части — положительный. Самая известная полярная молекула — это молекула воды. Отрицательный заряд собирается вокруг атома кислорода, приводя к образованию слабого положительного заряда около атомов водорода. Благодаря такой поляризации вода является хорошим растворителем. Связи, создаваемые посредством положительно заряженных атомов водорода, называются водородными связями. Поскольку молекул водорода очень много в биологических молекулах, водородные связи в них образуются достаточно часто. В частности, именно водородные связи удерживают вместе две спирали молекулы ДНК.

В химии принято разделять все объекты изучения на индивидуальные вещества (иначе — соединения) и их смеси. Под индивидуальным веществом понимают абстрактное понятие, обозначающее набор атомов, связанных друг с другом по определённому закону.

Неорганические вещества Соли;Кислоты; Основания; Органические вещества Кетоны и альдегиды; Кислоты и ангидриды; Спирты; Углеводороды; Простые эфиры; Сложные эфиры;

Вещество может существовать в трех фазах: твердой, жидкой и газообразной. В жидкой и газообразной фазах молекулы вещества могут свободно двигаться, в твердой же фазе положение молекул фиксированно, и они могут лишь совершать колебания около своего среднего положения.

Элементарная частица: Это все частицы, не являющиеся атомными ядрами или атомами (протон — исключение). В узком смысле — частицы, которые нельзя считать состоящими из других частиц (при заданной энергии воздействия/наблюдения).Элементарными частицами также являются электроны (-) и позитроны (+).

Атом: Наименьшая частица химического элемента, обладающая всеми его свойствами. Атом состоит из ядра и «облака» электронов вокруг него. Ядро состоит из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов. Взаимодействуя, атомы могут образовывать молекулы. Атом — предел химического разложения любого вещества. Простое вещество (если оно не является одноатомным, как, например, гелий He) разлагается на атомы одного вида, сложное вещество — на атомы разных видов. Атомы неделимы химическим путём.

Молекула: Частица, состоящая из двух или более атомов, которая может самостоятельно существовать. Имеет постоянный качественный и количественный состав. Её свойства зависят от атомов, входящих в её состав, и от характера связей между ними, и от их пространственного расположения (изомеры). Может иметь несколько разных состояний и переходить от одного состояния к другому под действием внешних факторов. Свойства вещества, состоящего из определённых молекул, зависят от состояния молекул и от свойств молекулы.

Химический элемент — это вид атомов с определённым положительным зарядом ядра. Все химические элементы указаны в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева; каждому элементу отвечает свой порядковый (атомный) номер в Периодической системе. Значение порядкового номера элемента и значение заряда ядра атома того же элемента совпадают, то есть химический элемент — это совокупность атомов с одинаковым порядковым номером.

Металлы и неметаллы: Все химические элементы по их свойствам, то есть свойствам свободных атомов и свойствам образуемых элементами простых и сложных веществ, делят на металлические и неметаллические элементы. Условно к неметаллам относят элементы He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, F, Cl, Br, I, At, O, S, Se, Te, N, P, As, C, Si, B и H. Остальные элементы считаются металлами.

39. Человек, биосфера и космические циклы

Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли.

Термин «биосфера» был введён в биологии Жаном-Батистом Ламарком в начале XIX в., а в геологии предложен австрийским геологом Эдуардом Зюссом в 1875 году.

Целостное учение о биосфере создал русский биогеохимик и философ В. И. Вернадский. Он впервые отвёл живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая их деятельность не только в настоящее время, но и в прошлом.

Существует и другое, более широкое определение: Биосфера — область распространения жизни на космическом теле. При том что существование жизни на других космических объектах, помимо Земли пока неизвестно, считается что биосфера может распространяться на них в более скрытых областях, например, в литосферных полостях или в подлёдных океанах. Так, например, рассматривается возможность существования жизни в океане спутника Юпитера Европы.

Владимир Иванович Вернадский (28 февраля 1863(18630312) — 6 января 1945) — выдающийся русский и советский учёный XX века, естествоиспытатель, мыслитель и общественный деятель; создатель многих научных школ.

В структуре биосферы Вернадский выделял семь видов вещества:

1. живое;

2. биогенное (возникшее из живого или подвергшееся переработке);

3. косное (абиотическое, образованное вне жизни);

4. биокосное (возникшее на стыке живого и неживого; к биокосному, по Вернадскому, относится почва);

5. вещество в стадии радиоактивного распада;

6. рассеянные атомы;

7. вещество космического происхождения.

Александр Леонидович Чижевский (26 января 1897 — 20 декабря 1964) — советский биофизик, основоположник гелиобиологии.

В начале 20 века ученый доказал зависимость биологических и социальных процессов на Земле от цикла колебаний солнечной активности, составляющего около 11 лет.

Гелиобиология, раздел биофизики, изучающий влияние изменений активности Солнца на земные организмы. Основоположник Гелиобиологии - советский физик А. Л. Чижевский (его первая работа в этой области вышла в 1915). Однако, на связь между колебаниями активности Солнца и многими проявлениями жизнедеятельности у обитателей Земли указывали до него шведский учёный С. Аррениус и др. Колебания солнечной активности, сопровождающиеся периодическим увеличением количества пятен и хромосферными вспышками (цикл в среднем 11 лет), ведут к изменению интенсивности рентгеновского, ультрафиолетового и радиоизлучения Солнца, а также испускаемых им потоков корпускулярных частиц. Циклические колебания солнечного излучения отражаются на жизнедеятельности земных организмов. Так, установлено влияние изменений солнечной активности на рост годичных слоев деревьев и урожайность зерновых, размножение и миграцию насекомых, рыб и др. животных, на возникновение и обострение ряда заболеваний у человека и животных. Крупные исследования по Гелиобиологии выполнены советскими учёными. А. Л. Чижевский установил связь возникновения эпидемий и эпизоотий, обострений нервных и психических заболеваний и ряда др. биологических явлений с изменениями солнечной активности. Врач С. Т. Вельховер показал изменения окрашиваемости и болезнетворности некоторых микроорганизмов при солнечных вспышках. Энтомолог Н. С. Щербиновский наблюдал, что периодичность налётов саранчи соответствует ритму Солнца (т. е. повторяется каждые 11 лет). Гематолог Н. А. Шульц установил влияние перепадов активности Солнца на число лейкоцитов в крови человека и относительный лимфоцитоз. Итальянский физико-химик Дж. Пиккарди обнаружил влияние различных физических факторов, и в частности изменений активности Солнца, на состояние коллоидных растворов. Японский гематолог М. Таката разработал пробу на осаждение белков крови, чувствительную к изменениям активности Солнца. Врач М. Фор и др. показали, что учащение внезапных смертей и обострений хронических заболеваний связано с повышением солнечной активности; Фор организовал первую в мире «медицинскую службу Солнца». Исследования по Гелиобиологии включают: 1) изучение корреляции изменений определённого биологического показателя (по статистическим данным) с колебаниями активности Солнца; 2) испытания на различных биологических объектах действия условий, моделирующих отдельные факторы солнечной активности.

41. Корпускулярно-волновой дуализм

физический принцип, согласно которому любой объект может проявлять как волновые, так и корпускулярные свойства. Был введён при разработке квантовой механики для объяснения явлений, наблюдаемых в микромире.

В частности, свет — это и корпускулы (фотоны), и электромагнитные волны. Свет демонстрирует свойства волны в явлениях дифракции и интерференции при масштабах, сравнимых с длиной световой волны. Например, одиночные фотоны, проходящие через двойную щель, создают на экране интерференционную картину, определяемую уравнениями Максвелла. Тем не менее, эксперимент показывает, что фотон не есть короткий импульс электромагнитного излучения, например, он не может быть разделён на несколько пучков оптическими делителями лучей. Корпускулярные свойства света проявляются при фотоэффекте и в эффекте Комптона. Фотон ведет себя и как частица, которая излучается или поглощается целиком объектами, размеры которых много меньше его длины волны (например, атомными ядрами), или вообще могут считаться точечными (например, электрон).

42. Квантовая механика и строение атома

Квантовая механика и Квантово-Полевая картина мира (КПКМ) В основе современной КПКМ лежит новая физическая теория – квантовая механика, описывающая состояние и движение микрообъектов. Это – четвертая (после механики, электродинамики и теории относительности) фундаментальная физическая теория. Она является базой для развития современного естествознания. В основе квантовой механики лежат фундаментальные идеи о квантовании физических величин и корпускулярно-волновом дуализме. В 1900 г. Макс Планк (1858-1947) предложил следующую гипотезу (впоследствии названную квантовой гипотезой Планка): электромагнитное излучение испускается отдельными порциями – квантами, величина которых пропорциональна частоте излучения. Гипотеза Планка фактически стала началом новой физики – квантовой физики (старая при этом получила название классической). Модели строения атома. В 1903 г. Томсон предлагает свою модель атома – «пудинг с изюмом». Но опыты Резерфорда по бомбардировке тончайшей золотой фольги (слой не более 1000 атомов) альфа-частицами показали, что модель атома Томсона неверна – нет того отражения и рассеивания частиц, которые следовали бы из модели Томсона. В 1913 г. появляется «планетарная модель» атома Бора-Резерфорда. Но заряженные электроны, вращаясь вокруг ядра, должны постоянно излучать электромагнитные волны, терять энергию, тормозиться и очень скоро упасть на ядро. Нильс Бор приходит к выводу, что электроны могут излучать энергию только определенными порциями – квантами (по Планку), поэтому постоянного излучения нет, и электроны энергию не теряют. Современная модель атома. Ядро состоит из протонов и нейтронов приблизительно в равном количестве. Число протонов определяет порядковый номер элемента. 1- водород, 2- гелий, 8- кислород и т.д. Атомы, различающиеся числом нейтронов – изотопы. Ядро окружено электронным облаком, причем поведение каждого электрона в облаке описывается вероятностным волновым уравнением Шредингера. Нельзя предсказать точно, где электрон находится, можно только строить распределение вероятностей его нахождения.