CC BY
47
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _____________________________________2012, том 55, №5___________________________________
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 544.2.575.1
Т.Д.Джураев, Э.Р.Газизова, М.Т.Тошев ПРОЯВЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ В НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ПРИРОДЕ
Таджикский технический университет им. академика М.Осими
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиевым 23.02.2012 г.)
Рассмотрен механизм проявления физической наследственности в неорганической природе на примере образования молекулы воды. Установлено, что переносчиком наследственных признаков воды, вне зависимости от её агрегатного состояния, является химико-структурированная единица в виде гена-тетраэдра, устойчивая до температуры 4427°С.
Ключевые слова: физическая наследственность в неорганической природе - газообразный субстрат - генетический код - химико-структурированная единица наследственности - молекула воды -межчастичное взаимодействие.
Возникающую в неорганической природе наследственность по характеру проявления можно подразделить на структурную, физико-химическую и физическую. Эти три вида наследственности определяют природу её происхождения [1].
В данном сообщении нами рассматривается механизм проявления физической наследственности на примере образования молекулы воды.
Как известно, вода является важнейшим веществом, входящим в состав почти всех представителей живой и неживой природы. Электронная конфигурация молекулы воды (пространственное распределение электронных пар и конфигурация зарядов) установлена методом молекулярных орбиталей [2]. Она состоит из четырёх себе подобных частиц Н20 - структурированных единиц наследственности [3, 4], образовавшихся из ионов О2- и 2Н+ (рис. 1), и кристаллизуется в гексагональной форме с тетраэдрической координацией и координационным числом, равным четырём (рис. 2). Ещё в 1933 г. впервые рентгеноструктурно было установлено [5], что в жидкой воде сохраняется тетраэдрическое окружение, образовавшееся за счёт водородных связей, которое имеется и в структуре льда. Большая часть водородных связей, соединяющих молекулы воды в структуре льда, частично удерживается и в жидкой воде, где доля разорванных водородных связей, например, при 0, 25, 60 и 100°С составляет, соответственно, 9, 11, 16 и 20%. Следует отметить, что содержание рис. 1 и 2 приняло новый смысл согласно нашим представлениям о физической наследственности в неорганической природе, нежели это указано в работе [5].
В силу электронного строения молекулы воды, известна её анизотропность, характерная для кристаллических веществ и свидетельствующая, что жидкая вода - это «жидкий» кристалл, который
Адрес для корреспонденции: Джураев Тухтасун Джураевич, Газизова Эльвира Рашитовна. 734042, Республика Таджикистан, г.Душанбе, пр. акад. Раджабовых, 10, Таджикский технический университет. E-mail: [email protected].
39S
унаследовал структуру твёрдого льда. Подтверждением данного вывода могут служить представления, развитые в работах [6,7], что в жидкой воде существуют гигантские ассоциаты (кластеры) (Н20)п с п = 1-4000, составляющие её структуру. Концентрация мономерной формы в виде структурированной единицы (Н20)п с п = 1 при 25°С в жидкой воде составляет 0.0036 моль/л.
Если учесть, что информация о будущих свойствах веществ закладывается уже в газообразном состоянии в виде генов - структурированных единиц наследственности, которые при конденсации передаются в жидкое, а затем в твёрдое состояние [3], то перед нами открывается возможность раскрыть суть проявления физической природы наследственности, которая может возникать и передаваться в зависимости от температуры и концентрации и вне зависимости от агрегатного состояния вещества и схема которой представляется нами впервые (рис.3).
Как правило, вода при очень высоких температурах Т > 10000°С (рис.3) находится в виде ионов Н+ и О2- и, соответственно, расстояния между атомами настолько велики, что при их хаотичном движении в пространстве (даже ограниченном) исключается возможность столкновения между ними, поэтому взаимодействие между частицами невозможно. Понижение температуры до Т2 > 4500°С приводит к уменьшению межатомных расстояний в газообразном субстрате, что создаёт условия для столкновения между частицами, составляющими его. В процессе этого происходит межчастичное взаимодействие и обмен энергиями (будь то одноимённых или разноимённых частиц). В результате такого обмена образуется новое вещество (молекула), по свойствам отличающееся от исходных веществ. Установлено [8], что выше 4427°С (рис.4) в газовой фазе состава 66% ат. % Н2 и 33% ат. % О2 присутствуют только молекулы водорода и кислорода.
Н
Н
Рис. 1. Схема образования структурированной единицы наследственности Н20.
Рис. 2. Схема образования молекулы воды (Н20)5 из структурированных единиц наследственности Н20.
Субстрат Газообразное Газообразное Газообразное
состояние состояние состояние
Жидкое Жидкое Жидкое Твёрдое
состояние состояние состояние состояние
Рис.3. Схема проявления физической наследственности на примере воды в зависимости от температуры и концентрации, °С: Т > 10000; Т2 > 4500; Т3 ~ 4500; Т4 = 4427; Т5 < 100; Т6 < 50; Т7 < 30; Т8 < 0.
ат.%
Рис. 4. Диаграмма диссоциации воды [8].
В процессе снижения температуры в направлении Т1 ^ Т2 ^ Т3 (рис.3) и взаимодействия атомных и молекулярных частиц в газообразном состоянии формируется новое вещество - эмбрион, в который закладывается генетический код в виде тетраэдрической структурированной единицы наследственности Н2О и который ответственен в дальнейшем за возникновение комплекса свойств будущего твёрдого тела, независимо от того, является ли оно газообразным, жидким или кристаллическим.
Подобные взаимодействия возможны также между химическими соединениями Н2О, наблюдаемые в направлении температур Т4 ^ Т5 ^ Т6 ^ Т7 ^ Т8 (рис.3). То есть при снижении температуры до Т4 ещё в газообразном состоянии происходит образование молекулы воды (Н2О)5 (рис.4), для которой характерно наличие водородных связей [3], возникновение которых обусловлено свойством атома водорода взаимодействовать с сильно электроотрицательным кислородом.
В условиях равновесия в жидкости при Т5 (рис.3) эмбрионы собираются в комплексы (кластеры) и их число достигает 200...300 ед. в каждом кластере. Эти кластеры со структурой, соответст-
вующей структуре твёрдой фазы на стадии формирования дальнего порядка, называют дозародыша-ми или мелкодисперсными частицами. До тех пор, пока кластеры (дозародыши) имеют размер меньше критического, соответствующего температуре жидкости, они не могут разрастаться в кристалл, и твёрдое тело не образуется. Если же температура такова, что критический размер меньше размера самого крупного дозародыша, то при охлаждении до Т6 образуется зародыш с ассоциацией [(H2O)5]n с n = 4000 [6]. Последующее охлаждение системы до Т7 вызывает появление центров кристаллизации (ЦК), а при Т8 сверхкритические комплексы (кластеры), являющиеся ЦК, разрастаются в кристаллы.
В заключение можно отметить, что существует множество признаков наследственности, под суммарным воздействием которых возникает само понятие физической наследственности. В данной работе использованы признаки силы связи одноимённых и разноимённых частиц, силы притяжения и отталкивания электронов этих частиц, силы межмолекулярного взаимодействия, которые предопределяют геометрическую конфигурацию расположения атомов, ионов, радикалов и молекул в строении воды, определяющем её особые аномальные свойства. Такой подход к трактовке проявления физической наследственности в неорганической природе может объяснить наблюдаемые явления физических и других свойств веществ.
Поступило 23.02.2012 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вахобов А.В., Хакдодов М.М., Джураев Т.Д., Газизова Э.Р. - Материалы II-ой международной научно-практ. конф. «Перспективы развития науки и образования в XXI веке». - Душанбе: ТТУ им. академика М.Осими, 2006, с.254-257.
2. Зацепина Г.Н. Физические свойства и структура воды. - М.: МГУ им. Ломоносова, 1987, 172 с.
3. Джураев Т.Д., Газизова Э.Р. -Труды V международной научно-практ. конф. «Прогрессивные литейные технологии». - М: НИТУ МИСиС, 2009, с.196-199.
4. Джураев Т.Д., Газизова Э.Р., Хакдодов М.М. Физико-химические основы наследственности в неорганической природе. - Германия: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co KG, 2011, 128 с.
5. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Строение вещества. - М.: Высшая школа, 1978, 309 с.
6. Ермоленко В.И, Ермоленко Г.И. - Укр. хим. журнал, 1977, т. 43, вып. 1, с.16-21.
7. Мицкевич Б.Ф., Сущик Ю.Я., Ермоленко В.И. Бериллий в зоне гипергенеза: растворимость и ком-плексообразование. - Киев: Наукова думка, 1977, 168 с.
8. Бокий Г.Б. Кристаллохимия. - М.: Наука, 1971, 400 с.
Т.Д.Чураев, Э.Р.Газизова, М.Т.Тошев
ЗУХОРОТИ ИРСИЯТИ ФИЗИКАВЙ ДАР ТАБИАТИ ГАЙРИОРГАНИКЙ
Донишго^и техникии Тоцикистон ба номи академик М.Осими
Механизми зухуроти ирсияти физикавй дар табиати гайриорганикй дар мисоли ба вучуд омадани молекулаи об дида баромада шудааст. Исбот карда шудааст, ки сабабгори гузариши аломатхои ирсиявии об, бидуни холати агрегатии он, ба вохиди кимиёвию структуравй (ген)
вобаста мебошад, ки конфигуратсияи фазогии геометрии намуди тетраэдр дорад ва то хдрорати 4427°С устувор мебошад.
Калимщои калиди: ирсияти физикавй - цодисацо дар табиати гайриорганикй - субстрати газй -коди генетикй - вохиди кимиёвй-структуравии ирсият - молекулаи об - таъсири байни щмдигарии заррачацо.
T.J.Juraev, E.R.Gazizova, M.T.Toshev MANIFESTATION OF PHYSICAL HEREDITY IN INORGANIC NATURE
M.Osimi Tajik Technikal University
The mechanism of the physical manifestation of heredity in inorganic nature on the example of the formation of water molecules. Found that the carrier of hereditary characteristics of water, regardless of its physical state, is a chemical-structured unit in the form of a gene-tetrahedron, stable to a temperature of 4427°C.
Key words: physical heredity - phenomena in an inorganic nature - gaseous substrate - genetic code -chemical and structured unit of heredity - molecule of water - interparticle interaction.
