€горь Љондрашин - „иалектика Њатерии (

х в звездно-планетных телах ‚селенной, длЯ сохранениЯ направленности тензора ђазвитиЯ Њатерии движение в качестве (

) должно происходить в квадратной зависимости от движениЯ Њатерии во времени. ‚следствие этого приращение функциональных свойств материальных систем, сосредоточенных в звездно-планетных образованиЯх, длЯ какого-либо региона ‚селенной протекает значительно быстрее, чем это происходило бы длЯ всей равномерно простирающейсЯ и перемещающейсЯ по пространству ‚селенной материальной субстанции.

€з тех же уравнений следует, что длЯ материальных систем - фщ. единиц, движение которых в пространстве практически ограничено (

), времЯ функционированиЯ равно квадратному корню из их функциональной суммарной массы

, то есть чем меньше их суммарнаЯ масса, тем короче период их функционированиЯ и, соответственно, существованиЯ. Ћбразно говорЯ, полученное уравнение можно назвать "формулой смерти всего застывшего".

‡десь также уместно отметить, что с каждым последующим организационным уровнем ђазвитиЯ Њатерии фщ. единицы несут на себе все больше фн. нагрузок, то есть повышаетсЯ коэффициент их полифункциональности. € чем сложнее по организации структурный уровень Њатерии, тем выше будет этот коэффициент. Ћтмеченный фактор облегчает решение задачи ускорениЯ движениЯ Њатерии в качестве (

) в условиЯх ограниченного пространства (

) звездно-планетных образований.

[ Ћглавление ] [ Џродолжение текста ]

€горь Љондрашин - „иалектика Њатерии (—асть 3, продолжение)

[ Ћглавление ]

€горь Љондрашин
„иалектика Њатерии

„иалектический генезис материальных систем
(продолжение)

“ровень ѓ

‘ледующий организационный уровень системных образований Њатерии объединЯет все качественное многообразие неорганических элементов. €сходЯ из требований закона увеличениЯ приращениЯ функций в единицу времени вследствие ограничениЯ пространственного перемещениЯ, поЯвление системных образований данного подуровнЯ происходило главным образом на планетных телах ‚селенной.

   Ћбразующей основой структур уровнЯ ѓ служит химическое соединение элементов Њатерии, а точнее, химическаЯ свЯзь между функционирующими единицами подуровнЯ ‚ (то есть атомами), в результате чего образуютсЯ фщ. единицы нового уровнЯ (молекулы), каждаЯ из которых имеет свои строго определенные фн. свойства, большинство из которых в настоЯщее времЯ хорошо изучены.

   ‚кратце остановимсЯ на механизме действиЯ химической свЯзи.

   ‚се многочисленные химические процессы происходЯт в результате взаимных перегруппировок атомов, сопровождающихсЯ разрывом старых фн. свЯзей между ними и образованием новых в рамках структур фн. Ячеек элементов данного подуровнЯ. Ќе существует химических реакций, в ходе которых свЯзи между фн. Ячейками, занимаемыми различными атомами, не изменЯлись бы. ‚нешне ответственными за это ЯвлЯютсЯ электронные оболочки атомов, вступивших в контакт друг с другом. Џоэтому смело можно утверждать, что это ЯвлЯетсЯ их главным фн. свойством, их функцией.

   ‘оприкосновение взаимодействующих атомов, сопровождающеесЯ частичным перекрыванием их электронных оболочек, ЯвлЯетсЯ необходимым условием возникновениЯ между ними химической свЯзи. ‚ качестве примера рассмотрим механизм организации простейшего по структуре образованиЯ данного подуровнЯ - молекулы водорода.

   ќлектрон в атоме водорода занимает определенный энергетический уровень, который ЯвлЯетсЯ наинизшим, если атом не возбужден и находитсЯ в изолированном состоЯнии. Џри сближении двух атомов их электроны испытывают притЯжение со стороны обоих Ядер, которое возрастает по мере уменьшениЯ расстоЯниЯ между ними. Ћднако, на определенном этапе сближение атомов может приостановитьсЯ вследствие действиЯ сил отталкиваниЯ между электронами, каждый из которых обладает отрицательным зарЯдом. Џоэтому дальнейшее взаимодействие двух атомов будет протекать в зависимости от характеристики спинов их электронов. ќлектроны с параллельными (одинаково направленными) спинами ( ) отталкиваютсЯ друг от друга, а электроны с антипараллельными спинами ( ) сближаютсЯ, стЯгиваЯсь в электронную пару. ќтот принцип уже упоминалсЯ нами при описании построениЯ атомных орбиталей электронных оболочек атомов.

   ’аким образом, при сближении двух атомов водорода в пространство между их Ядрами могут войти два электрона, спины которых антипараллельны. ‚ результате поЯвлЯетсЯ стабильное двухатомное системное образование - молекула водорода H₂, фн. Ячейки которого заполнены фщ. единицами подуровнЯ ‚ - атомами водорода. ЋбщаЯ кинетическаЯ энергиЯ системы из двух атомов уменьшаетсЯ вследствие поглощениЯ ее при построении самой системы путем трансформации части кинетической энергии отдельных атомов в потенциальную энергию свЯзи молекулы. џдра свЯзанных атомов остаютсЯ на строго определенном расстоЯнии и совершают колебаниЯ относительно друг друга. ђавновесное межЯдерное расстоЯние, называемое длиной химической свЯзи, длЯ молекулы H₂ равно 0,74 при радиусах атомов водорода 0,53 . Ћбласть пространства между Ядрами атомов, в которой вероЯтность нахождениЯ электронной пары максимальна, представлЯет собой молекулЯрную орбиталь. ‚ ней, как мы выЯснили, не могут находитьсЯ одновременно два электрона с параллельными спинами. Џоэтому при сближении двух атомов, электроны которых имеют параллельные спины, молекула водорода образоватьсЯ не может. •имическаЯ свЯзь может возникать как между отдельными атомами периодической системы подуровнЯ ‚, так и между более сложными фщ. единицами - молекулами, ионами, радикалами... Ћднако в любом случае в ее основе лежит метод валентных свЯзей, главное положение которого состоит в том, что валентность любой указанной единицы равна числу ее неспаренных электронов. …сли в атоме имеютсЯ вакантные орбитали (фн. Ячейки уровнЯ ЂЂ), не слишком сильно отличающиесЯ по уровню энергии от орбиталей, содержащих пару электронов, то возможен переход одного из электронов в свободную орбиталь соседнего подслоЯ. ‚ результате, электроны "распариваютсЯ" и становЯтсЯ валентными. Ћднако, чтобы осуществить такой перевод электрона на другую орбиталь, то есть возбудить атом, нужно затратить определенное количество внесистемной энергии. —исло обобщенных электронных пар определЯет ковалентность элемента.

   ЉаждаЯ фщ. единица (атом, ион или молекула), содержащаЯ в орбитали неспаренный электрон, следуЯ законам движениЯ Њатерии в качестве (), стремитсЯ к установлению с партнерами атомной свЯзи и поэтому обладает высокой реакционной способностью, проЯвлЯющейсЯ прежде всего в реакциЯх замещениЯ (Na + H₂O = NaOH + H) и присоединениЯ (H + H = H₂ или H + Cl = HCl ).

   ‘вЯзь между атомами, осуществлЯемаЯ общей электронной парой, может возникнуть и другим путем. …сли в атомной орбитали одного атома („) находЯтсЯ два электрона, а у другого атома (Ђ) имеетсЯ вакантнаЯ атомнаЯ орбиталь, то свЯзь между ними образуетсЯ за счет пары электронов первого атома („: Ђ). Ђтом „, предоставлЯющий длЯ образованиЯ свЯзи электронную пару, ЯвлЯетсЯ донором, а атом Ђ, обладающий свободной орбиталью, - акцептором.

   Ћбразование донорно-акцепторной свЯзи протекает по пути, отличающемусЯ от механизма ковалентной свЯзи, но приводит к такому же результату. Џри этом происходит усложнение состава и структуры веществ с образованием сложных "комплексных" соединений, несущих свою строго определенную функциональную нагрузку. Љак правило, один из атомов (обычно акцептор), располагаЯсь в центре, координирует вокруг себЯ единицы, вступающие с ним в донорно-акцепторную свЯзь, называемую еще поэтому координативной свЯзью. ‡а счет координативной свЯзи происходит химическое насыщение атома, в результате чего внутреннЯЯ энергиЯ системы взаимодействующих атомов понижаетсЯ. ЃлагодарЯ этому общаЯ валентность атома (как суммы всех его свЯзей) может быть достаточно высокой.

   €так, при установлении химической свЯзи атом предоставлЯет партнеру либо атомную орбиталь с двумЯ свободными фн. Ячейками (акцептор), либо атомную орбиталь с одним электроном и одной свободной фн. Ячейкой, либо атомную орбиталь с парой электронов - фщ. единиц (донор). Џоэтому валентность элемента равна общему числу орбиталей его атома, принимающих участие в образовании химических свЯзей. Џри заполнении электронами фн. Ячеек всех возможных атомных орбиталей атом химически насыщаетсЯ и становитсЯ неспособным к установлению дополнительных химических свЯзей

   ‚ общем случае образование каждой дополнительной валентной свЯзи приводит к дальнейшей стабилизации молекулы, поэтому наиболее устойчивыми молекулами ЯвлЯютсЯ такие, в атомах которых все стабильные атомные орбитали либо использованы длЯ образованиЯ свЯзей, либо занЯты неподеленными парами электронов.

   ЉовалентнаЯ, как и донорно-акцепторнаЯ химическаЯ свЯзь образуетсЯ между атомами, расположенными в пространстве друг относительно друга определенным образом - направленно. € поэтому, чем полнее в пространстве перекрываютсЯ друг с другом две атомные орбитали, участвующие в химической свЯзи, тем меньшим запасом энергии обладают электроны, находЯщиесЯ в области перекрываниЯ и осуществлЯющие свЯзь, и тем прочнее химическаЯ свЯзь между этими атомами. Ќаправленность химических свЯзей в пространстве придает всем многоатомным частицам (молекулам, ионам, радикалам) определенную конфигурацию. Ћт нее зависит внутреннЯЯ структура вещества, а также его фн. свойства.

   Џараллельно с развитием структуры фщ. единиц уровнЯ ѓ происходило дальнейшее разделение их фн. свойств. Џримером этому может служить деление единиц на диамагнитные и парамагнитные. Џервые оказывают прохождению магнитных силовых линий сопротивление большее, чем "вакуум", а вторые проводЯт их лучше, чем "вакуум". Џоэтому внешнее магнитное поле выталкивает диамагнитные вещества и втЯгивает парамагнитные. ‘толь различное их поведение объЯснЯетсЯ особенностЯми структурного построениЯ, диктуемого законами нижних организационных уровней, и действие которых определЯет характер внутренних магнитных полей вещества, складывающихсЯ из собственных магнитных моментов нуклонов и электронов. Њагнитный момент любого атома определЯетсЯ все же, главным образом, суммарным спиновым магнитным моментом электронов, так как магнитные моменты протонов и нейтронов примерно на три порЯдка меньше моментов электронов. …сли два электрона находЯтсЯ в одной орбитали, то их магнитные полЯ замыкаютсЯ, так как оба они могут иметь антипараллельные спины. Џоэтому, если в веществе, представлЯющем сумму однородных единиц, магнитные моменты всех электронов взаимно скомпенсированы, то есть все электроны спарены, то это вещество диамагнитное. Ќапротив, если в орбиталЯх имеютсЯ холостые электроны, то вещесто проЯвлЯет парамагнетизм. Џримерами диамагнитных веществ могут служить молекулЯрные водород, азот, фтор, углерод и литий (в газообразном состоЯнии). Љ парамагнитным относЯтсЯ молекулЯрный бор, кислород, окись азота.

   ‚ещества с аномально высокой магнитной восприимчивостью (например, железо) относЯтсЯ к ферромагнитным. Ћднако, ферромагнетизм проЯвлЯетсЯ ими только в твердом состоЯнии.

   ‡десь следует также отметить, что одним из важных видов химических взаимодействий, возникших в период движениЯ Њатерии в своем развитии по уровню ѓ, ЯвлЯютсЯ окислительно-восстановительные реакции. Љ ним относЯтсЯ реакции, в результате которых изменЯютсЯ степени окисленности элементов, то есть происходит взаимное перемещение электронов вступивших в реакцию веществ, при этом происходит отдача электронов одними молекулами (окисление) и присоединение их другими (восстановление). Ћкислительно-восстановительные реакции играют большую роль при протекании в биологических системах таких процессов, как фотосинтез, дыхание, пищеварение и т.п.

   ’аким образом, в ходе развитиЯ Њатерии по организационному уровню ѓ функциональнаЯ дифференциациЯ атомов стала причиной их структурной интеграции в молекулы.

“ровень „

‚се окружающие нас тела и вещества представлЯют собой совокупности большого числа фщ. единиц уровнЯ ѓ - молекул, ионов, радикалов со строго определенными фн. свойствами - тем или иным образом расположенным в пространстве и объединенным в соответствующие системные образованиЯ уровнЯ „. €х взаимное расположение в пространстве не ЯвлЯетсЯ случайным, а подчинено объективным законам общей теории систем, в соответствии с которыми они заполнЯют предназначенные длЯ них фн. Ячейки в структурах системных образований более высокого порЯдка. ‚ зависимости от характера взаимодействий фщ. единиц, регламентируемых алгоритмами соответствующих фн. Ячеек, объединЯющее их вещество находитсЯ в одном из фазовых состоЯний, свойства которого предопределЯют структуру фиксированиЯ фн. Ячеек и поведение заполнЯющих их фщ. единиц.

   ђазличают три основных типа фазовых состоЯний вещества - газообразное, жидкое и твердое. Љроме того, существуют такие фазовые состоЯниЯ, как плазменное и сверхпроводимое. Ћтличие всех состоЯний друг от друга заключаетсЯ в системной организации входЯщих в них фщ. единиц, их взаимном расположении в пространстве и уровне их энергии. Џри переходе вещества из одного фазового состоЯниЯ в другое прежде всего происходит структурнаЯ перестройка системы фн. Ячеек, отражающей запас внутренней энергии вещества, его теплоемкости, плотности и т.п. ‚месте с тем, любаЯ система единиц уровнЯ ѓ обладает определенным числом степеней свободы, равным числу условий, которые могут быть изменены произвольно (в определенных пределах), не вызываЯ в системе фазовых переходов.

   ‚полне естественно предположить, что в начальный этап движениЯ Њатерии по уровню „ небольшие объединениЯ ѓ-образований в дальнейшем приобретали все более сложную структурную композицию, включающую первоначальные микросистемы в качестве фщ. единиц и объединЯЯ их в более крупные макросистемы. ”азовое состоЯние каждой макросистемы уровнЯ „ прежде всего зависит от состоЯний всех входЯщих в него микросистем и характеризуетсЯ его термодинамической вероЯтностью. ’аким образом, подчинЯЯсь статистике, система стремитсЯ перейти в такое макросостоЯние, которому соответствует большее число вариантов микросостоЯний.

   ‘ ростом числа вариантов повышаетсЯ вероЯтность перехода системы в данное состоЯние и вместе с тем уменьшаетсЯ упорЯдоченность в расположении частиц, то есть увеличиваетсЯ "беспорЯдок" в системе. Џод этим подразумеваетсЯ расширение набора как скоростей, так и направленности движениЯ (поступательного, колебательного, вращательного) в пространстве фщ. единиц всех подуровней, составлЯющих систему (молекул, атомов, электронов и т.д.). “казанное отражает стремление Њатерии в соответствии с законами своего ђазвитиЯ через системные состоЯниЯ уравновесить свое движение в качестве-пространстве-времени. Џоэтому системы, подчинЯЯсь закономерностЯм развитиЯ в трех категориЯх, стремЯтсЯ перейти в состоЯниЯ, обеспечивающие их наибольшую стабильность, однако при этом все большую роль играет степень изолированности (или замкнутости) данной системы, определЯющаЯ ее способность учавствовать в создании фщ. единиц более высокого порЯдка в соответствии с требованиЯми .

   Љроме того, необходимо учитывать, что каждаЯ система уровнЯ „ обладает уже значительным по величине (по сравнению с более низкими уровнЯми) запасом внутренней энергии, складывающейсЯ из энергии движениЯ, колебаниЯ и вращениЯ всех молекул, энергии движениЯ электронов и Ядер в атомах, энергии нуклонов, то есть из суммарной энергии всех видов движениЯ всех фщ. единиц нижних уровней, входЯщих в структуру данной системы. Ќа запас внутренней энергии не влиЯет положение или перемещение системы в пространстве в качестве фщ. единицы организационного уровнЯ следующего порЯдка, поэтому кинетическаЯ и, в отдельных случаЯх, потенциальнаЯ энергиЯ системы в целом не ЯвлЯютсЯ компонентами ее внутренней энергии, котораЯ зависит только от оргуровнЯ системы, а также от степени ее изолированности.

   ‚ случае отсутствиЯ замкнутости системного образованиЯ () в системе могут протекать лишь процессы, ведущие к уменьшению внутренней энергии, совершенствованию системной организации, свободному движению Њатерии в пространстве-времени-качестве. ‚ замкнутых в той или иной степени системах (не обменивающихсЯ с внешней средой фщ. единицами и энергией) могут протекать только такие процессы, при которых энтропиЯ системы возрастает.

   Њногое из сказанного подтверждаетсЯ уже рассмотренной нами формулой , котораЯ после смысловой перестановки трансформируетсЯ в . ‚ неизолированных системах развитие материальной субстанции происходит относительно равнозначно в , однако на более высоких уровнЯх организации, включаЯ уровень „, вследствие снижениЯ скоростей распространениЯ в пространстве, значительно уменьшаетсЯ по сравнению с динамикой этого параметра на низких уровнЯх, энергиЯ совокупной Њатерии уменьшаетсЯ на каждый значимый объем пространства и движение в качестве стремитсЯ ко все большей пространственной локализации (но не изолированности). ‚ замкнутых же системах (, ) упомЯнутаЯ формула преображаетсЯ, как известно, в , то есть система стремитсЯ перейти в состоЯние с максимальным количеством вариантов, вследствие чего процесс может идти всегда до такого состоЯниЯ, энтропиЯ которого имеет максимальное длЯ существующих условий значение. ’аким образом, состоЯние, в котором система может пребывать при неизменных условиЯх, ЯвлЯетсЯ итогом конкуренции двух активных факторов - энтропийного и энергетического. (ЂккумулЯтивный фактор всегда носит пассивный характер).

   Џри переходе вещества в то или иное фазовое состоЯние в зависимости от условий сталкиваютсЯ две противодействующие тенденции: перваЯ - стремление к уменьшению внутренней энергии, приводЯщее к потере частицами подвижности и к возрастанию порЯдка в системе, и втораЯ - стремление к увеличению энтропии, приводЯщее к уменьшению системного порЯдка. ‹юбой процесс на любом оргуровне, включаЯ даже такой высокий, как общественный, ЯвлЯетсЯ отражением борьбы этих противоположных факторов и это всегда необходимо учитывать. ‚ системных процессах уровнЯ „ преобладание одного из факторов ведет к постепенному переходу системы в более термодинамически устойчивое состоЯние.

   Џри преобладании энергетического фактора процесс идет в сторону уменьшениЯ внутренней энергии системы в результате усилениЯ взаимодействиЯ частиц вещества, сопровождающегосЯ выделением энергии. Љ таким процессам относЯтсЯ преимущественно процессы, усложнЯющие структуру вещества, повышающие его агрегацию: образование молекул из атомов, ассоциациЯ молекул, распрЯмление и взаимнаЯ ориентациЯ макромолекул, сжатие газа, конденсациЯ пара, кристаллизациЯ вещества.

   ‚ случае, если превалирует энтропийный фактор, процесс идет в сторону увеличениЯ энтропии системы в результате разъединениЯ частиц вещества и их взаимного отдалениЯ. ќто преимущественно процессы, свЯзанные с дезагрегацией вещества: плавление вещества, его испарение, расширение и смешение газов, растворение веществ, диссоциациЯ молекул и т. п.

   ђассмотрим вкратце особенности поведениЯ фщ. единиц в структурах вещества при различных фазовых состоЯниЯх в системных образованиЯх оргуровнЯ „.

   ѓазовое состоЯние вещества - более вероЯтное при высоких температурах - характеризуетсЯ высокими значениЯми энтропии. ќто говорит о полном беспорЯдке в системе фщ. единиц, совершающих индивидуальные поступательные движениЯ с различными скоростЯми и практически не взаимодействующих друг с другом. —ем меньше энергиЯ взаимодействиЯ между двумЯ фщ. единицами, находЯщимисЯ в контакте (слабые свЯзи), тем больше запас внутренней энергии системы, и тогда даже при низких температурах вещество способно находитьсЯ в газовом состоЯнии. Љ таким веществам относЯтсЯ прежде всего инертные газы, атомы которых испытывают друг к другу очень слабое притЯжение.

   Џо мере усложнениЯ структурного строениЯ фщ. единиц (вследствие ), их способность к взаимному притЯжению возрастает. ќто проЯвлЯетсЯ в повышении температур кипениЯ веществ с возрастанием фн. массы составлЯющих их элементов. Џри заданной температуре среднЯЯ скорость () молекул газа зависит от их фн. массы: чем больше ее значение, тем больше требуетсЯ энергии, чтобы увеличить ее скорость (). ‘корости молекул свЯзаны с параметрами состоЯниЯ системы (температурой, давлением) и поэтому ЯвлЯютсЯ важной характеристикой их поведениЯ.

   ’епловое движение молекул в веществе обусловливает его способность к диффузии, то есть к самопроизвольному переходу вещества в те области пространства (), где его концентрациЯ меньше или равна нулю. ќто свойство проЯвлЯетсЯ в самых различных природных процессах - испарении, растворении, осмосе, клеении и пр.

   Џри охлаждении веществ, находЯщихсЯ в газовом состоЯнии (или при их сильном сжатии), силы взаимодействиЯ между частицами начинают преобладать над энергией их теплового движениЯ и при определенной температуре (индивидуальной длЯ каждого вещества) оно переходит в жидкое состоЯние. Ќеобходимым условием такого перехода ЯвлЯетсЯ установление свЯзей между отдельными фщ. единицами (молекулами или атомами), в результате чего внутреннЯЯ энергиЯ системы становитсЯ меньше. †идкое состоЯние вещества ЯвлЯет собой более "организованную" структуру, чем его газовое состоЯние, но оно менее стабильно, то есть подвержено более частым изменениЯм в течение различных промежутков времени (), чем твердое вещество. Џоэтому жидкое состоЯние ЯвлЯетсЯ промежуточным между газовым и твердым. Њолекулы жидкости, имеЯ возможность перемещениЯ, сохранЯют определенный порЯдок во взаимном расположении. Џо структуре и по характеру взаимодействий между частицами жидкость более сходна с кристаллами, нежели с газами. Љак и твердые тела, жидкости обладают определенным объемом, что также отличает их от газов. Џринципиальным отличием жидкости от твердого тела ЯвлЯетсЯ отсутствие собственной формы.

   ’аким образом, каждаЯ фщ. единица подуровнЯ „ в зависимости от фн. Ячейки, которую она занимает, может пребывать в структуре вещества в любом фазовом состоЯнии: 1) газовом, 2) жидком, 3) твердом.

Џри анализе структурных особенностей фазовых состоЯний вещества видно, что фщ. единицы в газовом состоЯнии не взаимодействуют друг с другом, поэтому их структура неопределенна и непостоЯнна. ‚ жидком состоЯнии в поведении фщ. единиц наблюдаетсЯ больше взаимодействиЯ, они объединены в более свЯзанную структуру, обладающую более определенными, чем газовое состоЯние вещества, свойствами. ”щ. единицы в структуре жидкости совершают в секунду 10¹² - 10¹³ колебаний, находЯсь в определенной фн. Ячейке в течение 10^-11 - 10^-10 сек. ‘ледовательно, до перескока в новое положение или до перестройки структуры фн. Ячеек вокруг нее фщ. единица успевает совершить от 10 до 100 колебаний. €наче говорЯ, только от 1 до 10% колебательных движений фщ. единицы заканчиваютсЯ ее перемещением в пространстве. ‚ этом проЯвлЯютсЯ черты сходства жидкости с твердым телом, в котором почти ни одно колебание молекулы (или атома) не сопровождаетсЯ ее переходом на другое место. Ќо если твердое тело характеризуетсЯ практически неизменным относительным расположением фщ. единиц, то в жидкости в результате относительного перемещениЯ единиц уплотнение структуры фн. Ячеек ЯвлЯетсЯ неравномерным, постоЯнно наблюдаютсЯ кратковременные местные изменениЯ на отдельных участках структуры. Џод действием внешних сил (например, силы тЯжести) перемещениЯ отдельных скоплений частиц в жикости, то есть флуктуации ее плотности, становЯтсЯ направленными. ‚ результате жидкость течет, то есть перемещаетсЯ с изменением своей формы, но с сохранением общего объема (при отсутствии испарениЯ), в сторону приложениЯ силы. ’аким образом, текучесть - это специфическое свойство жидкого тела, вызванное ограниченной подвижностью его структурных единиц.

   ‘труктура жидкости очень чувствительна к изменениЯм температуры. Џри температурах, близких к ’ плавлениЯ строение жидкости приближаетсЯ к твердому телу, так как содержит зачатки кристаллической структуры, и, наоборот, при температурах, близких к ’ кипениЯ упорЯдоченность в расположении фщ. единиц сводитсЯ к минимуму и начинаетсЯ интенсивное испарение, то есть вещество переходит в газовое состоЯние. Џоэтому температура ЯвлЯетсЯ условным показателем колебаниЯ фщ. единиц относительно друг друга в данной системе в допускаемых фн. Ячейками, которые они занимают, пределах. ‚ свою очередь, частота и амплитуда колебаний фщ. единиц, то есть скорость их перемещениЯ в пространстве за единицу времени, зависЯт от количества кинетической энергии, приходЯщейсЯ на эту группу фщ. единиц вещества на данный момент времени. Џри повышении ’, то есть при получении данной группой единиц дополнительного количества кинетической энергии, амплитуда и частота колебаний возрастают до определенного значениЯ, превысив который фщ. единицы покидают фн. Ячейки данной структуры, переходЯ в фн. Ячейки другого фазового состоЯниЯ с другими допустимыми значениЯми амплитуд и частот колебаниЯ. Ћбратный процесс происходит при понижении температуры, то есть при уменьшении количества кинетической энергии, приходЯщейсЯ на данную группу фщ. единиц вещества. ‘ точки зрениЯ строениЯ вещества жидкое состоЯние ЯвлЯетсЯ самым переменчивым и многообразным.

   Џри затвердевании вещества приобретают структуру, в которой имеетсЯ дальний порЯдок в расположении составлЯющих их фщ. единиц (молекул, атомов или ионов). Џоэтому достаточно знать часть структуры фн. Ячеек, чтобы получить представление об их расположении во всем объеме данного твердого тела. Љак правило, Ячейки образуют в нем строго определенные кристаллы, при этом, в соответствии с принципами общей теории систем, все фн. Ячейки должны быть заполнены соответствующими им фщ. единицами.

   ЉристаллическаЯ структура вещества термодинамически ЯвлЯетсЯ более устойчивой, чем аморфнаЯ. ќто объЯснЯетсЯ тем, что регулЯрное расположение фщ. единиц в Ячейках кристаллов позволЯет им установить между собой максимальное число свЯзей, что способствует дальнейшему снижению запаса внутренней энергии в веществе. Џлотную упаковку фщ. единиц можно представить как укладку шаров одинакового размера. ‚ каждом рЯду шары соприкасаютсЯ друг с другом, а шар следующего рЯда находитсЯ между двумЯ шарами предыдущего. Ћтличительной чертой плотнейшей укладки шаров ЯвлЯетсЯ большое число ближайших соседей каждого шара: шесть в одном слое и по три снизу и сверху. ’аким образом, при плотнейшей укладке шаров так называемое координационное число каждого шара равно 12.

   ‘троение кристаллов обычно представлЯют с помощью их условных изображений - кристаллических решеток, представлЯющих трехмерную геометрическую фигуру, полученную при соединении прЯмыми линиЯми центров фн. Ячеек. ‘ледует подчеркнуть, что кристаллическаЯ решетка, как и все составлЯющие ее элементы, ЯвлЯетсЯ лишь математической абстракцией, используемой длЯ описаниЯ структуры кристалла, и, в первую очередь, длЯ описаниЯ симметрии в расположении его фн. Ячеек.

   Ђтомы твердого вещества, как фщ. единицы, располагаютсЯ в соответствии с данной структурой фн. Ячеек, при этом при увеличении суммарного взаимодействиЯ между ними внутреннЯЯ энергиЯ системы падает при одновременном возрастании ее устойчивости. ‚ случае перестройки по той или иной причине структуры фн. Ячеек вещества изменЯетсЯ число свЯзей между его атомами, что моментально проЯвлЯетсЯ в изменении всего комплекса фн. свойств вещества и свидетельствует об его превращении в новое вещество. Џримерами могут служить аллотропные модификации углерода - графит и алмаз, которые различаютсЯ не только механическими (твердость) и физическими (электропроводность, светопропускание) фн. свойствами этих веществ, но и своим химическим поведением: если графит ЯвлЯетсЯ аналогом органических соединений рЯда бензола, то алмаз имеет больше родственных черт с соединениЯми предельного рЯда. ‚ качестве другого примера можно назвать молекулЯрный кислород O₂ и озон O₃.

   ‚се кристаллические тела, как установлено выше, ЯвлЯютсЯ десмическими (свЯзанными) системами, которые по однородности свЯзей, действующих между составлЯющими их атомами, принЯто разделЯть на две группы: гомодесмические (одинаково свЯзанные) и гетеродесмические (различно свЯзанные). Љ гомодесмическим системам относЯтсЯ кристаллы, в которых все свЯзи одного вида. ‚ таких кристаллах нельзЯ выделить какие-либо обособленные участки, поскольку все свЯзи во всем объеме вещества адекватны между собой. ќто - атомные и металлические кристаллы, а также кристаллы, состоЯщие из простых ионов.

   Љристаллы, между фн. Ячейками которых имеютсЯ свЯзи различных видов, относЯтсЯ к гетеродесмическим системам. ‘юда следует отнести ионные кристаллы, в узлах решетки которых располагаютсЯ сложные ионы, и молекулЯрные кристаллы.

[ Ћглавление ] [ Џродолжение текста ]

€горь Љондрашин - „иалектика Њатерии (—асть 3, продолжение)

[ Ћглавление ]

€горь Љондрашин
„иалектика Њатерии

„иалектический генезис материальных систем
(продолжение)

“ровень …

„вижение Њатерии по координате качества () происходит более ускоренно (то есть в более короткие промежутки времени - ) в системах, где движение в пространстве () ограничено. ‚следствие этого пространственнаЯ локализациЯ фщ. единиц уровней высокой организации, произошедшаЯ на определенном этапе ђазвитиЯ материальной субстанции в результате перегруппировки структуры ‚селенной в звездно-планетные образованиЯ в силу постоЯнства количества совокупной энергии, Явилась причиной ускорениЯ движениЯ в качестве, что подтверждаетсЯ также формулой . Ћдним из условно изолированных центров фн. развитиЯ Њатерии с некоторого времени стала звездно-планетнаЯ пара ‘олнце-‡емлЯ. Ћсновной функцией ‘олнца, как центра с преобладанием энтропийного фактора системы, стало:

   1) постоЯнное (донорское) обеспечение всего системного образованиЯ фщ. единицами подуровнЯ ЂЂ, часть из которых постоЯнно заполнЯет соответствующие им фн. Ячейки на ‡емле;

   2) пополнение микроэнергетического баланса на ‡емле в силу обладаниЯ указанными единицами определенным импульсом (mV). Џодсчитано, что на все эти цели ‘олнце каждую секунду расходует в целом около 4 млн. тонн своей массы.

   Џланета ‡емлЯ в свою очередь в данной биполЯрной свЯзке ЯвлЯетсЯ центром с преобладанием энергетического фактора и служит ареной длЯ движениЯ Њатерии по координате качества () на пока еще неизвестном по размерам участке ‚селенной. ‚следствие этого предмет нашего исследованиЯ приобретает более суженное пространство - поверхность ‡емного шара.

   ђазвитие фщ. единиц подуровнЯ „ протекало на нашей планете на ранней стадии ее существованиЯ. Ќе исключено, что аналогичные процессы можно встретить и на других планетах ‘олнечной системы. ’ем не менее, начинаЯ с оргуровнЯ …, к которому относЯтсЯ простейшие высокомолекулЯрные соединениЯ, описание системных процессов может быть подкреплено фактическим материалом лишь из истории нашей планеты хотЯ бы потому, что об их наличии на других планетах у нас нет пока достоверных сведений и о такой возможности мы можем предположить лишь только чисто теоретически.

   Џомимо образованиЯ фщ. единиц нового уровнЯ ускорение движениЯ по координате качества происходило за счет повышениЯ коэффициента их полифункциональности. „лЯ системной организации подуровнЯ … самыми полезными оказались атомы углерода C и кремниЯ Si, способные в силу особенностей своего структурного строениЯ образовывать четыре химические свЯзи. …сли свЯзи устанавливаютсЯ с идентичными им фщ. единицами, то вещество в твердом состоЯнии существует лишь в виде атомных кристаллов. ‚есь объем такого вещества как бы пронизан густой трехмерной решеткой атомных свЯзей и в нем невозможно выделить каких бы то ни было отдельных участков - островков, цепей или слоев.

   Ќаиболее распространенные на поверхности литосферы ‡емли минералы - простые и сложные силикаты - имеют в качестве главного строительного блока атом кремниЯ в тетраэдрическом окружении четырех атомов кислорода. ‚ природе существуют три основных модификации двуокиси кремниЯ (SiO₂):

   1) кварц, который термодинамически устойчив ниже 870^o‘;

   2) тридимит, устойчивый от 870^o‘ до 1470^o‘;

   3) кристобалит, устойчивый выше 1470^o‘.

   ’аким образом, кремний ЯвлЯетсЯ одним из самых распространенных в ‡емной коре элементов. Ћн составлЯет 27% исследованной части ‡емной коры, занимаЯ по распространенности второе место после кислорода. Љремний - главный элемент в составе минералов, горных пород и почв.

   ‘амым распространенным элементом ‡емной коры ЯвлЯетсЯ кислород. ‚ свободном состоЯнии он находитсЯ в атмосферном воздухе, в свЯзанном виде входит в состав воды, минералов, горных пород, а также всех органических веществ. Ћбщее количество кислорода в ‡емной коре близко к половине ее массы (около 47%). Џриродный кислород состоит из трех стабильных изотопов : ¹⁶O - (99,76%), ¹⁷O - (0,04%) и ¹⁸O - (0,2%).

   Ћднако наибольшаЯ нагрузка в системной организации Њатерии падает на соединениЯ, в состав которых входит углерод. •отЯ общее его содержание в ‡емной коре составлЯет всего около 0,1%, по многочисленности и разнообразию своих соединений углерод занимает среди других элементов совершенно особое положение и имеет наибольший коэффициент полифункциональности среди фщ. единиц уровнЯ …. —исло изученных соединений углерода оценивают в настоЯщее времЯ примерно в два миллиона, тогда как соединениЯ всех остальных элементов, вместе взЯтые, исчислЯютсЯ лишь сотнЯми тысЯч. Њногообразие соединений углерода объЯснЯетсЯ способностью его атомов свЯзыватьсЯ между собой с образованием длинных цепей или колец.

   Љак уже отмечалось, по характеру своих свЯзей соединениЯ фщ. единиц делЯтсЯ на гомодесмические и гетеродесмические, что служит еще одним доказательством наличиЯ движениЯ Њатерии в качестве . ‚ случае существованиЯ в природе только гомодесмических свЯзей, характерных длЯ центров энергетического фактора, ђазвитие Њатерии зашло бы в тупик, поскольку структурнаЯ перегруппировка фщ. единиц рассматриваемого уровнЯ привела бы к построению систем уровнЯ „ только с плотной кристаллической укладкой. ќнергиЯ систем улетучилась бы, а ‡емлЯ превратилась в мертвый каменно-металлический шар. Ќаличие же движениЯ Њатерии в качестве исключает такой ход событий. Џоэтому существование гетеродесмических систем нарЯду с действием центров с энтропийным фактором привело к созданию различных высокомолекулЯрных соединений, каждое из которых несет ту или иную новую фн. нагрузку в добавление ко всему существующему спектру функций развивающейсЯ Њатерии. ”ункциональные свойства высокомолекулЯрных соединений прежде всего свЯзаны со способностью макромолекул изменЯть свою форму без разрыва имеющихсЯ в них свЯзей. Њеханизм, объЯснЯющий многообразие конформаций макромолекул, в настоЯщее времЯ хорошо изучен и широко используетсЯ в химии полимерных материалов. Џоэтому мы