ХИМИЯ, ФИЗИКА, БИОЛОГИЯ, МАТЕМАТИКА: ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ

И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Сборник статей по материалам XXIX международной

научно-практической конференции

№ 11 (20)

Ноябрь 2019 г.

Издается с июля 2017 года

Москва

2019

УДК 50

ББК 20

Х46

Х46 Химия, физика, биология, математика: теоретические и

прикладные исследования. сб. ст. по материалам XXIX междунар.

науч.-практ. конф. – № 11 (20). – М., Изд. «Интернаука», 2019. – 94 с.

ISSN 2541-9846 © ООО «Интернаука», 2019

Оглавление

Астрономия 6

Секция 1. Астрометрия и небесная механика 6

ПЕРВОЕ ЧТО ДАНО. ПЕРВОЕ, ОСНОВНОЕ СВОЙСТВО ПРОСТЫХ ЧАСТИЦ Клышин Юрий Васильевич

6

Биология 20

Секция 2. Физиология 20

БИОРИТМЫ И ИХ ВИДЫ Жидков Руслан Сергеевич

20

Математика 25

Секция 3. Теория вероятностей и математическая статистика

25

ВЕРОЯТНОСТНАЯ МОДЕЛЬ МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ СМЕСИ Заикин Артём Александрович

25

Физика 32

Секция 4. Лазерная физика 32

ПОЛУЧЕНИЕ ТРЕХМЕРНЫХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ ОЛИГО- И ПОЛИАМИДОВ МЕТОДОМ ДВУХФОТОННОЙ ЛАЗЕРНОЙ СТЕРЕОЛИТОГРАФИИ Коркунова Ольга Сергеевна Шавкута Борис Сергеевич Дудова Дарья Сергеевна Ганин Даниил Валентинович

32

Секция 5. Физика атомного ядра и элементарных частиц

37

ЭНЕРГИЯ Хайруллин Зуфар Хадисович

37

Химия 46

Секция 6. Аналитическая химия 46

ИЗГОТОВЛЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ КАЛИЙ СЕЛЕКТИВНОГО ЭЛЕКТРОДА Плотникова Дарья Алексеевна Гулина Татьяна Геннадьевна Кулешова Надежда Вячеславовна

46

Секция 7. Медицинская химия 54

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УГЛЕРОДНОГО ГЕМОСОРБЕНТА МИКРОСОТОВОЙ СТРУКТУРЫ НА ПОГЛОЩЕНИЕ ЭТАНОЛА Нуралы Асия Мамбеткызы Акназаров Сестагер Хусаинович Есин Апайдын Варол Амзеева Улпан Мансурханкызы

54

ЯДЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В МЕДИЦИНЕ. ПОЛЕЗНЫЕ ЯДЫ Коломеец Александра Викторовна Ашербакиева Камилла Ерболатовна

59

ВЛИЯНИЕ НАРКОТИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА Сериккалиева Аружан Нурлановна Аширбакиева Камила Ерболатовна

65

Секция 8. Неорганическая химия 73

РАЗНОЛИГАНДНЫЕ КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ЖЕЛЕЗА(III) С ГЛИЦИНОМ, ГЛУТАМИНОВОЙ И ВИННОЙ КИСЛОТАМИ Кулиев Асаф Джалал оглы

73

АЛЮМОСИЛИКАТНЫЕ СОРБЕНТЫ БИОГЕННОГО И МИНЕРАЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ Терминов Сергей Александрович Панасенко Александр Евгеньевич

79

Секция 9. Физическая химия 85

ГЕНЕЗИС МИНЕРАЛОВ. ПРОЦЕССЫ МИНЕРАЛООБРАЗОВАНИЯ Цечоева Анжела Рамзановна Дудургова Милана Магометовна

85

Секция 10. Электрохимия 89

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ КРИВЫЕ ОСАЖДЕНИЯ РОДИЯ Аринова Алиса Бейбитовна Дмитриенко Виктор Петрович

89

6

АСТРОНОМИЯ

СЕКЦИЯ 1.

АСТРОМЕТРИЯ И НЕБЕСНАЯ МЕХАНИКА

ПЕРВОЕ ЧТО ДАНО.

ПЕРВОЕ, ОСНОВНОЕ СВОЙСТВО ПРОСТЫХ ЧАСТИЦ

Клышин Юрий Васильевич

преподаватель педагогического колледжа им. Б. Ахметова,

Республика Казахстан, г. Павлодар

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается вопрос, что имеют первые простые

частицы (единицы, элементы) для того чтобы соединиться и построить

все что существует в настоящей действительности.

Введение

Что мы видим в действительности, – первое, это множество мате-

риальных тел (объектов, предметов). Видим материальные предметы

окружающего нас пространства, видим звезды, планеты, объекты дальней

действительности. Знаем, что есть атомы, молекулы, галактики, знаем,

что есть бесконечное множество материальных тел (частиц) невидимой

нами в данный момент действительности. Знаем, что действительность

состоит из огромного множества материальных тел разной степени

сложности. Действительность имеет дискретный характер. Материальные

тела двигаются, сталкиваются, взаимодействуют. Притягиваются,

отталкиваются, соединяются, разъединяются, вступают в различные

отношения. В итоге имеем нашу не простую, а относительно

совершенную в физическом, биологическом и социальном плане,

материальную действительность.

Кроме этого можно увидеть (найти факты, примеры, доказательства,

теории, утверждения и др.) и с полной уверенностью говорить что

Мир, начался с того что в самом начале были простые единицы,

7

частицы. Далее. Простые частицы соединились, построили более

сложные частицы. Более сложные соединились и построили еще более

сложные частицы (тела). Так построилась (образовалась) настоящая

действительность. Это мы видим, понимаем, это нам подтверждают

многочисленные теории о развитии, эволюции Природы. В действи-

тельности, если рассматривать более конкретно то, это происходит

следующим образом. Вот простейшая, обобщенная формула, схема –

схема соединения частиц. Простейшие, фундаментальные частицы

соединились и построили атом водорода. Построили протоны (нейтроны).

Атомы водорода (протоны) соединились и построили молекулы.

Построили ядра химических элементов. Атомы, молекулы соединились

и построили звезды, планеты. Построили галактики. Галактики соеди-

нились и построили группы, скопления, сверхскопления, потоки галактик.

Молекулы соединились, построили различные неорганические

соединения, построили материальные тела. Молекулы соединились

и построили биологические объекты (тела). Так происходит процесс

соединения в действительности. Это очень грубая, поверхностная

картина происходящего. Общая, всеобщая, единая и др. Схема

(картина) с позиции соединения, усложнения частиц. Эту схему можно

рассмотреть еще более пристально, детально, (возможно возникнут

недоразумения) но, несмотря на все сложности общее направление

соединения (изменений, усложнений, эволюции) будет происходить

по отраженной генеральной схеме. Уточнение, не схеме с позиции

четырех взаимодействий, не схеме тяготения, не схеме связи и др.,

а схеме последовательного соединения.

В результате соединения простейших частиц происходит процесс

усложнения, происходит движение от простого к сложному. А так – же

в результате процесса соединения происходит процесс изменения,

процесс развития, процесс эволюции. Кроме этого можно отметить,

что происходит процесс построения, чего – либо, ему сопутствуют

процессы образования чего – либо, возникновения. Рождения, проис-

хождения и др. Происходят основные, базовые глобальные процессы

действительности.

Есть причина (причины) соединения и построения сложных мате-

риальных тел из простого материала. В данной статье можно разобраться

в вопросе. Что производит (осуществляет) процесс соединения простых

частиц, что производит процессы изменения, эволюции, развития,

совершенствования, построения, и др. Все эти процессы взаимосвязаны

и имеют единое начало, имеют единую основу.

8

Две основы

Прежде всего, необходимо обозначить, условно отграничить две

основы. Первая основа – это «сама» первая простейшая частица.

(Множество простых частиц). Частица материи, не пустой объем.

Носитель, собственник, обладатель, точка отсчета, точка крепежа.

Вторая основа - что имеет первая частица для того что бы

соединиться (а так – же действовать, взаимодействовать, связаться,

обмениваться и др.) с другими простейшими частицами. То, что имеет

частица, может находиться (восприниматься, есть) в позиции это и /или

принадлежность, собственность. Главное, это свойство, качество, способ-

ность, признак и другие точки восприятия «этого». Первое свойство

(качество, способность и др.) простой частицы для соединения (а так – же

действия, взаимодействия и др.).

Примечание. Что это за простейшая частица. Современные иссле-

дователи ставят на это место кварки, лептоны. Нейтрино, электроны

в некоторых случаях фотоны. Бозоны. (Ставят одновременно или по

одному). Не официальная физика. Светород, амер и др. Выделяется

множество частиц претендующих на звание самой простой и первой

частицы Природы. Однако, если начинать разбираться, то оказывается

что это не самые простые частицы, это сложные, составные, делимые

частицы. У них не самые простые, а делимые свойства.

В общем виде самую простую частицу необходимо определить

так. Главное, что частица простая (самая простая, без составных

частей). Частица неделимая, монолитная, единая, одно (не два, не три).

Материальна, наполнена, не пустота. Объемна. Второе. Первые

простейшие частицы имеют свойство и благодаря этому свойству

соединяются. Третье. Такие частицы соединяются и строят (составляют,

входят) все вещи действительности. А так – же осуществляют

изменение, эволюцию, развитие.

Примечание. С позиции сложности на первое, основное место

выходит свойство единицы, которое необходимо для соединения.

Потому что, что - бы простому объекту, стать сложнее необходимо,

прежде всего, соединиться, с чем-либо. Есть другая позиция для опре-

деления первого свойства «простой частицы». Первое, основное, что

необходимо чему – либо, что – бы быть. (Позиция бытия). Что бы быть

чем либо, чем – то и др. Можно перечислить, что претендует на это

первое свойство основы. Это материальность, объемность условного

объекта (точки) и др.

9

Первое свойство простейшей частицы для соединения

Что необходимо первым и самым простейшим частицам (единицам) чтобы произвести процесс соединения. Здесь несколько существую-щих и возможных вариантов. Прежде всего, два основных, а затем остальные.

Первое. Движение. Первые простейшие частицы обладают движе-нием. Движение первое и основное свойство первой простейшей частицы. Первое и основное свойство всех первых простейших частиц. Прямо-линейное равномерное движение. Движение с максимальной скоростью. Самостоятельное, самопроизвольное, движение. Неизменное движение (при столкновении движение частицы не изменяется).

Для того что – бы понять что самое первое свойство простой частицы является движение можно привести очевидные факты из наблюдений физической действительности. Первые простейшие частицы, фундаментальные, элементарные частицы двигаются. Двигаются с макси-мальной скоростью, двигаются со скоростью света. Скоростями близкими к скорости света. Вместе с тем эти простейшие частицы участвуют в построении всего материального вещества действительности. Являются элементами его структуры. Далее. Атомы, молекулы (прежде всего) двигаются. Материальные тела двигаются. Планеты, звезды, галактики двигаются. Двигаются естественно, самопроизвольно. На основании существующих фактов можно утверждать что, прежде всего, первые простейшие частицы двигаются. Первое свойство простейших частиц это движение. Первые простейшие частицы наделены алгоритмом прямолинейного равномерного, однонаправленного, самопроизвольного движения. Совместное движение множества простейших частиц, прежде, ранее всего, являет собой поток. Затем двигающаяся частица (тело), поток частиц, тел.

Второе. Для того что бы осуществить любой процесс соединения необходимо прежде всего движение (перемещение) двух единиц (двух частей, элементов) навстречу друг другу. Два объекта должны двигаться. Два объекта должны встретиться. Два объекта должны остаться рядом. Два объекта должны в результате движения соединиться. (Есть возможность дальнейшего отталкивания, но момент единства при движении, столкновении уже абсолютно наблюдается). Движение двух объектов навстречу это абсолютное действие для дальнейшего соединения. Если убрать это действие, то соединения не произойдет, соединения не будет. Вместе с этим не будет (не появится, не возникнет) ничего сложного.

Третье. Если все частицы, простые, сложные, большие, маленькие

и др. будут стоять на месте, не двигаться, то не произойдет ни какого

соединения. Частицы не построят ничего сложного. Это очевидный факт.

10

Второе. Притяжение. Современная наука на первое и основное

место ставит притяжение. Гравитацию, тяготение. Первое свойство

простейшей частицы это притяжение, гравитация. Первое и основное

свойство для соединения, для эволюции, построения и др. это притя-

жение. То, что это так вытекает из установленного закона всемирного

тяготения. Цитата. Закон всемирного тяготения: все тела притяги-

ваются друг к другу. Сила всемирного тяготения прямо пропорциональна

произведению масс тел и обратно пропорциональна квадрату рас-

стояния между ними: Из аксиомы вытекает множество утверждений,

формул, теорий и др. что это так. Утверждений сопутствующих

(доказывающих, соответствующих, похожих) этой аксиоме. Вытекает

слабое взаимодействие. В итоге. Первое свойство, которое будет

у первой частицы это притяжение. Примечание. Аргументы против притяжения. Можно привести

несколько основных аргументов, из множества возможных, что притяжение это не первое свойство первой простейшей частицы. Прежде всего. Притяжение это сложный процесс. И нельзя первой простейшей частице давать механизм притягивать. Тянуть к себе. Такая частица уже не будет простой, первой. Почему. А). Механизм притяжения можно рассмотреть с позиции «структуры притяжения». Для притяжения у этой простейшей частицы должен быть механизм притягивать, тянуть на себя. Это будет выглядеть так. Есть частица. Рядом расположена другая частица. Частицы самые простые. Две частицы это основные элементы структуры притяжения. К основным элементам структуры притяжения необходимо отнести объект (нечто), который можно обозначить материальная связь, которая может тянуть (тянет). Нить, шнур, «резинка»; поле; сила; какая - то еще не понятая реальность и др. Нить должна принадлежать частице, быть элементом ее структуры. (По современным расчетам нить является элементом внешней среды). «Нить» сокращается, уменьшается, скручивается. Частицы двигаются навстречу, притягиваются. Есть такой (представ-ляемый) вариант притяжения. По современным представлениям такой вариант притяжения осуществляют бозоны. Таким вариантом притяже-ния наделены бозоны. Этот вариант притяжения для простых единиц не подходит. Нить это сложный объект со своей структурой. Состоит из множества частичек скрепленных между собой, «неразрывной» связью. Возникает множество еще простых частиц, проще двух указанных. Плюс еще множество частиц, которые осуществляют неразрывную связь между ними. И так до бесконечности. Критерий простоты нарушается. Еще. Если неразрывная связь принадлежит частице, то получается, странная частица, тело и множество неразрывных связей (нитей). Получается, простая частица похожа на паука (тело и щупальца).

11

Примечание. Более подробно по бозону. Бозон отделен от

простейшей частицы. Бозон является элементом окружающего частицу

пространства, поля. Наряду с простыми частицами есть еще отдельные

от них частицы, эти частицы очень сложные. Получается, что есть

совсем простые частицы, рядом с ними очень сложные частицы. Рядом

две реальности. Простая и сложная. (Тогда возникает вопрос, и затем

бесконечная череда исследований, из чего простого состоит находящаяся

рядом сложная реальность). Как притягивает бозон. Он выстреливает

нитью, сцепляется с частицей и другой частицей, скручивается, пере-

мещает две частицы навстречу друг другу. Таким образом, частицы

встречаются, соединяются, осуществляется процесс притяжения

(соединения). В этом случае бозон так – же не отвечает критериям

простоты. Зацепиться, скрутиться, направить нить, попасть, и др.

Это сложное действие, в котором задействовано множество частиц.

Еще функция наделяемая бозон. (Заметим, функция, совершенно

отличная от первой). Бозон «способен» наделять частицу массой.

Но наделить частицу массой можно, в случае если частица и бозон

двигаются. Двигаются навстречу. Двигаются, затем (встречаются)

сталкиваются. Получается что – бы наделить массой необходимо

свойство двигаться. Еще действие бозона. Бозон тормозит. Частица

тормозиться, начинает двигаться медленнее. (Так – же движение).

Тогда бозон от столкновения должен двигаться быстрее. (Физические

законы движения должны работать и в этом случае). Если быстрее,

то бозон сложный и состоит из множества частиц. В противном случае

он нарушит закон сохранения. Еще недоразумение. Если простая

частица двигается медленнее, то этим самым так – же нарушается

«закон сохранения». Это так – же говорит о сложной структуре бозона.

Вывод, бозон это не самая простая частица. Притяжение не самое

первое свойство.

Б). Существует представление, что для притяжения, связи, затем

соединения у простейшей частицы (рядом с простой частицей) должно

быть поле. У простейшей частицы должно быть поле, должен быть

механизм действия этого поля. Кроме этого поле это еще множество,

каких-то частиц. Частица порождает поле. Поле это множество частиц.

Одна простейшая частица порождает целое поле, состоящее из еще

более простых частиц. Простейшая частица не может породить поле.

Породить поле из других простейших частиц. Если частица самая

простая то она ничего не может породить, тем более, более простого.

Если порождает, то частица сложная. Затем для того что – бы связать

частицы этого поля необходимо опять поле. Возникает «дурная»

бесконечность частиц и полей.

12

В). Возникает еще один странный момент. Притяжение в этом случае является первым, основным свойством для возникновения движения частиц, тел. Притяжение это, прежде всего, движение навстречу. Движение навстречу по причине сил (взаимодействия). Тогда, притяжение (силы, взаимодействия) порождает движение. Хотя это совершенно не так, наоборот, движение порождает силы и взаимо-действия. Простейшие частицы, прежде всего, обладают движением.

Д). Кроме всего прочего, для процесса притяжения, мы наделяем окружающие (принадлежащие) объекты различными сущностями, меха-низмами. Если наделяем, то «простая» частица должна с ними находиться в отношениях. Первое, отношение собственности, принадлежности, механизм должен частице принадлежать, быть ее. Далее. Управление (управлять) (плюс механизм управления), порождать (в случае поля). Воспроизводить, влиять, притягивать, держать рядом (находиться рядом). Не отталкиваться (они то – же материя). Возникает не простая частица, а целая система частиц, где у каждой частицы свой функ-ционал. Между ними управляемое (умное) взаимодействие. Простые частицы этого сделать не смогут. Но в случае такого притяжения эти функции (частицы, отношения) должны быть. Если их нет, то нет

притяжения. Они в этом случае, связаны связью бытия. Выясняется искусственное наделение простого объекта сложным действием. Тем, что простые объекты (частицы) делать не могут.

Третье. Заряд. Первая простейшая частица обладает зарядом.

Свойство плюс. Свойство минус. Первая простейшая частица имеет

свойство плюс. Положительна. Первая (вторая) простейшая частица

имеет свойство (знак) минус. Отрицательна. Эти свойства можно отнести

к притяжению. Эти понятия, сущности (знаки, заряды) возникли для

объяснения притяжения. Притяжение – это комплекс частиц. Это

означает, что есть еще множество «третьих» частиц. Простота заряда

(с этой точки зрения) пропадает. Кроме этого. Есть разновидности

свойства заряд. Это цвет, аромат для кварков. В этом случае, реализо-

вана попытка, так – же объяснить притяжение. Объяснить притяжение

еще на более низком уровне. В этом случае возникает еще множество

более «простых» частиц для обеспечения более «базового» притяжения.

Возникает дурная бесконечность порождения частиц.

Второе. Цитата. «Заряд, способность тел быть источником

электромагнитных полей…». Заряд определяется, как возможность

создавать (быть источником, рождает и др.) поле. Поле сложный объект,

его не может произвести простая частица.

Четвертое. Спин. Первая, простая частица обладает спином.

Вращение – сложное движение. Есть более простое движение, прямо-

линейное равномерное. Вращение создается множеством простейшего

13

движения. Соответственно и множеством простейших частиц. Поэтому,

свойство вращение простых частиц (электронов, амеров и др.) можно

отнести к сложному движению. Можно отнести к сложному движению

множества еще более простейших частиц обладающих прямолинейным

равномерным движением. Поэтому спин не может быть первым

свойством простой частицы.

Пятое. Первая простейшая частица обладает управляемым движе-

нием. В основе движения находится прямолинейное равномерное

движение. Самое простое движение. Частица, двигается по прямой линии

и с одинаковой скоростью. (Прямолинейное, равномерное движение).

Но для построения сложных объектов необходимы сложные траектории

движения. Необходимо не прямолинейное и неравномерное движение.

Для создания таких траекторий движение должно управляться.

Есть два варианта. Управляться, из вне или изнутри. Изнутри частица

управляться не может. Потому что это частица проста. Из вне частица

так – же управляться не может. Получается, что бесконечное множество

частиц управляется из вне каким – то сложным объектом. Объектом,

обладающим структурой (элементами, составом, функционалом и др.)

управления. Каждое действие простой частицы управляется. Из вне

частица может управляться только столкновением с другой частицей.

Управляется другим движением.

Примечание. Первая простейшая частица не должна быть наделена

сложным движением. Она не может быть наделена движением, в котором

она предусматривает (управляет, направляет) свое движение. (Я должна

двигаться в ту точку, столкнуться с той частицей, оттолкнуться,

соединиться, переместиться в следующую точку и построить атом.

Такой ее будет обязательный алгоритм действий, коррекций движения

в случае умного управления. У атома, в этом случае опять должно

управление быть умным. А так – же у первой частицы должен быть

механизм, направления полета, механизм управления полетом. Этот

механизм должен быть похож (соответствует) механизму движения

ракеты. Механизм (энергия для) ускорения, замедления, направления. У простейших и более сложных частиц, тел мы видим, что они

обладают алгоритмом (механизмом) прямолинейного равномерного движения. А не механизмом умного, управляемого движения. Так дви-гаются частицы света, так двигаются атомы, молекулы. Так двигаются звезды, планеты. То, что планеты вращаются, а звезды двигаются по спирали в рукаве галактики, это результат прямолинейного движения и взаимодействия, а не умного движения.

Шестое. Первая простейшая частица обладает движением и притяжением. Движение и притяжение сразу у одной частицы. Этому есть примеры. Планета двигается и притягивает. Звезда. Звезда двигается

14

и притягивает. Но этот комплекс двух свойств не осуществим для простейших частиц.

Седьмое. Одни простейшие частицы только двигаются, другие только притягивают. Так утверждает современная наука. Есть частицы. Кварки (ядра, атомы, планеты). Есть частицы взаимодействия, частицы силы. Частицами силы, взаимодействия являются бозоны. Это основа построения Природы по современным представлениям.

Восьмое. Одни первые простейшие частицы двигаются, другие простейшие частицы покоятся.

Девятое. Мгновенное движение. Множественные измерения. И другие мистические идеи, не физические теории.

Примечание. Мгновенное движение уничтожает движение. Это очевидный факт. В случае мгновенного движения, движения просто нет. Нет всего того что связано с движением. В конечном итоге нет физики.

Вывод. У первых простейших частиц есть свойство двигаться. Скорость движения постоянная. Равномерная. Движение происходит только в одном направлении. Изменение направления движения проис-ходит по причине столкновения с подобной частицей и движения в другую сторону. Это направление соответствует закону сохранения (постоянства) движения (энергии). Количество движения до и после столкновения не должно изменяться.

Примечание. Прямолинейное, равномерное движение простейших частиц должно быть согласованным. Согласовать это движение можно одним направлением. Одним направлением общего, всеобщего движения. В противном случае, в случае, когда частицы двигаются в разные стороны, частицы разлетаются. Только навстречу, возникает хаос. Хаос это нет эволюции, развития, нет более сложных частиц, атомов, звезд, есть тепловая катастрофа. Для обеспечения соединения и естественной дальнейшей эволюции прямолинейное движение должно быть и встречным. Встречное движение может обеспечить в дальнейшем соединение. Все эти требования может решить конструкция сходящийся поток.

Претенденты на роль первой простейшей частицы

Примечание. Можно отразить критерии, по которым частицу можно считать самой простой. Можно считать первой. Частица неделимая. Частица самая простая. Частица объемная. Критерии простоты объема. Частица самая маленькая. Частица материальная. Частица двигается. Критерии простоты движения. Частица двигается самостоятельно. Частица двигается прямолинейно, двигается только вперед. Частица двигается равномерно. Частица двигается с макси-мальной скоростью, быстрее всех, всего. Если частица соответствует этим требованиям, критериям, то она самая простая.

15

Первая частица. Нейтрино. По современным представлениям нейтральное означает, что там соединились частица плюс и частица минус. Плюс и минус дают нейтральное качество (нейтрино). Возникает уже две частицы. Есть еще «третьи» частицы. Третья частица это то, что отличает минус от плюса. У третьей частицы должен быть и функционал соединять плюс с минусом. Получается что нейтрино уже очень сложная конструкция из более простого материала. Кроме этого, если у частицы есть простые элементы со знаком плюс и минус это означает, что они соединились посредством притяжения. Притяжение это сложное качество со сложным механизмом действия. (Поле, бозон). Кроме этого нейтрино наделяют вращением. Вращение это сложное движение, в основе которого находится множество прямолинейных равномерных движений. Соответственно и множество, более простейших частиц, которые этим качеством обладают. Еще. У нейтрино высокая проникающая способность, слабо взаимодействует с веществом . Простая частица вещество строит, является элементом его структуры. Вместе с тем разговор про нейтрино как о первой частице это говорит о том, что есть мнение ученых, что первая простейшая частица есть. Ее поиски ведутся. А так – же что деление вещества не бесконечно. В данном случае нейтрино на роль первой простейшей частицы, не подходит.

Примечание. Есть другая сторона нейтральности нейтрино. Если нейтрино это просто простейшая частица без качества плюс и минус, одна частица. Но она должна породить частицу со знаком плюс и минус. Это означает, что есть еще две простейшие частицы, с которыми нейтрино соединится и образует новые частицы, но с противо-положными знаками. Это означает, что с этой точки зрения нейтрино не одна простейшая частицы, а есть отдельные частицы плюс и отдельные частицы минус, есть частицы совмещающие (соединяющие, притягивающие) плюс с минусом. Опять целый комплекс частиц.

Вторая. Кварк. Это сложная частица. Почему. Ее нет в свободном

состоянии. Вне ядра атома она распадается. Так утверждают совре-

менные ученые. Процесс распада однозначно указывает на то, что кварк

составлен множеством простейших частиц. В окружающем пространстве

кварк никуда не исчезает. Он находится в данном пространстве в

разложенном (разделенном) виде. Физики это, прежде всего материа-

листы и они говорят. Материя не может никуда исчезнуть. Есть закон

сохранения. И это будет правильно, это классическая основа физики.

Еще аргумент. Кварки обмениваются (цветами, ароматами). Обмен, это

так же сложное качество со своим функционалом. В процессе обмена,

как правило, задействовано четыре функциональных единицы. Три разно-

родных частицы. Это основной структурный состав процесса обмена.

16

Если его нет то обмен (как) сущность не состоится. Если обмен

состоялся (так кто – то считает) то тогда это не обмен, а что-то другое.

Плюс «производственный механизм», который этот процесс должен

осуществить. А так – же есть несколько различных кварков, к ним добав-

ляются анти кварки. Возникает сложная «кварковая» конструкция.

Это обстоятельство отрицает, что кварк это первая простейшая частица.

Третья. Фотон. Это так – же не самая простая частица. По офици-

альным данным свет (фотоны) ведет себя как частица и как волна.

Кроме того свет имеет спектр. Эти два факта означают, что фотон

это сложная составная частица, означают, что фотон состоит из более

простых частиц. Есть еще наблюдение и свойство фотона – фотон

не вращается. Это обстоятельство означает, что он состоит из множества

частиц с прямолинейным, равномерным движением. Скорость движения

света «максимальная». Это указывает на то, что фотон это поток

(потоковое состояние) первых простейших частиц.

Светород. Это частица составляющая свет. Частица, которая

(составляет) рождает свет. По сути, аналогично фотону. Свет это более

сложное образование из фотонов. (Если это имеется в виду). Четвертая. Частица эфира. Это так же простейшая частица

(по существующим представлениям) и это частица двигается. Частица вращается. Вращение сложное качество, составленное простыми элементами, соответственно и более простыми частицами. Больше об этой частице мало что известно. Но по некоторым данным она «пронизывает» все пространство. Это означает, что она плохо сталки-вается с уже построенной материей. А она должна ее составлять, (строить) а затем и связывать.

Пятая. Электрон. Это частица волна. А так – же по предположе-ниям электрон содержит два кварка. А так – же это отрицательная частица, что предполагает материю, создающую это качество, что являет собой еще одну частицу. Электрон имеет спин – так – же сложное качество.

Шестая. Бозон. Здесь полная неразбериха. Основное. Вместе с «простыми» частицами есть еще простые частицы это бозоны. Но они не простые. Они с захватом (с силой) – длинная нить. Нить выстрели-вается, попадает. Затем скручивается. Тянет. Так работает бозон. Если разобраться по деталям, то это творение инженерной мысли. Идея в материале. Однако, такая конструкция может появиться только на нашем уровне действительности. Материальная конструкция, уровень, социаль-ный это кран, лебедка плюс человек. Био уровень это рука, мышца плюс голова. Как это можно приписывать базовому уровню, простейшим частицам. Желание соединить непослушные частицы привело к тому, что эта сложная конструкция была насильно втиснута в уровень

17

простейших частиц и их взаимодействий. Еще противоречия. Если все частицы начинают тянуть. Тянут по очереди или одновременно. Кто сильнее. Сколько простых, сколько силовых. Соотношение. Длина нити гравитона, он действует на бесконечные расстояния и др. Одно из главных.

Примечание. На каком этапе возникли бозоны. На первом их нет.

Частицы разлетаются после «большого» взрыва. Сторонники бозона

это и сторонники (защитники) взрыва. В этом случае. Вначале были

простейшие частицы, после взрыва (по современной версии) они,

прежде всего, начали двигаться. Двигаться в разные стороны, взрыв,

инерция. Проходит несколько долей секунд и вдруг из пустого

пространства, необъяснимым образом возникает почти равное коли-

чество других частиц – бозонов. «Включилось» слабое взаимодействие.

Возникли бозоны слабого взаимодействия. По мере разлета частиц

(необъяснимым образом) возникают бозоны сильного взаимодействия,

электромагнитного, гравитационного взаимодействия. Это не выглядит

естественно. В этом случае для соединения множества частиц совер-

шается чудо, волшебство. Сотворяется новая материя. Сотворяется

частица (частицы) Бога. Но это в конечном итоге не помогает собрать,

соединить непослушную материю. В этом случае (оказывается)

невозможно построить галактики. Необходимо еще одно чудо. Это чудо

происходит. Еще одно чудо – темная материя, темная энергия. Что будет

дальше.

Седьмая. Элементарная единица. Самая простая, неделимая еди-

ница, частица. Статья. «Свойства элементарной единицы».

В поисках простейшей частицы можно двигаться бесконечно долго.

Делить (теоретически, физически) уже известные частицы. Выясняется

определенная глубина, в которой находятся множество частиц (форм),

претендующих на первую частицу и самую простую. Но если первая

простейшая частица двигается, то она имеет скорость движения.

Мы эту скорость знаем. Это скорость света. Этой скоростью обладают

частицы света фотоны. Электромагнитное излучение. Это обстоятельство

(закон Природы, факт) показывает. Все сложные частицы тела обладают

скоростью меньшей, чем скорость света. Все тела составлены светом.

Это означает что фотон это образование (форма, квант, частица, элемент)

составленное простейшими частицами. В то – же время является

потоком. Потоком более простых частиц. Потоком - образованием с

минимальным внутренним взаимодействием. Главное. Самая простая

материальная частица, должна обладать самым простым движением.

Самое простое движение это самое быстрое движение. Самое простое

движение это прямолинейное движение. Самое простое движение

18

это равномерное движение. Самое простое движение это движение

в одном направлении. Все что самое простое сочетается в одном. То, что

сочетается в одном можно обозначить понятием – элементарная единица.

Все остальное это более сложные и составные вещи, вещи, составленные

элементарными единицами.

Примечание. Можно утверждать и многие ученые утверждают.

Есть скорость больше чем скорость света. Аргументы против. Это пока

теория. Далее. Это вопрос измерения и определенной относительности.

Далее, границы увеличения скорости движения частиц от скорости света

не должны иметь бесконечные значения и приближаться к показателю

мгновенного движения. Это очевидный факт. В этом случае движение

уничтожается. Если нет движения на первом уровне, то не произойдет

ни одного физического процесса. Наша действительность не состоится.

Примечание. Сложное, создается не только в результате соеди-

нения. Сложное, создается в результате деления, отделения, расчленения

и др. Выделения, синтеза. Обобщения. Анализа. Но в любом случае

при наличии таких действий, для физической реальности главным

действием для построения сложного является соединение. Более того,

самое простое не может делиться, отделяться и др.

Вопрос 1. Две частицы при движении сталкиваются и отталки-

ваются, а не соединяются. Между ними не происходит соединения.

Ответ. Другой результат можно получить при столкновении двух потоков

частиц. Если рассмотреть многочисленные примеры из действительности,

можно увидеть что если сталкиваются два потока частиц, то они

образуют вихревую спиральную структуры. Происходит соединение

двух потоков частиц. Соединение потоков происходит при построении

вихря, циклона, антициклона, смерча и др. Можно заметить, что атом

имеет вихревую спиральную структуру, галактика имеет вихревую

спиральную структуру. Звезда, планета вращается, являет в основе

своей совершенную форму вихревой спиральной структуры.

Вопрос 2. Если все первые частицы двигаются, то получается

невообразимый хаос из первых частиц. Ответ. Возможность усложнения

возникает в связи с тем, что частицы двигаются в потоках. Двигаются

в одну сторону. Частицы взаимодействуют в связи с тем, что потоки

сходящиеся. Множество сходящихся потоков из простейших частиц

соединяются (взаимодействуют) и образуют единый сходящийся поток.

В сходящемся потоке происходит построение многочисленных структур.

Атомов, молекул, звезд, планет, галактик.

19

Список литературы:

1. Клышин Ю.В. Свойства элементарной единицы: журнал. Вестник совре-

менной науки. 2015. № 2 (2). С.72-79.

2. Закон всемирного тяготения – Википедия https://ru.wikipedia.org ›

Классическая_теория_тяготения_Ньютона.

3. Электрический заряд — Wikimedia Foundation dic.academic.ru ›

dic.nsf/ruwiki/7241

4. Спин — Википедия ru.wikipedia.org › Спин

5. Теория Большого взрыва: история эволюции нашей...Hi-News.ru › Космос ›

Теория Большого взрыва.

6. Бозон — Wikimedia Foundation dic.academic.ru › dic.nsf/ruwiki/500305.

20

БИОЛОГИЯ

СЕКЦИЯ 2.

ФИЗИОЛОГИЯ

БИОРИТМЫ И ИХ ВИДЫ

Жидков Руслан Сергеевич

студент, Кабардино-Балкарский Государственный Университет

им. Х.М. Бербекова, РФ, г. Нальчик

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются основные понятие биоритмы,

хронобиология, а также существующая на сегодняшний день научная

классификация. Рассмотрена современная теория «трех ритмов»,

приведены примеры биоритмов в зависимости от их типов.

ABSTRACT

The article considers the basic concept of biorhythm, chronobiology,

as well as the current scientific classification. The modern theory of "three

rhythms" is considered, examples of biorhythms depending on their types

are given.

Ключевые слова: биоритм, хронобиология, процесс, ритм, цикл,

синусоиды, теория.

Keywords: biorhythm, chronobiology, process, rhythm, cycle, sinusoids,

theory.

Биоритмы – это способность организма приспосабливаться к

условиям жизни, а также факторам внешней среды. Биоритмы являются

фундаментальным процессом, который происходит в окружающей среде.

Стоит понимать, что есть биоритмы относительно самостоятельные

(например, ЧСС, ЧДД), другие же являются как приспособление

организмов к окружающим геофизическим циклам, примером тому

21

может служить, обмен веществ, двигательная активность у животных –

суточные циклы биоритмов, или годичные, это изменение численности

растений, а также активность животных.

Наука, изучающая роль фактора времени в осуществлении

биологических явлений и в поведении живых систем, временную

организацию биологических систем, природу, условия возникновения

и значение биоритмов для организмов называется — биоритмология.

Биоритмология является одним из направлений, сформировавшегося

в 1960-е гг. раздела биологии - хронобиологии. На стыке биоритмологии

и клинической медицины находится так называемая хрономедицина,

изучающая взаимосвязи биоритмов с течением различных заболеваний,

разрабатывающая схемы лечения и профилактики болезней с учетом

биоритмов и исследующая другие медицинские аспекты биоритмов

и их нарушений [1].

Классификация биоритмов. Юрген Ашофф, основатель хронобио-

логии выделил 4 класса биологических ритмов.

по их биологической системе, например популяция;

по их собственным характеристикам, таким как период;

по роду процесса, порождающего ритм;

по функции, которую выполняет ритм. Диапазон биоритмов весьма широкий: от нескольких миллисекунд

до нескольких дней, а иногда и лет. Биологические ритмы можно наблю-дать как в отдельных клетках, так и популяциях живых организмов. Биоритмы наблюдаемые в центральной нервной системе, дыхательной системе, или системе кровообращения характерна индивидуальная изменчивость.

Другой вид эндогенного цикла – овариально-менструальный цикл, который проявляет малую индивидуальную, но значительную меж-видовую изменчивость. В норме длительность менструального цикла составляет 28 дней (±7 дней) [2].

Наиболее распространенной является классификация биоритмов в зависимости от ритмически действующих геофизических и социальных факторов и соответствующая терминология, предложенные Халбергом Ф. (1964): высокочастотные - ритмы которые протекают на молекулярном уровне, и их можно отследить на аппаратах ЭКГ, ЭЭЦ, и т. д., длительность таких ритмов как правило не превышает 20 часов. Примером таких биоритмов может служить частота дыхательных движе-ний, пульс, активность мозга человека. Среднечастотные (длительность таких ритмов составляет от 30 минут до 28 часов) – быстрое понижение или повышение работоспособности, изменение уровня артериального давления. Низкочастотные, такие биоритмы продолжаются в среднем от 28 дней до года, примером может служить овариальный цикл

22

(продолжительность которого в норме не более 28 дней), и колебание температуры тела человека (в среднем 5 – 7 дней в норме). Биологи-ческие ритмы, повторяющиеся с годичной периодичностью. В высоких широтах основной причиной выработки годичных ритмов служит меняющаяся длина светового дня. В низких широтах годичные ритмы связаны с сезонной неравномерностью выпадения осадков. Несмотря на свою распространённость данная классификация подвергается критике, поскольку смешиваются три группы ритмов: физиологические, геосоциальные и геофизические [3].

Биологические ритмы, совпадающие по кратности с геофизи-

ческие ритмами, называются адаптивными (экологическими). К ним

относят суточные, приливные, лунные и сезонные ритмы. В биологии

адаптивные ритмы рассматриваются с позиций общей адаптации орга-

низмов к среде обитания, а в физиологии - с точки зрения выявления

внутренних механизмов такой адаптации и изучения динамики функ-

ционального состояния организмов на протяжении длительного периода

времени [8].

Наиболее впечатляющие примеры ориентации жизненных процес-

сов на циркалунарные ритмы можно наблюдать у морских животных.

Например, обитающий на коралловых рифах морской червь Палоло

в определенное время суток в последнюю декаду лунного цикла в

октябре и ноябре отделяет свою подвижную заднюю часть, наполненную

продуктами половой системы, в воду для продолжения рода. Лунные

циклы периодов оплодотворения и рождаемости бывают не только

синодическими, но и сизигическими с периодом в 14,7 суток. Годичные,

или цирканнуальные биологические ритмы имеют период колебания

1 год ± 2 месяца и связаны с вращением Земли вокруг Солнца. В основе

колебательных функций организма с годовым периодом лежат,

во-первых, приспособительные реакции в ответ на изменение основных

параметров внешней среды), во-вторых, реакция на сигнальные факторы

среды, такие, как изменения фотопериода, напряженности геомагнитного

поля, появление некоторых химических компонентов. Годичные био-

ритмы проявляются, например, в явлениях миграций, кочевок, зимней

и летней спячки, репродуктивных процессах. Зимняя спячка помогает

многим животным пережить неблагоприятный период. Например,

медведь укладывается в свою берлогу всегда накануне снегопада.

И потом 5,5 мес. до апрельской температуры в 12°С зверь спит,

существуя за счет накопленного с осени жира. Во время зимней спячки

температура тела медведя снижается почти на 10°С, а частота дыхания

уменьшается в 3 раза. Все это помогает ему экономно расходовать

накопленные в теплое время жизненные ресурсы [9].

23

Проведя различные исследования ритмической деятельности

у живых организмов в начале 20 века, немецкий врач В. Фисс,

австралийский психолог Герман Свобода, а также австрийский инженер

Альфред Тельгер предложили теорию «трех ритмов». Они считали, что

человеку присущи особые ритмы: физические (длительность которых

составляет 23 дня), эмоциональные (продолжительность 28 дней),

и интеллектуальные (составляют в среднем 33 дня). Суть данной теории

состоит в том, что все вышеперечисленные биоритмы возникают в мо-

мент рождения, и не изменяются как по частоте (длительности периода),

но имеют синусоидальную форму. Положительная часть каждой

синусоиды (полуволна, расположенная выше так называемой нулевой

линии, горизонтали, проведенной по середине между максимумами и

минимумами) соответствует периодам подъема физической, эмоцио-

нальной и умственной активности, а отрицательная ее часть (полуволна,

расположенная ниже указанной горизонтали) характеризуется периодом

упадка, снижения этих видов активности [4]. Данная теория также была опровергнута академиками, и раскрити-

кована многими учеными, например в книге А. Уинфри «Время по биологическим часа» критика излагается в теоритическом виде [5].

К сожалению, авторы научных трудов не сочли нужным специально уделить время критике, однако ряд публикаций (на русском языке это, например, сборник под редакцией Юргена Ашоффа, книга Л. Гласса и М. Мэки и другие источники) позволяют сделать вывод, что «теория трёх биоритмов» лишена научных оснований [6].

Гораздо убедительнее, однако, экспериментальная критика «теории». Многочисленные экспериментальные проверки 1970-80-х годов пол-ностью опровергли «теорию» как несостоятельную. В настоящее время «теория трёх ритмов» научным сообществом не признаётся и рас-сматривается как псевдонаука [7]

Таким образом благодаря огромному распространению «теории трех ритмов», слова «биологический ритм» и «хронологическая биология» нередко вызывает представление о псевдонауке. В действительности хронобиология является научной доказательной медициной, которая лежит в классическом академическом русле исследований, а неясность возникает в связи с неверным использованием названия научной дисциплины по отношению к ненаучной теории.

Список литературы:

1. Блукет Н.А. Ботаника с основами физиологии растений и микробиологии /

Н.А. Блукет, В.Т. Емцев. - М.: Колос, 2004. – 430 с.

2. Дуда Вл. И. Акушерство / Вл.И. Дуда, В.И. Дуда, О.Г. Дражина. – М.:

Оникс, 2015. - 464 c.

24

3. Биоритм // Википедия. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Биоритм (Дата

обращения: 03.11.2019).

4. Прохорова Э.М. Биологические ритмы и здоровье // СЕРВИС plus. —

2010. — № 3. — С. 20-27.

5. Уинфри А.Т. Время по биологическим часам. — М.: Мир, 1990.

6. Гласс Л., Мэки М. От часов к хаосу: Ритмы жизни. — М.: Мир, 1991.

7. Diego Golombek. Biorhythms // The Skeptic Encyclopedia of Pseudoscience /

Michael Shermer (ed.). — ABC-CLIO, 2002. — С. 54-56.

8. Комаров Ф.И., Захаров Л.В., Лисовский В.А. Суточный ритм физиологи-

ческих функций у здорового и больного человека. – Л., 2001.

9. Доскин В.А. Ритмы жизни / В.А. Доскин, Н.А. Лавреньева. — М.: Медицина,

1991. — с. 7, 9, 14-15.

25

МАТЕМАТИКА

СЕКЦИЯ 3.

ТЕОРИЯ ВЕРОЯТНОСТЕЙ

И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ СТАТИСТИКА

ВЕРОЯТНОСТНАЯ МОДЕЛЬ

МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ СМЕСИ

Заикин Артём Александрович

канд. физ.-мат. наук, мл. науч. сотр. Казанского Федерального Университета,

РФ, г. Казань

PROBABILISTIC MODEL

OF MULTICOMPONENT MIXTURE

Artem Zaikin

candidate of physical and mathematical sciences, junior researcher of Kazan Federal University,

Russia, Kazan

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в

рамках научного проекта № 18-302-00001.

АННОТАЦИЯ Изучается задача количественной оценки примесей в многокомпо-

нентной смеси на основе вектора характеристик. В статье приводится вероятностная модель, основанная на нормальном распределении характеристик. Приводятся оценки максимального правдоподобия для параметров модели. На основе метода максимального правдоподобия также выводится количественная оценка примесей. Проводится числен-ный эксперимент для сравнения нового метода с известными методами классификации.

26

ABSTRACT We consider a problem of admixture estimation in multicomponent

mixture. Paper presents new probabilistic model which assumes normal distribution of feature vector. We derive maximum likelihood estimates of model parameters. We also present maximum likelihood estimate of admixture contents. The numerical experiment is concluded to compare the new method with known classification routines.

Ключевые слова: модель смеси, оценка максимального правдо-подобия.

Keywords: mixture model, maximum likelihood estimate.

Введение

В данной статье рассматривается вероятностное моделирование для одной прикладной задачи. Этой задачей является проблема количественного разделения смеси нефти из разных пластов на составляющие компоненты по набору проб, над которыми были про-ведены различные физические анализы. Метод, разработанный в статье, довольно общий. Поэтому постановка задачи и её решение проводятся вне зависимости от физической природы конкретного явления. Однако остаётся некоторая терминология для упрощения обозначений и обосно-вания некоторых предположений модели.

Отметим, что в статье используется, пожалуй, не очень удачное название, поскольку моделью смеси, как правило, называют другую конструкцию [1]. Построенная же здесь модель имеет гораздо больше общего с линейной регрессией.

Постановка задачи и обозначения

В этой статье рассматривается следующая схема испытаний: наблю-

дается 𝑁 проб (обучающая выборка), для каждой из которых полностью

известны составы из 𝐾 компонент 𝑌1, … , 𝑌𝑁, где 𝑌𝑛 = (𝑦𝑛,1, … , 𝑦𝑛,𝐾),

𝑛 = 1, … , 𝑁 – состав для n-ой пробы, 0 ≤ 𝑦𝑛,𝑘 ≤ 1 – доля компоненты 𝑘

в пробе 𝑛, и

∑ 𝑦𝑛,𝑘 = 1

𝐾

𝑘=1

.

Каждая проба 𝑛 характеризуется набором из 𝑀 измерений

некоторых физических характеристик 𝑋𝑛 = (𝑥𝑛,1, … , 𝑥𝑛,𝑀). Некоторые

из измерений по неизвестным (случайным) причинам могут быть не произведены, однако предполагается, что хотя бы одно из измерений присутствует.

27

Ставится задача определить состав компонент 𝑌 = (𝑦1, … , 𝑦𝐾) для

новой пробы с измерениями 𝑋 = (𝑥1, … , 𝑥𝑀), где некоторые измерения

могут отсутствовать.

Предполагается, что каждая из 𝐾 компонент присутствует в

обучающей выборке, то есть

∀𝑘 = 1, … , 𝐾 ∃𝑛 ∈ {1, … , 𝑁}: 𝑦𝑛,𝑘 > 0.

Дополнительно введём обозначения:

𝒀 = [

𝑦1,1 ⋯ 𝑦1,𝐾

⋮ ⋱ ⋮𝑦𝑁,1 ⋯ 𝑦𝑁,𝐾

] , 𝑿 = [

𝑥1,1 ⋯ 𝑥1,𝑀

⋮ ⋱ ⋮𝑥𝑁,1 ⋯ 𝑥𝑁,𝑀

].

Все вектора считаются векторами-столбцами, и операция

транспонирования обозначается верхним индексом 𝑇, например 𝑋𝑇.

Вероятностная модель

Поставленная задача напоминает задачу классификации на 𝐾 классов. Это действительно так, и задача может быть решена любым из методов классификации, у которого выходом является вектор вероятностей принадлежности к каждому классу. Здесь вероятность принадлежности к тому или иному классу будет интерпретироваться как доля соответствующей компоненты в смеси. Однако этот подход не учитывает природы явления смеси в том смысле, что в каждой пробе наблюдается не одна единственная компонента, а несколько. Тем не менее, далее в статье мы сравним нашу модель с некоторыми популярными методами классификации.

Начнём построение модели. Предполагается, что распределение

каждой из проб обучающей выборки 𝑿, 𝒀 совпадает с распределением

тестовой пробы 𝑋, 𝑌, и каждая проба независима в вероятностном смысле от остальных.

Итак, для характеристики 𝑚 при чистой концентрации компо-

ненты 𝑘 предполагается нормальное распределение со средним 𝑏𝑚,𝑘

и дисперсией 𝜎𝑚2 :

𝑥𝑚|𝑦𝑘 = 1 ∼ 𝑁(𝑏𝑚,𝑘, 𝜎𝑚2 ),

то есть условное распределение 𝑥𝑚 при фиксированном векторе 𝑌, у которого k-ая компонента равна единице (следовательно, все осталь-

ные равны нулю). Далее, все элементы вектора 𝑋 предполагаются

независимыми между собой. Если ещё допустить, что у вектора 𝑌 мультиномиальное распределение, то модель полностью совпадала бы

28

с наивной байесовской. Однако для смеси такое предположение недопустимо.

Естественно предположить, что при смешении компонент

наблюдаемая характеристика 𝑥𝑚 имеет нормальное распределение с пропорционально смешанными средними каждой из компонент:

𝑥𝑚|𝑌 ∼ 𝑁 (∑ 𝑏𝑚,𝑘𝑦𝑘

𝐾

𝑘=1, 𝜎𝑚

2 ).

Если ввести обозначения

𝑩 = [

𝑏1,1 ⋯ 𝑏1,𝐾

⋮ ⋱ ⋮𝑏𝑀,1 ⋯ 𝑏𝑀,𝐾

] , 𝑺 = [𝜎1

2 ⋯ 0⋮ ⋱ ⋮0 ⋯ 𝜎𝑀

2],

то вектор 𝑋 при условии, что известно содержание компонент 𝑌 будет иметь многомерное нормальное распределение:

𝑋|𝑌 ∼ 𝑁(𝑩𝑌, 𝑺).

Предположение о независимости дисперсии 𝜎𝑚2 от компоненты 𝑘

введено для того, чтобы не перегружать модель дополнительным набором параметров. Кроме того, такая параметризация объясняется довольно естественным предположением, что разброс значений характе-

ристики 𝑥𝑚 происходит не из-за разброса значения для компоненты 𝑘, а из-за неточности измерений соответствующего прибора. Это, конечно, не всегда так.

Независимость характеристик 𝑥𝑚 вызывает больше сомнений. Действительно, эти характеристики связаны тем, что они берутся у одной пробы, что должно предполагать их зависимость. Аргументация здесь та же: уменьшение количества параметров. Если же в обучающей выборке достаточно наблюдений, то можно заменить диагональную

матрицу 𝑺 на произвольную ковариационную матрицу. Мы сделаем замечания по поводу обоих случаев.

Прогноз

При известных значениях 𝑩, 𝑺 оценку для 𝑌 можно получить методом максимального правдоподобия:

�̂� = arg maxY

𝑝(𝑋|𝑌), (1)

где: 𝑝(⋅) – функция плотности соответствующих аргументов. В случае

пропущенных элементов вектора 𝑋 возможно использование плотности

только видимых элементов.

29

Найдём решение (1) в предположении, что все элементы вектора

𝑋 известны. Выпишем логарифм правдоподобия:

𝐿(𝑌) = ln 𝑝(𝑋|𝑌) = −𝑀

2ln 2𝜋 −

1

2ln|𝑺| −

1

2(𝑋 − 𝑩𝑌)𝑇𝑺−1(𝑋 − 𝑩𝑌).

В последнем выражении от 𝑌 зависит только квадратичная форма.

Вспомним, что на вектор 𝑌 ставятся следующие условия: Y > 0, 𝟏𝐾𝑇 𝑌 = 1,

где 𝟏𝐾 = (1, … ,1) – вектор из 𝐾 единиц. Это линейные условия, так что задача максимизации (1) сводится к задаче квадратичного програм-мирования. Заметим, что в данном случае неважен вид матрицы

ковариаций 𝑺. Пропущенные значения 𝑋 просто не включаются в

правдоподобие: убираются соответствующие строки матрицы 𝑩, а также

соответствующие строки и столбцы матрицы 𝑺.

Оценка параметров

Неизвестные значения 𝑩, 𝑺 оцениваются исходя из обучающей выборки. Опять прибегнем к методу максимального правдоподобия. Логарифм правдоподобия равен

𝐿𝑁(𝑌) = ∑ ln 𝑝(𝑋𝑛|𝑌𝑛)

𝑁

𝑛=1

= −𝑀𝑁

2ln 2𝜋 −

𝑁

2ln|𝑺|

− ∑1

2(𝑋𝑛 − 𝑩𝑌𝑛)𝑇𝑺−1(𝑋𝑛 − 𝑩𝑌𝑛)

𝑁

𝑛=1

=

= −𝑀𝑁

2ln 2𝜋 −

𝑁

2ln|𝑺|

−1

2trace[(𝑿𝑇 − 𝑩𝒀𝑇)𝑇𝑺−1(𝑿𝑇 − 𝑩𝒀𝑇)] .

Отсюда можно найти оценки для B (см. например [2]):

�̂� = ((𝒀𝑇𝒀)−1𝒀𝑇𝑿)𝑇 .

В случае с пропущенными значениями в матрице 𝑿 предыдущее выражение немного усложняется, и не записывается, вообще говоря, в матричном виде. Однако, из этой записи легко найти выражение для

каждого 𝑏𝑚,𝑘, и в данном выражении исключить все слагаемые с

пропущенными элементами.

30

Оценка для ковариационной матрицы 𝑺 зависит от предположения

независимости компонент вектора 𝑋. В случае полной ковариационной

матрицы решение находится довольно легко как обычная оценка

ковариационной матрицы для наблюдений с разными средними:

�̂� =1

𝑁(𝑿𝑇 − �̂�𝒀𝑇)(𝑿𝑇 − �̂�𝒀𝑇)

𝑇.

В случае же независимых характеристик берутся лишь диаго-

нальные элементы этой матрицы.

В том случае, когда каждый вектор 𝑌𝑛 имеет только одну ненулевую

компоненту и при диагональной матрице 𝑺, оценки для 𝑩, 𝑺 совпадают

с оценками по наивному байесовскому подходу.

Статистическое моделирование

Для проверки работы предложенного метода было проведено статистическое моделирование. Были взяты следующие параметры:

𝑁 = 50, 𝑀 = 5, 𝐾 = 5, при фиксированных случайно взятых матрицах 𝑩

и диагональной матрице 𝑺. Кроме предложенного в статье метода были применены: наивный байесовский подход и линейный дискри-минантный анализ. Были посчитаны различные ошибки. В таблице 1 представлены основные результаты моделирования.

Как и ожидалось, для смеси точность выше (первая строка), для задачи чистой классификации методы классификации работают чуть лучше (с точки зрения квадратичной ошибки), но довольно неожиданно оказалось, что точность предложенного метода немного лучше, чем для других методов, хотя модель в точности совпадает с моделью наивного байесовского подхода. В последней строке таблицы 1 подразумевается,

что 𝐺 = arg max 𝑌 , �̂�(𝑋) = arg max �̂�(𝑋), где максимум берётся по

элементам вектора 𝑌 или �̂�.

Таблица 1.

Результаты стохастического моделирования

Функция

потерь Распределение 𝒀

Метод

Naïve Bayes LDA Модель смеси

𝑬‖𝑌 − �̂�(𝑋)‖2

2 𝐷𝑖𝑟𝑖𝑐ℎ𝑙𝑒𝑡(1, … ,1) 0.09323 0.09587 0.03429

𝑬‖𝑌 − �̂�(𝑋)‖2

2 𝑀𝑢𝑙𝑡𝑖𝑛𝑜𝑚 (

1

𝐾, … ,

1

𝐾) 0.02407 0.02157 0.02677

𝑷(�̂�(𝑋) ≠ 𝐺) 𝑀𝑢𝑙𝑡𝑖𝑛𝑜𝑚 (1

𝐾, … ,

1

𝐾) 0.076 0.069 0.047

31

Список литературы:

1. G.J. McLachlan, D. Peel. Finite Mixture Models. – Wiley. – 2000. – 419 p.

2. T. Hastie, R. Tibshirani, J. Friedman. The Elements of Statistical Learning

(2nd edition). – 2009. – Springer-Verlag. – 763 p.

32

ФИЗИКА

СЕКЦИЯ 4.

ЛАЗЕРНАЯ ФИЗИКА

ПОЛУЧЕНИЕ ТРЕХМЕРНЫХ СТРУКТУР

НА ОСНОВЕ ОЛИГО- И ПОЛИАМИДОВ МЕТОДОМ

ДВУХФОТОННОЙ ЛАЗЕРНОЙ СТЕРЕОЛИТОГРАФИИ

Коркунова Ольга Сергеевна

аспирант, Байкальский институт природопользования Сибирского отделения РАН,

РФ, г. Улан-Удэ

Шавкута Борис Сергеевич

мл. науч. сотр. Институт фотонных технологий, ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН,

РФ, г. Москва

Дудова Дарья Сергеевна

мл. науч. сотр., Институт фотонных технологий, ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН,

РФ, г. Москва

Ганин Даниил Валентинович

канд.физ.-мат. наук, науч. сотр., Центр физического приборостроения

«Институт общей физики» РАН, РФ, г. Москва

33

PRODUCING THREE-DIMENSIONAL STRUCTURES

BASED OLIGO- AND POLYAMIDES BY THE

TWO-PHOTON LASER STEREOLITOGRAPHY

Olga Korkunova

graduate student, Baikal Institute of Nature Management,

Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Russia, Ulan-Ude

Boris Shavkuta

junior researcher, Institute of Photonic Technologies, Federal Research Center for Crystallography and Photonics,

Russian Academy of Sciences, Russia, Moscow

Daria Dudova

junior researcher, Institute of Photon Technologies, Federal Research Center for Crystallography and Photonics,

Russian Academy of Sciences, Russia, Moscow

Daniil Ganin

PhD, researcher Center for Physical Instrumentation “Institute of General Physics” RAS,

Russia, Moscow

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (№ проекта

18-32-00414 мол_а)

АННОТАЦИЯ В работе было проведено исследование механических, оптических

свойств, а также термостойкости нового типа термостабильных поли-меров для двухфотонной стериолитографии. Показана возможность трехмерной печати элеменов с разрешением менее 1 мкм для исполь-зования в оптических целях. Поличенные структуры и материалы продемонстрировали высокую термостойкость, вплоть до 400° С.

ABSTRACT The study of of the mechanical, optical properties, as well as the

heat resistance of a new type of thermostable polymers for two-photon sterolithography was shown. The possibility of three-dimensional printing of elements with a resolution of less than 1 μm for optical use is shown.

34

The structures and materials obtained in the experiments showed high heat resistance, up to 400 ° C.

Ключевые слова: фемтосекундный лазерный импульс; много-

фотонное поглощение; двухфотонная полимеризация; 3D-печать,

фотополимеры; термостабильные полимеры.

Keywords: femtosecond laser pulse; multiphoton absorption; two-

photon polymerizaton; 3D printing; photopolymers; termostable polymers.

На современном этапе развития техники все больше внимания

уделяется созданию новых материалов, а также аддитивным техно-

логиям, которые формировать объекты с индивидуальными параметрами

и наивысшим качеством. Аддитивные технологии активно развиваются

благодаря тому, что имеют высокое разрешение [1], производительность,

а также позволяют использовать минимальное количество рабочего

материала. Лазерная двухфотонная стереолитография является одним

из перспективных методов аддитивных технологий [2], в ее основе лежит

процесс послойного отверждения жидкой фотополимерной композиции

в местах подвода лазерного луча в соответствии с заданной программой

компьютерной 3D-модели. Этот метод позволяет формировать изделия

сложной геометрической формы с точностью до микронных размеров,

что так важно при формировании скаффолдов [3] и оптических

элементов [4]. Так как для фотоотверждения методом двухфотонной

стериолитографии чаще всего используются (мет)акрилированные олиго-

меры (простые и сложные олигоэфиры, олигоуретаны, олигокарбонаты

и др.), которые после отверждения имеют невысокие тепло- и термо-

стойкости (30-180ºС и 240-290ºС соответственно), что значительно сужает

области их практического применения. В результате целью работы

является разработка новых фотополимерных композиций на основе

ароматических олиго- и полиамидов для формирования термостойких

высокопрочных трехмерных объектов с использованием метода

двухфотонной стериолитографии.

35

Рисунок 1. Фотография усеченных пирамид,

созданных с помощью двухфотонной стриолитографии.

Размер стороны 200 мкм, высота 100 мкм.

Фотополимерные композиции представляли собой четырехкомпо-

нентные системы, состоящие из поли-N,N′-(м-фенилен)изофталамида

(МПА), модифицированного реакционноспособными аллильными

группами, олигомерных ароматических амидов с концевыми акрила-

мидными группами, выполняющих роль кросс-линкера, активного

растворителя и фотоинициатора. Воздействием на МПА аллилбромидом

в присутствии сильного основания (NaH) был получен аллилфунк-

ционализированный полиамид со степенью модификации 90 %.

Олигомерные амиды с концевыми акриламидными группами получены

с высокими выходами взаимодействием избытков диаминов с произ-

водными дикарбоновых кислот с последующим воздействием

акрилоилхлоридом. Данные олигомеры показали высокое растворение в

различных растворителях, при этом образуют высококонцентрированные

(до 50%) растворы. В результате был сформирован ряд фоточувстви-

тельных систем на основе полученных полимеров и олигомеров.

Эти фоточувствительные композиции были использованы для фото-

отверждения методом двухфотонной стриолитографии для получения

двухмерных и трехмерных структур (рис. 1).

36

Рисунок 2. ТГА (термогравиметрический анализ)

использованной фоточувствительной композиции

Экспериментальным путем были установлены оптимальные пара-

метры двухфотонной стриолитографии для формирования объектов на

основе полученных соединений, а также за счет варьирования состава

фотополимерной композиции были отработаны подходы к контро-

лируемому изменению механических и термических свойств сшитых

матриц. Высокая термостойкость полученных структур была проверена

методом ТГА (рис. 2). Температура деструкции составляет 300-400ºС.

Таким образом, в данной работе были исследованы композиции

на основе ароматических олиго- и полиамидов, на основании которых

были сформированы термостойкие трехмерные объекты методом

двухфотонной стриолитографии.

Список литературы:

1. Farsari M., Chichkov B.N. Materials processing: Two-photon fabrication //

Nature photonics. – 2009. – Т. 3. – № 8. – С. 450.

2. Chu W. et al. Centimeter‐Height 3D Printing with Femtosecond Laser

Two‐Photon Polymerization //Advanced Materials Technologies. – 2018. – Т. 3. –

№ 5. – С. 1700396.

3. Ovsianikov A. et al. Laser printing of cells into 3D scaffolds //Biofabrication. –

2010. – Т. 2. – № 1. – С. 014104.

4. Gissibl T. et al. Two-photon direct laser writing of ultracompact multi-lens

objectives //Nature Photonics. – 2016. – Т. 10. – № 8. – С. 554.

37

СЕКЦИЯ 5.

ФИЗИКА АТОМНОГО ЯДРА

И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ

ЭНЕРГИЯ

Хайруллин Зуфар Хадисович

инженер, сотрудник закрытого госучреждения, РФ, г. Зеленодольск

ENERGY

Zufar Khayrullin

engineer, employee of a closed state institution, Russia, Zelenodolsk

АННОТАЦИЯ

В статье представлены соображения о квантовом смысле энергии

и связи её с зарядом, а также о строении элементарных частиц.

ABSTRACT The article presents considerations about the quantum sense of energy

and its connection with a charge, as well as about the structure of elementary

particles.

Ключевые слова: частица, энергия, протон, электрон, позитрон,

антипротон, нейтрон, фотон, квант, магнитное поле.

Keywords: particle, energy, proton, electron, positron, antiproton,

neutron, photon, quantum, magnetic field.

При анализе явлений, происходящих при торможении быстрых

заряженных элементарных частиц, а также взаимодействие частиц между

собой и магнитным полем напрашиваются некоторые соображения.

Мир состоит из двух видов энергии: положительной - известная

устойчивая элементарная частица протон и отрицательной – известная

устойчивая элементарная частица электрон. Известны их античастицы:

38

у протона – это антипротон, а у электрона – позитрон. Так называемый

«заряд частицы» обозначает только принадлежность к одному из этих

двух видов энергии. Разница между этими двумя видами энергии

только в том, как они взаимодействуют с квантами своего вида

энергии и квантами другого вида энергии. Можно назвать эти два вида

энергии, как принято в китайской философии - инь и ян, черная и белая.

Но принято присваивать протону цифровой заряд +1, а электрону -1.

Протон и позитрон одновременно являются и стабильными

квантами магнитного поля.

Антипротон и электрон – это стабильные кванты аналога маг-

нитного поля, назовём его электронным полем или полем электрона.

Рисунок 1. Элементарная частица

Так как наш мир – это протонный мир, то электронного поля

не наблюдается.

Элементарная частица состоит из множества квантовых уровней

(Рис. 1). Квантовый уровень – это траектория, по которой движется

составляющая квантового уровня. Размер частицы определяется по

внутреннему, самому первому основному квантовому уровню, и вся

энергия элементарной частицы сосредоточена именно в нём. Чем меньше

диаметр первого внутреннего квантового уровня, тем больше энергия

частицы. Траектория внутреннего квантового уровня никогда не выходит

за пределы границ траектории ближнего к нему квантового уровня.

То есть, внутри одного квантового уровня, он может сдвигаться в любую

сторону. Если квант энергии и вступает во взаимодействие, то только

своими внешними квантовыми уровнями. В то же время энергию

теряет вся элементарная частица. Диаметр первого внутреннего уровня

увеличивается.

39

Частицы одного вида энергии, при определённых обстоятель-

ствах, могут обмениваться внешними квантовыми уровнями, а значит

и энергией. Иначе как частица может управлять своими внешними

уровнями, находящимися на расстоянии тысячи световых лет?

Нужно отличать свободную частицу от несвободной. Свободная

частица имеет бесконечное количество квантовых уровней. Несвободная

частица – это частица, которая в той или иной степени связана с

частицами другого вида энергии. Большинство частиц в окружающем

нас мире несвободны.

Рисунок 2. Движение частицы. Самый первый квантовый уровень.

Последующие уровни движутся каждый со своей частотой

(на рисунке отсутствуют)

Энергия квантового уровня определяется частотой движения

составляющей квантового уровня по окружности. А энергия всей частицы

определяется частотой движения составляющей первого (главного)

уровня. Можно принять это как вращение всей частицы. Направление

вращения или «спин» определяется только при поступательном движении

частицы. Вращение может быть, как по часовой стрелке, так и против

часовой стрелки к направлению движения (Рис. 2).

Частота частицы зависит от скорости движения составляющей

квантового уровня и радиуса квантового уровня:

E = hω , ω = 𝒗

𝒓 , E = h

𝒗

𝒓 ,

где: E –энергия квантового уровня, ω — частота кругового движения

составляющей квантового уровня, 𝒗 – скорость движения составляющей

квантового уровня, r – радиус квантового уровня, а h = 6,626 × 10–34 Дж·с –

постоянная Планка.

40

Что же это за составляющая квантового уровня?

Момент инерции J = mr2 – это некая точка, назовём её состав-

ляющей квантового уровня m на расстоянии r от оси вращения.

В сущности, это «ни что» - пустота. Квантовый уровень обладает только

энергией движения и больше ничем.

Рисунок 3. Взаимодействие между квантами энергии

происходит перпендикулярно

Чем меньше радиус квантового уровня, тем выше частота движения

составляющей по окружности, и тем выше энергия. Скорость

движения составляющих так высока, что на маленьких радиусах их

квантовые уровни ведут себя как сплошные очень плотные кольца.

Взаимодействие между квантами энергии происходит перпенди-

кулярно посредством квантовых уровней (Рис. 3).

Рисунок 4. При параллельном расположении кванты энергии

никак не влияют друг на друга

При перпендикулярном расположении друг к другу, кванты одного

вида энергии отталкиваются.

Кванты двух разных видов энергии притягиваются друг к другу.

41

При параллельном расположении (Рис. 4), кванты энергии никак

не влияют друг на друга и поэтому могут располагаться очень близко

друг к другу и в любом количестве. Движение составляющих квантов

энергий при параллельном положении могут быть синхронизирован-

ными в одном направлении, или же несинхронизированным – в противо-

положном направлении.

Синхронизированные частицы при определённых условиях могут

сливаться, образуя новую, более тяжёлую частицу.

Соединяться вместе могут только свободные частицы разных видов

энергий. При этом частицы теряют одинаковое количество энергии.

Ядра атомов любых веществ состоят из протонов и нейтронов.

Электроны принадлежат не абстрактному ядру атома, а конкретным

протонам, находящимся в нём.

Для примера возьмём самое простое по строению вещество –

атом водорода (Рис. 5). Атом водорода состоит из протона и электрона.

Как было сказано выше, частицы – свободный протон и свободный

электрон взаимодействуют перпендикулярно своими внешними

квантовыми уровнями соответствующей энергии.

Квантовый уровень, по которому двигается электрон вокруг

протона, является его кинетической энергией. Составляющая электрона

движется по спирали, вокруг траектории, которая является квантовым

уровнем протона.

Рисунок 5. Атом водорода

Электрон двигающийся вокруг протона, может иметь один из

двух спинов – правовращательный или левовращательный.

42

Чтобы соединиться, свободный протон и свободный электрон

должны потерять одинаковое количество энергии. Для невозбуждённого

атома водорода энергия связи электрона E = 13.6 эВ. Из этих E = 13.6 эВ,

энергии связи, половина потери энергии, то есть E = 6,8 эВ приходится

на протон, а другая половина на электрон. При объединении протона и

электрона эти излишки энергии соединяются и уносятся в виде кванта

электромагнитного излучения.

Чтобы оторвать электрон от протона в атоме, необходимо вернуть

им недостающую энергию, то есть облучить квантом электромагнитного

излучения соответствующей или большей энергии. Тогда протон в ядре

атома получит свою недостающую порцию энергии в виде магнитной

составляющей электромагнитного кванта, а электрон, связанный с этим

протоном, получит свою электронную порцию энергии и таким образом,

каждая из частиц восстановится до свободного состояния. Это называют

фотоэффектом. Если энергии фотона не хватает для восстановления

частиц до свободного состояния, то протон и электрон восстановятся

частично. Электрон поднимется на более высокий, соответствующую

энергиям его и протону, квантовый уровень, а затем вернётся на своё

прежнее место, и при этом протон и электрон потеряют приобретённую

до этого энергию, в виде фотона.

Масса протона равна 938,272 МэВ, а электрона — 0,5109989 МэВ.

Протон в 1836 раз тяжелее электрона. Казалось бы, при такой

колоссальной разнице в массе, протон должен проглотить электрон и

не заметить. Но в природе не бывает ничего просто так. Как было

сказано выше только несвободная устойчивая частица может иметь

меньшую массу. Протон — это устойчивый квант магнитного поля,

а электрон устойчивый квант электронного поля. А природа стремится

к стабильности.

Электрон не может отдать всю свою энергию протону, ведь протон

может стать неустойчивой частицей. Поэтому электрон может истратить

очень небольшую часть своей энергии. Более тяжёлые электроно-

подобные частицы могут располагаться на более низких квантовых

уровнях протона. Известны экзотические атомы, полученные в лабора-

торных условиях: позитроний – состоящий из позитрона вместо протона

и электрона, мюоний – состоящий из положительного мюона, вместо

протона, который в 207 раз тяжелее позитрона и электрона, а также

мюонные атомы где электрон заменяется на отрицательный мюон и

другие адронные, катионные и т. д. Вся эта экзотика может существовать

доли секунды и распадается на кванты электромагнитного излучения.

43

Теперь несколько слов о нейтроне. Нейтрон является электрически нейтральной элементарной

частицей, одной из составных частей ядра атома. Время жизни нейтрона как свободной частицы около 15 минут. В связанном состоянии, в ядре атома, нейтрон является стабильной частицей. Протон является цент-ральной частью нейтрона. А составляющая электрона движется, наматывая спираль своей траектории вокруг основного квантового уровня протона (Рис. 6). На примере атома водорода было показано что при соединении двух частиц выделяется энергия в виде кванта электромагнитного излучения. Для образования нейтрона энергия, наоборот, затрачивается.

В энергетических единицах масса: покоя протона mp = 938,3 МэВ,

покоя нейтрона mn= 939,6 МэВ.

Рисунок 6. Нейтрон

Мы видим, что масса нейтрона больше массы протона на 1,3 МэВ.

Нейтрон распадается на протон и электрон. В этой разнице 1,3 МэВ имеется масса свободного электрона 0,510998902 МэВ. Остаётся излишек 0,789001098 МэВ. Это энергия связи протона и электрона. Чтобы сблизить эти две частицы друг к другу требуется затратить одинаковое количество энергии. Для электрона эта энергия, которая является для него кинетической — магнитная, а для протона соот-ветственно — электронная. Этот остаток 0,789001098 МэВ разделим пополам, и у нас получится 0,394500549 МэВ магнитной энергии и соответственно столько же электронной. Из-за того, что, нейтрон — это составная частица, состоящая из протона и электрона, все внешние

44

квантовые уровни компенсируются. По этой причине у нейтрона очень высокая проникающая способность. Он проходит сквозь вещество, пока напрямую не столкнётся с атомным ядром.

Рисунок 7. Траектория движения составляющих фотона

О фотоне.

При соединении квантовых уровней противоположных знаков

одного уровня энергии, образуется квант электромагнитного излучения

или фотон. Магнитная и электронная составляющие взаимодействуют

перпендикулярно друг другу. Квант электромагнитного излучения пред-

ставляет собой электронную и магнитную составляющие, двигающиеся

вокруг друг друга (Рис. 7). Друг для друга электронная и магнитная

составляющие являются кинетической энергией. Фотон может быть

правого или левого вращения.

Скорость движения кванта электромагнитного излучения

известна и равна C = 299792458 м/с. Естественно, что магнитная или

электронная составляющие фотона, двигающиеся по спирали в направ-

лении движения кванта электромагнитного излучения, должны иметь

скорость выше скорости света!

Представим себе, что траектории электронной и магнитной

составляющих фотона представляют собой две спиральные линии на

стенках цилиндра. Тогда высоту цилиндра возьмём равным скорости

света h = C, а диаметр цилиндра, для упрощения расчёта, примем так

же равным длине волны λ = 1 – расстоянию, которое проходит квант

электромагнитного излучения за одну секунду. Чтобы узнать скорости

движения электронной и магнитной составляющих, достаточно узнать

длину одной из спиральных линий. Развёртка спиральной линии на

цилиндре будет представлять собой гипотенузу прямоугольного

45

треугольника с катетами C и πλ. Тогда скорость электронной или

магнитной составляющих:

υ = √𝑪𝟐 + (𝝅𝝀)𝟐 = 987 933,4358 км/с

Энергия фотона описывается формулой E = mc2. Если бы фотон,

как корпускула, двигался поступательно и с постоянной скоростью,

то его энергия была бы равна E = 𝟏

𝟐mc2.

Почему же действительная энергия фотона в два раза больше по

сравнению с энергией поступательно движущейся корпускулы такой

же массы?

Элементарная частица представляет собой составляющую кванто-

вого уровня, движущуюся по окружности. При движении составляющей

квантового уровня с окружной скоростью, равной υ = ώr; где ώ –

угловая скорость, а r – радиус движения составляющей, у него имеется

энергия вращательного движения равная E1 = 𝟏

𝟐Jώ;2 (J – момент инерции).

Учитывая значение J = mr2 для элементарной частицы и величину ω = 𝒗

𝒓,

получим E1 = 𝟏

𝟐mυ2. Но фотон состоит из двух составляющих энергии:

электронной и магнитной. Поэтому все, что мы имеем для одной

составляющей, будет актуально и для второй составляющей.

В итоге имеем E2 = 𝟏

𝟐mυ2— энергия второй составляющей.

Складываем энергию двух составляющих и получаем E1 + E2 = mυ2.

Таким образом E = mc2.

Список литературы:

1. Учебное руководство: Перевод с английского. / Под редакцией

А.И. Шальникова и А.О. Вайсенберга. 3-е изд., испр. — М.: Наука, 1983. —

416 с.

2. Крейчи В. Мир глазами современной физики: Перевод с чешского. /

Под редакцией и с предисловием Ю.Г. Рудого. – М.: Мир, 1984. – 311 с.

3. Астахов А.В., Широков Ю.М. Курс физики: Учебное пособие. — В 3-х томах.

Т. III. Квантовая физика / Под редакцией Ю.М. Широкова. — М: Наука

Главная редакция физико-математической литературы, 1983. — 240 с.

4. Бейзер А. Основные представления современной физики. Перев. с англ.,

М, Атомиздат, 1973, — 548 с.

46

ХИМИЯ

СЕКЦИЯ 6.

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

ИЗГОТОВЛЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ

КАЛИЙ СЕЛЕКТИВНОГО ЭЛЕКТРОДА

Плотникова Дарья Алексеевна

магистрант Нижегородского научно-исследовательского университета,

РФ, г. Нижний Новгород

Гулина Татьяна Геннадьевна

студент Нижегородского научно- исследовательского университета,

РФ, г. Нижний Новгород

Кулешова Надежда Вячеславовна

канд. хим. наук, доцент Нижегородского научно- исследовательского университета,

РФ, г. Нижний Новгород

PREPARATION AND RESEARCH

OF POTASSIUM SELECTIVE ELECTRODE

Daria Plotnikova

graduate student of Nizhny Novgorod Research University,

Russia, Nizhny Novgorod

47

Tatiana Gulina

student of Nizhny Novgorod Research University,

Russia, Nizhny Novgorod

Nadezhda Kuleshova

phD of chemical Sciences, Professor of Nizhny Novgorod Research University,

Russia, Nizhny Novgorod

АННОТАЦИЯ

Изготовлен пленочный электрод селективный к ионам калия.

Чувствительность 46 мВ/рс, предел обнаружения 4∙10-5 моль/л. Прове-

дено определение калия в фармацевтических препаратах методами

ионометрии.

ABSTRACT

The film electrode selective to potassium ions is made. Sensitivity

is 46 mV/pC, detection limit is 4∙10-5 mol/l. The determination of potassium

in pharmaceuticals by ionometry was carried out.

Ключевые слова: пленочный электрод, ионометрия, определение

калия.

Keywords: film electrode, ionometry, determination of potassium.

Калий является одним из распространенных элементов на Земле.

Содержание его составляет несколько тысяч миллиардов тонн. Почти

18 % веса земной коры приходится на долю калийсодержащего

минерала – ортоклаза, 1 л морской воды содержит 0.38 г ионов этого

биогенного элемента.

Для определения калия разработано незначительное число методик,

так как соединения этого элемента в подавляющем большинстве

не окрашены и растворимы. Поэтому метод потенциометрического

определения с ионоселективными электродами (ИСЭ) является

перспективным.

В настоящее время разработано и производится несколько видов

калийселективных электродов с мембранами различного состава: на

основе дибензо-краун-эфиров, монокристалла KTiOPO4, валиномицина.

Однако, вещества предложенные в качестве электродноактивных

веществ, являются малодоступными и достаточно дорогими. Поэтому

поиск замены этим веществам, не уступающим по электродноактивным

свойствам является актуальной задачей.

48

В работе использовали тетрагидрофуран, сложные эфиры,

тетрафенилборат натрия (ТФБNa), KCl, NaCl, Ca(NO3)2 · 4H2O,

Mg(NO3)2 · 6H2O, ZnSO4 · 7H2O, Al2(SO4) ∙7H2O, AgNO3, CsNO3, NH4Cl,

RbNO3. Все реактивы имели квалификацию х.ч. и ч.д.а.

В качестве исходных готовили растворы солей металлов и раствор

ТФБNa по рассчитанной навеске. Растворы меньших концентраций

готовили разбавлением исходных. Для изготовления мембран ионо-

селективного электрода применяли порошкообразный поливинилхлорид

(ПВХ).

Потенциометрические измерения проводили на иономере

универсальном ЭВ – 74 с электродной парой – индикаторный ионо-

селективный электрод и электрод сравнения – хлоридсеребряный

электрод ЭВЛ – IM3, заполненный раствором хлорида натрия.

В качестве электродноактивного вещества (ЭАВ) использовались

тетрафенилборат натрия (ТФБNa) и тетрафенилборат калия (ТФБК).

Тетрафенилборат калия получали сливая равные объемы 10-2 М растворы

ТФБNa и KCl. Полученный осадок отделяли фильтрованием, промывали

на фильтре дистиллированной водой с этанолом (5:1) и высушивали

на воздухе.

Изготовление пленочного электрода производили по следующей

методике: для изготовления пластифицированной мембраны навеску

порошкообразного ПВХ, смоченного пластификатором, растворяли в

некотором объеме тетрагидрофурана. Добавляли рассчитанную навеску

ЭАВ, перемешивали и выливали содержимое в стеклянную чашку

с плоским дном. Содержание ЭАВ в фазе мембраны варьировали от 5

до 20 %. После полного испарения растворителя (около 20 часов) из

полученной эластичной пленки вырезали мембрану и приклеивали

к цилиндру из ПВХ раствором поливинилхлорида в тетрагидрофуране.

Внутрь заливали 10-3 М раствор KCl.

В качестве платификаторов исследовано несколько известных по

литературным данным веществ. Выбран дибутиловый эфир фталевой

кислоты.

Электрод на основе ТФБК готов к работе непосредственно после

изготовления. Электрод с ЭАВ в фазе мембраны ТФБNa выдерживали

в растворе хлорида калия. По мере увеличения времени выдерживания

электрода в 0.1 М растворе хлорида калия увеличивается крутизна

электродной функции от 40 мВ/рС непосредственно после изготовле-

ния до 46 мВ/рС через 12 часов.

Исходный 1 М раствор хлорида калия готовили по рассчитанной

навеске, взвешенной на аналитических весах с точностью до 0.0001 г.

Градуировочные растворы 10-1-10-6 моль/л готовили последовательным

49

разбавлением исходного. Для выравнивания ионной силы растворов

при приготовлении добавляли в каждый 50 % по объему 10-2 М раствор

сульфата алюминия.

Измеряли ЭДС электродной пары начиная с раствора меньшей

концентрации до 0.1 моль/л. Отмывали электроды дистиллированной

водой с добавкой сульфата алюминия и вновь проводили измерения.

По средним результатам измерений строили градуировочную характе-

ристику и рассчитывали ее уравнение.

Для оптимизации условий определения калия были исследованы

факторы, влияющие на работоспособность электрода, а также его

аналитические и электрохимические характеристики.

Для оценки влияния кислотности среды на отклик электрода

готовили серию растворов хлорида калия постоянной концентрации,

но с различным значением рН. Кислотность растворов меняли добав-

лением соляной кислоты. Измеряли значение потенциала в каждом из

этих растворов. Кислотность среды весьма значительно влияет на

потенциал изготовленного электрода. В интервале рН от 2 до 4 электрод

проявляет водородную функцию, от 4 до 7 потенциал остается постоян-

ным. Постоянство рН в этом интервале поддерживает добавка сульфата

алюминия применяемого в качестве регулятора ионной силы растворов.

Функционирование электродов может зависеть от природы аниона,

присутствующего в анализируемом растворе. Присутствие анионов

может вызывать отклонение от катионной функции и даже переход

к функции аниона. Потенциометрические измерения проводили в рас-

творах солей КCl, К2SO4 , КNO3 с концентрациями от 10-1 до 10-5 моль/л.

Установлено, что природа аниона не оказывает влияния на отклик

электрода к ионам калия.

Были проведены серии экспериментов с целью оптимизации состава

мембраны. Исследованы пленочные электроды с содержанием ТФБК

и ТФБNa от 3 до 20 % масс. Установлено оптимальное содержание

8 % масс.

Толщина пленки-мембраны оказывает влияние на стабильность

работы электрода. Толщину мембраны варьировали от 0.3 до 2 мм изме-

няя массы ПВХ при ее изготовлении. При толщине 0.3 мм наблюдалось

смещение градуировочной характеристики, при толщине 1.5 мм и более

появлялся эффект дрейфа потенциала. Электроды с пленкой-мембраной

1 мм стабильны в работе.

Сравнительные характеристики изготовленных электродов приве-

дены в табл.1.

50

Таблица 1.

Сравнительные характеристики пленочных калий селективных

электродов ( n = 5, p = 0.95)

ЭАВ S, мВ/рС ЛГГ, рС Сmin, моль/л

ТФБК (46±1) 1-4 4 10-5

ТФБNa (46±4) 1-3,5 2∙10-4

Электрод на основе ТФБК имеет больший линейный участок и

более стабилен в работе.

При определении калия в сложных по составу растворах необ-

ходимо учитывать влияние посторонних ионов, которое определяется

соответствующими коэффициентами селективности. Были определены

коэффициенты селективности для ионов некоторых металлов методом

чистых растворов. Значения коэффициентов приведены в табл. 2.

Таблица 2.

Коэффициенты селективности калий селективного электрода

(Сi = 10-2 моль/л).

Мешающий ион Кij

Li+ 0,01

Na+ 0,1

Rb+ 1

Ag+ 1

Cs+ 1

NH4+ 0,4

Al3+ 0,2

Ca2+ 0,04

Mg2+ 0,05

Pb2+ 1

Zn2+ 0,05

Н+ 0,2

Коэффициенты селективности к катионам элементов первой группы

достаточно велики. Но градуировочные графики для всех этих катионов

имеют одинаковый наклон и идут параллельно друг относительно друга.

51

Таким образом, коэффициенты селективности остаются постоянными

на всем линейном участке, что позволяет определять ионы калия

в присутствии других катионов элементов первой группы.

С изготовленным электродом были проанализированы модельные

растворы различными способами ионометрии.

Таблица 3.

Результаты определения ионов калия в модельных растворах

методом ионометрии (n = 5, p = 0.95)

Способ Условия Введено,

мг

Определено,

мг Sr

Градуировочного графика 1.6 1.8 ± 0.3 0.04

Ограничивающих растворов 1.6 1.5 ± 0.2 0.02

Стандартных добавок 1.6 1.4 ± 0.2 0.03

Многократных добавок

m(Na+)=0.5 мг

m(Na+)=1.5 мг

1.6

3.9

3.9

3.9

1.5 ± 0.2

4.1 ± 0.3

3.8 ± 0.2

3.8 ± 0.2

0.02

0.02

0.02

0.02

При определении ионов калия в сложных по составу растворах

использовали способ многократных добавок. Иллюстрация расчета с

обработкой по методу Грана приведена на рис.1.

Так же было проведено определение этим методом ионов калия в

присутствии ионов натрия и ионов натрия в присутствии ионов калия

(табл.4).

Таблица 4.

Результаты определения ионов калия и натрия при совместном их

присутствии методом многократных добавок Грана (n = 5, p = 0.95)

Ионы Введено, мг Определено, мг Sr

К+

Na+

3.9

23

3.8 ± 0.3

24 ± 3

0.02

0.04

К+

Na+

3.9

2.3

3.9 ± 0.2

2.2 ± 0.1

0.01

0.02

52

Рисунок 1. Диаграмма определения ионов калия способом

многократных добавок с обработкой результатов по методу Грана

(Сдобавки = 1 · 10-1 моль/л).

Были проанализированы некоторые фармацевтические препараты на

содержание калия. Несколько таблеток препарата растирали в фарфо-

ровой ступке до однородности. Взвешенную на аналитических весах

часть пробы переносили в мерную колбу, добавляли раствор сульфата

алюминия и дистиллированную воду до метки. Перемешивали в течение

нескольких минут. Определение калия проводили способом много-

кратных добавок с обработкой результатов по методу Грана. Результаты

приведены в табл. 5.

53

Таблица 5.

Результаты определения калия в фармацевтических препаратах

(n = 3, p = 0.95)

Препарат

Содержание калия

Sr Введено, мг Определено, мг

Аспаркам 36 39 ± 4 0.05

Оротат калия 102 100 ± 8 0.04

Иодомарин 30 · 10-3 (33 ± 4)·10-3 0.08

Выводы

1. Изготовлен пленочный ионоселективный электрод, обратимый

к ионам калия, на основе тетрафенилбората калия в качестве электродно-

активного вещества.

2. Определены его аналитические и электрохимические характе-

ристики.

3. Установлены оптимальные условия его функционирования.

4. Погрешность определения калия в модельных растворах и в

фармацевтических препаратах не превышает 10%.

Список литературы:

1. Агасян П.К. Основы электрохимических методов анализа. М.: Издательство

Московского университета. 1986. – 312 с.

2. Коренман И.М. Аналитическая химия элементов – калий. М.: Наука. 1964. –

274 с.

3. Марьянов Б.М., Поздняков Е.В. Расчетные формулы для ионометрического

анализа по методу многократных добавок. / Журн. аналит. химии. - 2006. –

Т. 61, № 6. – С. 587-591

54

СЕКЦИЯ 7.

МЕДИЦИНСКАЯ ХИМИЯ

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УГЛЕРОДНОГО

ГЕМОСОРБЕНТА МИКРОСОТОВОЙ СТРУКТУРЫ

НА ПОГЛОЩЕНИЕ ЭТАНОЛА

Нуралы Асия Мамбеткызы

Ph.D. докторант, Казахский национальный университет им. Аль-Фараби,

Научно-производственный технический центр «Жалын», Республика Казахстан, г. Алматы

Акназаров Сестагер Хусаинович

д-р хим. наук, професссор, Казахский национальный университет им. Аль-Фараби,

Научно-производственный технический центр «Жалын», Республика Казахстан, г. Алматы

Есин Апайдын Варол

ассоц. профессор Университета Анадолы, департамент химической инженерии,

Турция, Эскишехир

Амзеева Улпан Мансурханкызы

Ph.D. докторант, Казахский национальный университет им. Аль-Фараби,

Научно-производственный технический центр «Жалын», Республика Казахстан, г. Алматы

АННОТАЦИЯ Целью работы являлось определение сорбции этилового спирта

в крови; анализы по определению этилового спирта в биологических средах (кровь) проводили в ГКП на ПХВ «Центр психического здоровья» (Наркологический диспансер). Было исследовано 3 образца. В результате было выявлено что сорбция по Гемосорбенту № 1 составляла – 34 %, по Гемосорбенту № 2 составляла – 9 %, сорбция по Гемосорбенту № 3 – 50 %.

55

Ключевые слова: сорбция, метод, исследование, гемосорбент.

Сорбционные методы одни из основных методов в экстракорпо-

ральной гемокоррекции. Они основываются на процессе поглощения

веществ из биологических жидкостей путем образования связей с

активными центрами на поверхности сорбента. В их основе лежат такие

физико-химические механизмы, как адсорбция, абсорбция, хемосорбция,

ионообмен и комплексообразование. В качестве сорбентов используются

активированные угли, ионообменные смолы, селективные (иммунные,

аффинные и рецепторные) сорбенты и др. [1-2].

Гемосорбция (ГС) – метод ЭГК, основанный на выведении из крови

больного токсических субстанций эндогенной или экзогенной природы

путем экстракорпоральной перфузии ее через сорбент [3].

Сорбционные технологии: гемосорбция, плазмосорбция, лимфо-

сорбция, ликворосорбция. Преобладают процедуры, включающие

сорбционную обработку плазмы – криосорбционная обработка плазмы

(КСОП – 59,7 %) и плазмосорбция (ПС – 22,5 %). Гемосорбция

составляет 14,4 % случаев. Другие виды сорбционных процедур

(ликворосорбция, лимфосорбция) суммарно составили всего 3,4 % от

всех сорбционных операций [4-5].

Методы очистки крови с помощью углеродных гемосорбентов

получили широкое распространение, благодаря высокой эффективности

и набору незаменимых качеств, а также, потому что стоимость обору-

дования и расходных материалов для других методов гемокоррекции

оказывается несравнимо выше [6-7].

Цель работы:

Определение сорбции этилового спирта в крови;

Исследуемый образец (рисунок 1) изготовлен из карбонизованной

рисовой шелухи, имеет цилиндрическую форму и канальцевую

структуру (ламинарное течение). Аналоги российского и зарубежного

производства выпускаются в виде шариков и гранул малого размера

(D=0,5-0,8 мм). Формирование сорбента в блоки с многоканальной

сотовой структурой позволяет получить углеродный монолит с незначи-

тельным гидродинамическим сопротивлением и высокой контактной

поверхностью, что, в свою очередь, обеспечивает ламинарное протекание

крови через гемосорбент и практически исключает разрушение формен-

ных элементов крови в процессе гемосорбции [8].

56

Рисунок 1. Образец углеродного гемосорбента

из карбонизованной рисовой шелухи

Материалы и методы исследования:

Для проведения экспериментальных испытаний углеродные

монолиты ламинарного типа были помещены в пластиковые колонки

для гемоперфузии, подсоединяемые к магистралям международного

стандарта.

Образцы:

3 корпуса гемосорбента:

№ 1 - активированный: приготовлен по отработанной рецептуре

и активирован СО2 в муфельной печи при 950 °С в течение 1,5 часов

№ 2 - стандартный: приготовлен по отработанной рецептуре

№ 3 - деселицированный: приготовлен по отработанной рецептуре и

десилицирован 10 % раствором NaOH с нагревом до 100 °С в

сушильном шкафу (дважды)

Размеры корпуса – h=120 мм, Ø=48 мм.

Анализы по определению этилового спирта в биологических

средах (кровь) проводили в ГКП на ПХВ «Центр психического здоровья»

(Наркологический диспансер).

Результаты анализов

Гемосорбент № 1 - активированный

Определение этилового спирта в биологических средах (кровь):

До сорбции –17,324

После сорбции – 11,492

57

Рисунок 2. Диаграмма уменьшения этанола в крови

Гемосорбент № 2 - стандартный

Определение этилового спирта в биологических средах (кровь)

До сорбции –15,166

После сорбции – 13,805

Рисунок 3. Диаграмма уменьшения этанола в крови

58

Гемосорбент № 3 - дисилицированный:

Определение этилового спирта в биологических средах (кровь)

До сорбции –14,739

После сорбции – 7,397

Рисунок 4. Диаграмма уменьшения этанола в крови

В результате было выявлено что сорбция по Гемосорбенту № 1

составляла – 34 %, по Гемосорбенту № 2 составляла – 9 %, сорбция

по Гемосорбенту № 3 – 50 %.

Заключение

Сопротивления при прохождении крови через монолит не наблю-

далось. В ходе эксперимента наблюдения показали следующие характе-

ристики: в отличии от Эксперимента № 1 при поступлении крови

на монолит, кровь рассекается по всей поверхности монолита на все

сотовые каналы. Наблюдалось наличие воды в картридже (при изго-

товлении углеродный монолит промывали водой, наличие воды в

картридже может вызвать гемолиз крови (разрушение эритроцитов крови

с выделением в окружающую среду гемоглобина)). Внизу картриджа

заметны выделения крови внутри. По сорбции этанола высокую

сорбционную способность показал образец № 3 – Гемосорбент

деселицированный.

59

Список литературы:

1. Покровский С.Н. Сорбционные технологии - итоги и перспективы /

C.Н. Покровский // Эфферентная терапия. - 2003. - Т. 9, №. 1. - С. 42 - 47.

2. Haniu H., Matsuda Y., Takeuchi K., Kim Y.A., Hayashi T.,Endo M. // Toxicol.

Appl. Pharmacol. 2010. Vol. 242, No. 3.P. 256.262.

3. Uzun L. Bilirubin removal performance of immobilized albumin in a magnetically

stabilized fluidized bed / L. Uzun, A. Denizli // J. Biomater. Sei. Polym. Ed. 2006. -

Vol. 17, № 7. - P. 791-806.

4. The comparison of the efficacy of scoring systems in organophosphate poisoning /

T.E. Bilgin et al. // Toxicol. Ind. Health. 2005. - Vol. 21, № 7-8. - P. 141-146.

5. Хорошилов С.Е., Карпун Н.А., Половников С.Г., Никулин А.В., Кузовлев А.Н.

Селективная гемосорбция эндотоксина в лечении абдоминального сепсиса.

Общая реаниматология. 2009;5(6):83.

6. Wasiluk H. Support of diagnosis of liver disorders based on a causal Bayesian

network model / H. Wasiluk, A. Onusko, MJ. Druzdzel // Med. Sei. Monit. 2001. -

Vol. 7,№ l.-P. 327-332.

7. Хотимченко Ю.С., Кропотов А.В. Применение энтеросорбентов в медицине,

Тихоокеанский медицинский журнал. - 1999. - № 2. - С. 84-89.

8. Новокшонов А.А. и др. Клиническая эффективность нового энтеросорбента

в комплексной терапии острых кишечных инфекций вирусной этиологии

у детей. //Лечащий врач. - 2009. - № 7. - С. 78-80.

ЯДЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В МЕДИЦИНЕ.

ПОЛЕЗНЫЕ ЯДЫ

Коломеец Александра Викторовна

студент «Казахстанско-Российского медицинского колледжа»,

Республика Казахстан, г. Алматы

Ашербакиева Камилла Ерболатовна

магистр естественных наук, преподаватель химии «КРМК» Казахстанско-Российский медицинский колледж,

Республика Казахстан, г. Алматы

В современном мире мнение о том, что яды лишь наносят вред или

убивают живое слишком распространено, и, разумеется, человеческий организм не является исключением. Однако, всё далеко не так печально, как кажется на первый взгляд. Яды широко используются и для благих дел.

60

Это правда, что на сегодняшний день не всем ядам нашлось применение в медицине, некоторые из них даже не изучены до конца. Немаловажной деталью, касаемой ядов, будет разделение их на расти-тельные и животные, и с каждым из этих видов мы сегодня подробно ознакомимся, на примере самых популярных.

Полезные яды животного происхождения

Ядами животного происхождения называются те, которые исполь-зуются и выделяются животными, как для охоты, так и для самозащиты. Подобные вещества вырабатываются змеями, ящерицами, насекомыми, лягушками, моллюсками и рыбами. Человек, заметив иные активные свойства токсичных веществ, стал использовать их для изготовления лекарственных препаратов.

Яд конусной улитки Примером носителя паралитического яда является Конусная

Морская Улитка - хищное существо, которое с помощью яда не даёт жертве передвигаться. Они способны впрыснуть нейротоксин даже при простом тактильном контакте, что приведет к болевому эффекту.

Рисунок 1. Конусная улитка

Однако ученые смогли обнаружить, что ядовитое вещество может,

как бы ни было противоречиво, быть болеутоляющим средством.

Стоит отметить и тот факт, что оно не вызывает привыкания, и может

послужить заменой морфию.. Болеутоляющий препарат, выделяемый

из токсинов конуса, называется Зиконотидом.

Активно изучаются и другие составляющие яда, которые, по

прогнозам специалистов, станут основой для препарата, помогающего

в лечении эпилепсии, болезни Паркинсона и болезни Альцгеймера.

61

Яд чилийского розового птицееда

Ученым-биофизикам, из яда, выделяемого Чилийским розовым

птицеедом, удалось получить протеины, использующиеся для предотвра-

щения летального исхода во время сердечного приступа.

Рисунок 2. Чилийский розовый птицеед

Если яд этого паука вводится человеку во время сердечного

приступа, уменьшается риск фибрилляции, что с большой вероятностью

может спасти жизнь.

Яд желтого скорпиона

С онкологическими заболеваниями помогает бороться и яд желтого

скорпиона. Кембриджская исследовательская группа смогла выделить

из яда этого паукообразного протеин, который позднее использовала

при изготовлении яда искусственного происхождения.

Рисунок 3. Желтый скорпион

62

Отыскав клетки мозга, этот уникальнейший протеин способен соединять клетки мозга с радиоактивным йодом, что ведёт к неминуемой гибели раковых клеток и увеличивает шансы на выздоравливание.

Яд моккасинового щитомордника Например, Контортостатин – протеин, успешно использующийся

человеком для подавления раковых клеток, содержится в яде мокас-синового щитомордника. Его изучение продолжается по сей день, хоть он и не является принятым онкологами.

Растительные яды – яды, накапливаемые и вырабатываемые исклю-чительно растениями. Ядовитым может являться даже не всё растение, а отдельная его часть, например корень или плод. Как и в случае с живот-ными ядами, растительные используются в фармакологии и помогают в лечении тяжёлых заболеваний.

Яды паслёновых Растениями из семейства паслёновых являются дурман, белладонна,

мандрагора и пр. Несмотря на то что каждое из них – ядовито, из их яда получают атропин – известнейшее средство для борьбы с заболеваниями сердечно-сосудистой системы, например асистолией. Также стоит отметить, что яд белладонны используется при лечении повышенного потоотделения.

Яд Аконита

На основе этого яда раньше разрабатывалось большое количество

лекарственных средств, однако с середины прошлого века им на замену

пришли более эффективные аналоги. Сейчас с помощью этого растения,

хоть и редко, но производятся лекарства от астмы, ангины, воспаления

лёгких, ларингита, простуды и др.

Рисунок 4. Аконит

63

Яд грибов спорынья

Этот яд в организм человека и животных попадает через рожь,

которую грибок спорынья и поражает. От эрготимизма – отравления,

вызываемого этим ядом, можно потерять сознание или даже умереть.

Веществу нашли применение при изготовлении лекарств от болезни

Паркинсона, а также мигреней и головной боли.

Рисунок 5. Пшеница, поражённая грибком

Яд наперстянки Наперстянка – крайне ядовитое, и смертельно опасное растение.

Умереть можно лишь съев один его лист с верхушки, учитывая, что корни и семена также ядовиты. Кто бы мог подумать, что из его яда можно изготавливать препарат, контролирующий сердечный ритм. Этот препарат называется Дигиталин, и его част назначают людям с сердечными заболеваниями.

Рисунок 6. Наперстянка

64

Наиболее популярные яды, используемые как лекарства

Самыми популярными фармацевтическими ядами на данный

момент являются Змеиный, и получаемый из растения Болиголова.

То что они широко распространены – ещё не всё, ведь ученые продол-

жают искать новые виды их использования, опираясь на уже изученные

свойства.

Болиголова

Определённо один из самых известных и используемых ядов,

применение которому нашли ещё Древние Греки, обнаружившие его

успокаивающие и антиспазмалитические свойства. Однако, не стоит

забывать что конин – токсичный алкалоид, который можно сравнить

с никотном, и способный разрушить центральную нервную систему,

и есть причина по которой болиголова считается крайне опасным для

жизни растением.

Змеиный яд

Именно он, и его полезнейшие свойства сделали змею символом

медицины и здравоохранения. О способах его использованиях известно

многое уже давно, однако, исследования с целью обнаружения новых

сфер его применения не прекращаются по сей день. Косметологические

средства, лечебные мази для лечения ревматизма, радикулитов и других

подобных заболеваний – всё это включает в себя змеиный яд, как один

из действующих компонентов. Также он используется для лечения

астматических и онкологических заболеваний.

Подводя итог всему вышесказанному, хочется сказать, что яды,

какими бы опасными не были их изначальные свойства, всегда будут

двигать медицину в правильном направлении. Влияние ядов на её

развитие было заметно на протяжении всей истории человечества,

от глубокой древности до наших дней. Их изучение с годами будет

становиться всё детальнее, а новые отрытые свойства наверняка будут

полезны при создании препаратов, которые в разы облегчат челове-

ческую жизнь.

Список литературы:

1. Баженов С.В. Ветеринарная токсикология. Л. Колос, 1970. 320 с.

2. Военная токсикология, радиология и медицинская защита / Под ред.

Н.В. Саватеева. СПб: ВмедА им. С.М. Кирова, 1978. С 216-231.

3. Военная токсикология, радиология и медицинская защиты от оружия

массового поражения / Под ред. И.С. Бадюгина М.: Воениздат, 1992.

С. 107-115.

4. Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита / Под ред.

С.А. Куценко. СПб: Изд. ФОЛИАНТ, 2004. 527 с.

65

5. Гусынин И.А. Токсикология ядовитых растений. М., 1951. 295.

6. Липницкий С.С., Пилуй А.Ф. Целебные яды в ветеринарии. Минск,

Ураджай,1991. 303 с.

7. Заразные болезни. Академический справочник / Под ред. В.М. Жданова.

М.: Медгиз, 1955. 682 с.

8. Лошадкин Н.А., Курлянский Б.А., Беженарь Г.В., Дарьина Л.В. Военная

токсикология / Под ред. Б.А. Курлянского М.: Медицина, 2006. 208 c.

9. Машковский М.Д. Лекарственные средства. 16-е изд., перераб., испр. и доп

М.: Медицина, 2010. 1216 с.

10. Пигулевский С.В. Ядовитые животные. Токсикология позвоночных. Л.:

Медицина, 1966. 386 с.

11. Орлов Б.Н., Гелашвили Д.Б. Зоотоксинология (ядовитые животные и их яды):

Учеб. пособие для студентов вузов по спец. «Биология». М.: Высш. шк.,

1985. 280 с.

12. Пигулевский С.В. Ядовитые животные. Токсикология беспозвоночных. Л.:

Медицина, 1975. 375 с.

13. Султанов М.Н. Укусы ядовитых животных. М.: Медицина, 1977. 192 с.

14. Франке З. Химия отравляющих веществ. Т. 1. / Пер с нем. М.: Химия, 1973.

436 с.

15. Chopra R.N., & Chopra I.C. Chopra’s indigenous drugs of india. 2006.

ВЛИЯНИЕ НАРКОТИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Сериккалиева Аружан Нурлановна

студент Казахстанско-Российского медицинского колледжа,

Республика Казахстан, г. Алматы

Аширбакиева Камила Ерболатовна

магистр естественных наук, преподаватель химии Казахстанско-Российского медицинского колледжа,

Республика Казахстан, г. Алматы

Наркотики (от греческого-ναρκωτικός приводящие в оцепе-

нение, греческий ναρκωτικός-ступор). Этот термин впервые был

употреблен греческим целителем Гиппократом. В конце XX века

значение термина значительно увеличился.

66

Наркомания (от др.-греч. νάρκη — оцепенение, сон, и μανία —

безумие, страсть, влечение). Наркомания -это в наше время ежегодно приводящий к гибели

до сотен тысяч человек. По статистике большая часть среди принимаю-щих наркотические вещества-молодежь и подростки.

Наркотические вещества оказывают специфические действие на организм но прежде всего на нервную систему, и конечно же на весь организм человека. При повторных приемах "доз" в короткие сроки развиваются тяжелые медицинские последствия хронического отравления организма: поражение внутренних органов, нервной системы, головного мозга.

Рисунок 1. Влияние наркотиков на головной мозг

Рисунок 2. Химический состав наркотиков

67

Рисунок 3. Химический состав наркотиков

Рисунок 4. Химический состав наркотиков по отдельности

Заболевание включает в себя несколько этапов:

● Первый этап-это синдром изменения организма человека,

привыкание человек привыкает к введению наркотиков в организм

и перестаёт реагировать с каждым днем организм начинает требовать

все больше и больше доз.

68

● Второй этап-синдром психической зависимости, человек уже

привык к наркотикам и начинает все больше увеличивать дозу. Если

человек не может достать препарат, то у него начинается сильное вле-

чение (ломка) человек без препарата не сможет прожить сутки, так как

у организм привык к препарату.

● Третий этап – это синдром физической зависимости. При резком

прекращении приема препарата наступает абстинентный синдром,

симптомы которого включает в себя: агрессия, упадок сил, бессонница,

рвота, тошнота и боли в животе.

● Четвертый этап – это синдром последствии хронической

наркотизации - это включает в себя соматоневрологические сферы и

психическое расстройства.

Рисунок 5. Аптечная упаковка героина XIX век

Реальный вред организму человека от наркотиков

Введение наркотиков в организм приводит:

● нарушение нервной системы(и в том числе головной мозг);

● сердце;

● печень;

● лёгкие;

● иммунная система;

Виды наркотиков:

● конопля: ее курение вызывает рак легких, хронический бронхит,

сердечно-сосудистая недостаточность, нарушение иммунитета, тяжёлое

повреждения головного мозга.

● опиатные наркотики: их внутреннего введения приводит к

3 опасным видом заболеваний: СПИД, гепатит и сифилис. Гепатит

у наркоманов сразу вызывается двумя вирусами, гепатит В и С, итоги

гепатита В и С приводит к почечной недостаточности и раку печени.

69

Организм достигший "Химического СПИДа" начинает развиваться

гнойные осложнения, сепсис, воспаление легких и другие.

● психостимулятор: начинают резко усиливать обмен веществ

в организме и головного мозга, увеличивается частота сердечных сокра-

щении и повышается артериальное давление.

● галлюциногены: при приеме этих препаратов страдает головной

мозг их называют "разрушающими психику", при регулярном приме-

нении вызывает психоз и поражение психики.

● снотворно-седативные средства: спектр повреждающего дей-

ствия токов "печень-мозг-сердце" длинная бессонница, специфическое

поражение головного мозга, судорожные припадки и суицидальные

попытки.

Рисунок 6. Наркотики зло жизни

Влияние наркотиков на систему пищеварения:

Большинство наркотических веществ влияет на аппетит именно

поэтому большинство наркоманов имеют пониженный статус питания,

вплоть до полного истощения.Наркотики разрушают моторные функции

кишечника.

Влияние наркотиков на сердце

Наркотиков очень сильно сказываются на сердечно-сосудистой

системы. При приеме опиатов возникает угнетение регуляции деятель-

ности сердца и сосудов. В итоге снижается кровяное давление учащается

пульс. Организм начинает не допускать кислород.

70

Рисунок 7. Воздействие на организм различных видов наркотиков

Влияние наркотиков на организм подростка:

Самое ужасное детская и подростковая наркомания. У подростков

и детей очень быстро возникает зависимость, поскольку организм

молодой. Наркотики для подростков вызывает слабоумие, а риск психи-

ческих заболеваний возрастает в разы больше. Но гораздо быстрее

возникает деградация и разрушение личности. Также замедляется

физическое развитие.

71

Рисунок 8. Марихуана или каннабис

(содержит тетрогидроканнабилон)

Какое именно воздействие оказывает наркотик на человека Человек в состоянии наркотического опьянения испытывает физи-

ческую и душевную боль, появляется ощущение комфорта и легкости. Наркотическое опьянения будет длиться столько сколько находится в крови.

Влияние наркотиков на внешний вид человека Лицо наркоманов бледно-зелёного цвета, это связано с тем что

организму не хватает кислорода и отравлением организма всякими ядами. Появляются гнойные высыпания из-за токсинов, ее сухость и преждевременное старения.

Главное разрушительное влияние на психику в наркотиках вызывает зависимость.

Но наиболее катастрофическим является действие на мозг человека. Возникают психоз, потеря памяти, снижение умственных способностей, деградация, изменение характера и полный распад личности.

Длительная наркомания приводит к импотенции и утрате сексуаль-ного влечения, от вида применяемого наркотика это не зависит.

Влияние наркотиков на потомство столь же пагубно. Дети рождаются больными, именно мутантами.

Влияние наркотиков на здоровье человека всесторонне, но всегда деструктивно. По статистике срок жизни наркомана составляет 7-10 лет.

По статистике введенные больше воздействуют, чем проглатывают или вдыхают.

По статистике в странах, где запрещены наркотики, употребляются больше, чем в странах, где разрешено употребление наркотических веществ. Многие эксперты утверждают, что запрет привёл не к умень-шению, а наоборот увеличилось.

72

Лечение наркомании:

● Добровольность лечения (необходимо осознание согласие

пациента).

● Комплексный подход к лечению.

● Осознанный отказ пациента от употребление наркотических

веществ.

● Максимальная индивидуализация лечения.

Единого четко расписанного метода лечения наркомании на данный

момент не существует. Поскольку единого эффективного патогенети-

ческого лечения нет, следует нормализации психического состояния.

Вывод в том что с каждым годом наркомания увеличивается.

И ни один из методов не действует 100 %, а лишь на половину.

Список литературы:

1. Электронный ресурс: http://www.lo-sinyavino.ru/mo/;gy/ydyyjx.

2. Электронный ресурс: http://www.mgup.by/articles_health/negativnoe-vliyanie-

narkotikov-na-organizm-cheloveka.

3. Электронный ресурс:

https://spravochnick.ru/medicina/vliyanie_narkomanii_na_organizm_cheloveka/

4. Электронный ресурс: http://xn--16-jlc8b.xn--p1ai/.

5. Альберт Хоффман. ЛСД — мой трудный ребёнок.

73

СЕКЦИЯ 8.

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

РАЗНОЛИГАНДНЫЕ КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

ЖЕЛЕЗА(III) С ГЛИЦИНОМ, ГЛУТАМИНОВОЙ

И ВИННОЙ КИСЛОТАМИ

Кулиев Асаф Джалал оглы

канд. хим. наук, доцент Азербайджанского Государственного педагогического университета,

Азербайджанская Республика, г. Баку

В настоящее время комплексные соединения d- и f- элементов

с неорганическими и органическими веществами, имеющие в своем

составе донорные атомы, такие как O, N, S успешно применяются

в промышленности, медицине, химии и химической технологии и в

других областях народного хозяйства.

Разнолигандные внутрикомплексные соединения металлов с био-

логически активными веществами, какими являются α- аминокислоты

и гидроксикислоты, представляют значительный интерес.

В литературе имеются работы, в которых описаны методика синтеза

и исследование свойств разнолигандных комплексных соединений

металлов с α- аминокислотами и представителями гидроксокислот,

какими являются салициловая и винная кислоты. Изучены комплексные

соединения празеодима (III) [1 с. 61; 2. с. 2009], неодима (III) [3. с. 41],

кобальта (II) [4. с. 55], никеля [5. с. 26] и меди (ІІ) [6, с. 2043] с неко-

торыми a - аминокислотами, салициловой и винной кислотой. Однако

разнолигандные внутрикомплексные соединения железа (III) с глицином,

глутаминовой и винной кислотами не исследованы. В представленной

работе разработаны методика синтеза разнолигандных комплексных

соединений железа (III) с указанными лигандами и получены четыре

новых соединений следующего состава:

K[Fe(C2H4NO2)2C4H4O6]·2H2О; K2[Fe(C2H4NO2) C4H2O6]·H2О;

K3[Fe(C5H7NO4)2 C4H4O6]·2H2О; K3[Fe(C5H7NO4) C4H2O6]·3H2О;

74

Экспериментальная часть

Исходными веществами для синтеза разнолигандных внутрикомп-

лексных соединений железа (III) служили глицин H2NCH2COOH (HGly)

C2H5NO2, глутаминовая кислота H2NCHRCООH (где R= - CH2CH2CООH)

(H2Glu) C5H9NO4 производства фирмы «Renal» (Венгрия), винная

кислота HOOC-CHOH-CHOH-COOH (C4H6O6) марки «ч.д.а.», FeCl3.6H2O

и гидроксид калия KOH марки «х.ч».

Состав полученных комплексных соединений установлен методом

элементного анализа. Для определения характера координации лигандов

с ионом железа (III) комплексы подвергались ИК-спектроскопическим

исследованиям. ИК- спектры соединений, диспергированных в таблетки

с KBr, записывали на спектрофотометре М-80 в области 600-4000 см-1.

Термогравиметрический анализ комплексов железа (III) прово-

дили на дериватографе G-1500Д в интервале температур 20-1000 0С.

Дериватограммы сняты при умеренном доступе воздуха к образцам

и использованием навески 92 мг. Нагрев образца осуществляли

со скоростью 10 град/мин.

Измерения рН растворов производили на pH-метре марки ЛПМ-60М

со стеклянным электродом. Необходимые значения рН среды дости-

гались добавлением эквимолярного количества раствора KOH.

α- аминокислоты и винная кислота характеризуются наиболее

высоким комплексообразующим свойством. Предварительно проведен-

ные опыты показали, что характер взаимодействия ионов металлов

в растворах с аминокислотами и винной кислотой в основном зависит

от значения рН. В зависимости от рН раствора α-аминокислоты и

винная кислота могут находится в виде анионов различного состава.

В присутствии щелочей глицин в растворах сушествует в виде одно-

зарядного аниона (Gly-) C2H4NO2-, глутаминовая кислота в виде

одно- (HGlu-) C5H8NO4- и двухзарядного анионов (Glu2-) C5H7NO4

2-,

а винная кислота в виде четырех анионов типа С4Н5О6-, С4Н4О6

2-,

С4Н3О63-, С4Н2О6

4-. Такие свойства аминокислот и винной кислоты,

которые связаны с их строением, обусловливают образование в растворах

различных анионов, которые с ионом железа (III) образуют комплексные

соединения различного состава.

Синтез соединения состава K[Fe(C2H4NO2)2C4H4O6]·2H2О осущест-

вляли по ниже описанной методике.

Из количества веществ исходных компонентов, взятых в

соотношении 1:2:1 (0,01: 0,02 : 0,01 мол/л) отдельно приготовили

концентрированные водно-спиртовые растворы. Растворы кислот смеши-

вали и в полученную смесь добавляли 0,04 моль раствора гидроксида

калия. К полученной смеси прибавили раствор хлорида железа (III)

75

и перемешивали на магнитной мешалке и измеряли pH, значение

которого было равной 6,85. Раствор полученного вещества упаривали

на водяной бане до половины исходного объема. Концентрированный

раствор вещества сохранили в эксикаторе над безводным хлоридом

кальция. В течение двух суток из раствора выпал мелкокристаллический

осадок темного цвета. Вещество отфильтровывали, промывали этиловым

спиртом и выдерживали на воздухе в течение одного часа. Вещество

высушивали в сушильном шкафу при 400С до постоянной массы и

анализировали. Результаты элементного анализа приведены в таблице 1.

Синтез соединения состава K2[Fe(C2H4NO2) C4H2O6]·H2О осущест-

вляли по выше описанной методике. Отличался только тем, что исходные

вещества взяты в мольном соотношении 1:1:1. К раствору, содержащие

исходные компоненты в молярном соотношении 0,01:0,01:0,01, приба-

вили 0,05 моль раствора KOH. При этом раствор приобретает щелочную

среду, в результате этого расщепляются атомы водорода гидроксильных

групп винной кислоты, которая превращается в четырехзарядный

анион. Результаты элементного анализа приведены в таблице 1.

Методика синтеза соединения состава K3[Fe(C5H7NO4)2 C4H4O6]·2H2О

аналогична методики синтеза первого соединения. В отличии от полу-

чения первого соединения в реакционную среду прибавили 0,06 моль

раствора KOH. При этом реакционная среда становится ближе к

нейтральной, в результате которой из двух молекул глутаминовой

кислоты расщепляются все четыре атома карбоксильных групп и

два атома водорода из двух карбоксильных групп винной кислоты,

которые превращаются в двухзарядные анионы. В данном условии

анионы кислот с ионом железа(III) образуют разнолигандные комп-

лексные соединения.

Результаты элементного анализа соединения приведены в таблице 1.

При синтезе соединения состава K3[Fe(C5H7NO4)C4H2O6]·3H2О к

раствору исходных компонентов, находящиеся в мольном соотноше-

нии 1:1:1, прибавили 0,06 моль раствора KOH. В результате этого

раствор приобретает щелочную реакцию, при котором расщепляются

атомы водорода гидроксидных групп. Это условие способствует образо-

ванию данного соединения. Результаты проведенного элементного

анализа даются в таблице 1.

76

Таблица 1.

Результаты элементного анализа разнолигандных комплексов

железа (III) с глицином, глутаминовой и винной кислотами

Соединение Fe C N H

K[Fe(C2H4NO2)2C4H4O6]·2H2О

13,11*

12,76

22,48

21,94

6,56

6,11

3,75

3,34

K2[Fe(C2H4NO2) C4H2O6]·H2О 15,05

14,74

19,35

18,86

3,76

3,22

2,15

1,84

K3[Fe(C5H7NO4)2 C4H4O6]·2H2О

8,66

8,16

25,97

25,44

4,33

3,91

3,40

3,10

K3[Fe(C5H7NO4) C4H2O6]·3H2О 10,81

10,35

17,37

16,95

2,70

2,34

2,90

2,53

*Числитель – вычислено, % знаменатель – найдено, %

Обсуждение результатов

Исследование взаимодействия хлорида железа(III) с глицином,

глутаминовой и винной кислотами показало, что в зависимости от значе-

ния pH аминокислоты и винная кислота, превращаясь в разнозарядные

анионы, образуют разнолигандные комплексы различного состава. С целью

установления характера координации лигандов с ионом железа (III)

синтезированные соединения подвергались ИК-спектроскопическим

исследованиям. Сравнения ИК-спектров комплексов с ИК- спектрами

свободных лигандов показали, что они имеют весьма сложный характер.

Поэтому нами идентифицированы некоторые колебательные частоты,

характерные для NH2, CCN, OCO, OH группам (таблица 2). На рисунке 1

дается ИК-спектр соединения состава K3[Fe(C5H7NO4) C4H2O6]·3H2О.

Отнесение характерных колебательных частот сделано на основании

сравнения с ИК-спектрами лигандов и литературных данных [7. с. 252:

8. с. 208].

ИК-спектроскопические данные показывают, что в координации

аминокислот принимают участие амино- и карбоксильные группы.

Координация анионов винной кислоты осуществляется атомами

кислорода - COO и -OH группы.

77

Рисунок 1. ИК- спектр соединения K3[Fe(C5H7NO4) C4H2O6]·3H2О

Таблица 2.

Волновые числа (см-1) максимумов основных полос поглощения

в ИК - спектрах разнолигандных комплексов железа (III)

с глицином, глутаминовой и винной кислотами

Термическое разложение комплексов в основном протекает

однотипно, поэтому можно ограничиться описанием процесса термолиза

соединений составов

K[Fe(C2H4NO2)2C4H4O6]·2H2О (1) и K3[Fe(C5H7NO4) C4H2O6]·3H2О (2)

Комплекс

ʋs(

CC

N)

ʋas(

CC

N)

ʋs(

OC

O)

ʋas(

OC

O)

ʋ(O

H)

ʋ(N

H2)

K[Fe(C2H4NO2)2C4H4O6]·2H2О 920 1130 1410 1600 1310 3220

3135

K2[Fe(C2H4NO2) C4H2O6]·H2О 925 1120 1395 1625 - 3215

3120

K3[Fe(C5H7NO4)2 C4H4O6]·2H2О 960 1130 1420 1640 1308 3290

3150

K3[Fe(C5H7NO4) C4H2O6]·3H2О 930 1140 1410 1630 - 3280

3140

78

Анализ дериватограммы показал, что термолиз первого соединения

происходит при температурах 145, 230, 335, 420, 530 0С, второго соеди-

нения при температурах 159, 230, 350, 475, 570 0С. На кривой ДТА

первого соединения в интервале температур 40-1450С наблюдаемый

эндоэффект обусловлен удалением внешне-сферной воды. Потеря массы

при этом составляла 8,75 % (вычислено 8,43 %), которая соответствует

двум молекулам кристаллизационной воды. Удалению трех молекул кри-

сталлизационной воды второго соединения, согласно дериватограммы,

соответствует интервал температур 40-1500С. При этом потеря массы

составляла 9,98 % (вычислено 10,42 %). При дальнейшем нагревании

обезвоженных соединений происходят сложные процессы (таблица 3),

в результате которых формируются конечные продукты термолиза.

Результаты химического анализа показали, что конечным продуктом

разложения первого и второго соединений являются Fe2O3.

Таблица 3.

Основные дифференциально-термические и термогравиметрические

данные процесса термического разложения комплексов железа (III)

с глицином, глутаминовой и винной кислотами

Список литературы:

1. А. Алиева, А.Д. Кулиев, В.А. Гурбанова. // Химия и химическая технология.

Т. 42, вып. 7, с. 61-63 Иваново, 2004.

2. Кулиев А.Д. // Ж.неорг.химии. Т.54, №12, с. 2009-2012. 2009. Russian journal

of chemistru.Vol.54,№12,pp. 2009-2012. 2009.

3. Кулиев А.Д., Юнусова Ф.М. Материалы международной заочной научно-

практической конференции. Научная дискуссия: Вопросы математики,

физики, химии, биологии. 2013, с.41-45. РФ г. Москва.

4. Кулиев А.Д., Агаева Р.М. // Сборник статьей по материалам ХIII-ХIV между-

народной научно-практической конференции физики, химии, биологии,

математики: теоретические и прикладные исследования. Москва, 2018.

с. 55-60.

K[Fe(C2H4NO2)2C4H4O6]·2H2О K3[Fe(C5H7NO4) C4H2O6]·3H2О

Интервал

температур,0С

Потеря

массы, %

Интервал

температур, 0С

Потеря

массы, %

20-40 0 20-40 0

40-145 8,75 40-150 9,98

145-230 12,44 150-230 15,16

230-335 16,18 230-350 13,45

335-420 14,34 350-475 14,20

420-530 15,42 475-570 16,18

79

5. Кулиев А.Д., Керимова Н.Ш. // Сборник статей по матери-алам ХХIV-

ХХV международной заочной научно-практической конференции «Научная

дискуссия: Вопросы математики, физики, химии, биологии» РФ, г. Москва,

2015. с. 26-30.

6. Симей А.С., Ермолина Г.Е., Молодкин А.К. // Ж. неорг. xимии, 1988, т. 33,

№ 8, с., 2043 – 2048.

7. Накамото К. // Инфракрасные спектры и спектры КР неорганических

и координационных соединений. М., «Мир», 1991. с., 252, 259.

8. Гордон А., Форд Р. Спутник химика. М., «Мир», 1976, с. 208.

АЛЮМОСИЛИКАТНЫЕ СОРБЕНТЫ БИОГЕННОГО

И МИНЕРАЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Терминов Сергей Александрович

студент Дальневосточного Федерального Университета,

РФ, г. Владивосток

Панасенко Александр Евгеньевич

канд. хим. наук, зав. лаб. химии редких металлов Института химии ДВО РАН,

РФ, г. Владивосток

ALUMINOSILICATE SORBENTS OF BIOGENIC

AND MINERAL ORIGIN

Sergei Terminov

student of Far Eastern Federal University, Russia, Vladivostok

Alexander Panasenko

Ph.D., Head of Laboratory of rare-metals chemistry, Institute of Chemistry FEB RAS,

Russia, Vladivostok

80

АННОТАЦИЯ

Синтезирован ряд алюмосиликатных сорбционных материалов на

основе вермикулита (природный слоистый силикат) и с использованием

соломы риса в качестве источника кремния. Исследован элементный

состав полученных образцов. Сорбционные свойства изучены на модель-

ных растворах метиленового синего (МС) в статических условиях.

Показано, что для алюмосиликатов биогенного происхождения сорбцион-

ная емкость по отношению к МС возрастает в 1,5 раза после обработки

образца ДМСО при температуре 60 °С. Прокаливание образцов

алюмосиликатов при температуре 500 °С приводит к увеличению сорбци-

онной емкости образцов в 2,1 раз по отношению к исходному образцу.

ABSTRACT

A number of aluminosilicate sorption materials based on vermiculite

(natural layered silicate) and using rice straw as a source of silicon have

been synthesized. The elemental composition of the obtained samples was

studied. Sorption properties were studied on model solutions of methylene

blue (MB) under static conditions. It is shown that for aluminosilicates of

biogenic origin the sorption capacity in relation to MB increases by 1.5 times

after treatment of the DMSO sample at 60 °C. Annealing of aluminosilicate

samples at a temperature of 500 °C leads to an increase in the sorption capacity

of the samples by 2.1 times with the original sample.

Ключевые слова: алюмосиликаты, вермикулит, солома риса,

сорбционная емкость.

Keywords: aluminosilicates, vermiculite, rice straw, sorption capacity.

На сегодняшний день в сельскохозяйственной отрасли существует

проблема накопления больших количеств отходов, в частности отходов

рисового производства. Рис относится к кремнефильным растениям,

а значит использование его соломы или шелухи в качестве сырья для

получения кремнийсодержащих сорбентов решает одновременно и

проблему утилизации отходов, и задачу получения эффективного

сорбента, способного поглощать поллютанты различного происхождения.

Для получения модифицированных алюмосиликатов из минераль-

ного сырья по методике [1] вермикулит Ковдорского месторождения

обрабатывали соляной кислотой, добавляли раствор с различным содер-

жанием хлоридов железа (III), кобальта и иттрия (Табл. 1) и нейтрали-

зовали полученную кислотную суспензию раствором NH3.

81

Таблица 1.

Образцы алюмосиликатных материалов из минерального сырья

Номер образца Модификатор

Образец 1 Водный раствор солей Fe

Образец 2 Водный раствор солей Fe, Co

Образец 3 Водный раствор солей Fe, Y, Co

Образец 4 Водный раствор солей Fe; щелочной гидролизат РШ

Для получения алюмосиликатов из растительного сырья навеску рисовой соломы обрабатывали раствором гидроксида натрия при 90 °С. Негидролизованный остаток отделяли на фильтре, к фильтрату добавляли раствор сульфата алюминия, рН раствора доводили до 7. Выпавший осадок алюмосиликата декантировали, промывали и сушили при темпе-ратуре 105 °С [2]. Полученные образцы представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Образцы алюмосиликатных материалов из соломы риса

Шифр образца Сорт риса Год урожая

Образец 5 Луговой 2017 г

Образец 6 Дубрава 2017 г

Образец 7 Ханкайский-429 2008, 2010 гг

Образец 8 Дарий-23 2008, 2010 гг

По результатам элементного анализа было установлено, что в

образцах алюмосиликата из рисовой соломы соотношение кремния и

алюминия составляет от 1:0,93 до 1:0,88. Также наблюдается присутствие

в образцах натрия и калия. В образцах алюмосиликатных материалов

на основе вермикулита соотношение Si:Al колеблется от 1:0,23 до 1:0,36.

Но помимо этого, в составе этих образцов присутствуют такие металлы,

как Fe, Co и Mg (Табл. 3). Магний здесь имеет естественное проис-

хождение, так как содержание его оксида в исходном вермикулите

достигало 29,8 % [3].

82

Таблица 3.

Состав материалов на основе вермикулита и рисовой соломы

Образец Si:Al Содержание, %

SiO2 Al2O3 Na2O Fe2O3 CoO MgO К2О

1 1:0,36 46,67 14,43 2,94 7,13 1,97 22,71 -

2 1:0,23 60,25 12,32 5,48 8,67 2,01 9,18 -

3 1:0,30 42,18 11,12 3,60 12,10 3,14 16,26 -

4 1:0,26 61,12 14,06 6,09 4,21 - 11,58 -

5 1:0,93 49,62 40,93 15,07 - - - 2,83

6 1:0,93 49,46 40,84 15,91 - - - 2,51

7 1:0,88 51,09 39,78 13,53 - - - 3,86

8 1:0,88 48,95 38,00 11,49 - - - 1,55

Сорбционные свойства синтезированных материалов на основе

вермикулита и отходов производства риса были исследованы по отноше-нию к метиленовому синему. В статических условиях были получены изотермы сорбции, характер которых свидетельствует о монослойном механизме процесса сорбции, для описания которого подходит модель Лэнгмюра [4]. По уравнению Лэнгмюра была рассчитана величина предельной сорбционной емкости (Amax, Табл. 4).

Таблица 4.

Сорбционная емкость синтезированных алюмосиликатов по МС

Образец Amax, мг/г

1 112,3

2 176,7

3 49,4

4 179,3

5 247,0

6 96,7

7 118,2

8 109,0

83

Видно, что у образцов, полученных из вермикулита (за исключе-

нием образца 3) предельная сорбция по метиленовому синему несколько

выше, чем у образцов из рисовой соломы. Среди образцов из верми-

кулита максимальное значение предельной сорбционной емкости –

у образца 4. В то же время образец 5 имеет аномально высокие значения

адсорбции. Вероятно, это связано с сортом соломы, используемой для

его синтеза.

На сорбционную емкость алюмосиликатных сорбентов из рисовой

соломы могут оказывать влияние присутствующие в образцах примеси

органических веществ, главным образом лигнинов, осаждающихся

одновременно с алюмосиликатами при понижении рН щелочного

гидролизата. Для удаления лигнина образец 8 был обработан ДМСО

при температуре 60 °С. По результатам расчета сорбционная емкость

образца составила 169 мг/г, что в 1,5 раза больше, чем емкость исходного

образца.

Также была исследована сорбционная емкость алюмосиликата

из рисовой соломы после прокаливания при различной температуре

(таблица 5).

Таблица 5.

Сорбционные свойства образца 8 после прокаливания

Температура прокаливания, °С Amax, мг/г

400 173,6

450 197,0

500 233,5

550 178,9

Видно, что наибольшее увеличение емкости (в 2,1 раз) происходит

после прокаливания образца при температуре 500 °С. Данный результат

был ожидаем, так как по результатам предыдущих исследований [4]

установлено, что при этой температуре органический углерод карбонизи-

руется, но еще не выгорает. Таким образом происходит влияние

карбонизировавшегося углерода на сорбционную емкость образца.

Список литературы:

1. N.P. Shapkin, I.G. Khal’chenko, A.E. Panasenko, L.B. Leont’ev, and V.I. Razov

Hybrid Composite Materials Based on Natural Layered Silicates // Inorganic

Materials. 2018. V. 54, No. 9. P. 965–969.

84

2. Пат. 2548421 Российская Федерация, МПК C 01 B 33/26, C 01 B 33/32,

C 01 B 33/38. Способ получения алюмосиликатов натрия или калия из

кремнийсодержащего растительного сырья / Земнухова Л.А., Федорищева Г.А.,

Цой Е.А., Арефьева О.Д.; заявитель и патентообладатель Институт химии

Дальневосточного отделения РАН – № 2014113045/05; заявл. 03.04.2014;

опубл. 27.07.2015, Бюл. № 21. – 2 с.

3. N.P. Shapkin, I.G. Khal’chenko, A.A. Yudakov, V.I. Sergienko, A.E. Panasenko,

V.Yu. Maiorov, and L.B. Leont’ev Synthesis of a Nanocomposite Based on

Polyethylene and Modified Vermiculite // Inorganic Materials. 2017. V. 53, No. 10.

Р. 1091–1096.

4. А.Е. Панасенко, П.Д. Борисова, О.Д. Арефьева, Л.А. Земнухова

Алюмосиликаты из соломы риса: получение и сорбционные свойства //

Химия растительного сырья. 2019. № 3. C. 291–298.

85

СЕКЦИЯ 9.

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

ГЕНЕЗИС МИНЕРАЛОВ.

ПРОЦЕССЫ МИНЕРАЛООБРАЗОВАНИЯ

Цечоева Анжела Рамзановна

магистр химико-биологического факультета Специальности «Физическая химия»

Ингушского государственного университета, РФ, Республика Ингушетия, г. Магас

Дудургова Милана Магометовна

магистр химико-биологического факультета Специальности «Физическая химия»

Ингушского государственного университета, РФ, Республика Ингушетия, г. Магас

Генезис минералов (минералообразование) - учение о генезисе

минералов занимается процессами образования минералов. Минералы

представляют из себя определенные химические соединения или

изоморфные смеси таких соединений, образовавшиеся естественным

путем на Земле.

Каждый минерал является памятником физического или хими-

ческого процесса, шедшего на Земле, иногда в весьма отдаленное

от нас время. Изучив минералы какого-нибудь определенного места на

земном шаре и определив генезис их, мы можем восстановить картину

химических процессов, один за другим шедших в этой местности.

От этих частных проявлений химической жизни Земли можно перейти

к более общим представлениям о генетических условиях различных

частей земного шара по отношению к поверхности и изменению этих

условий генезиса минералов в слоях различной глубины, наконец,

изменение генетических явлений с течением времени. В этом заклю-

чается научный и практический интерес изучения генезиса минералов.

Зная условия генезиса определенного минерала, его устойчивость при

природных условиях можно прогнозировать при каких условиях и в

каких местностях можно ждать тех или иных руд и месторождений

86

важных металлов. Эти и тому подобные вопросы могут быть решены

только при широком развитии и распространении учения о генезисе

минералов, которые отчасти и сложились под влиянием практических

потребностей.

Все геологические процессы, происходящие на Земле, принято

называть эндогенными, т. е. происходящими внутри Земли (в земной

коре, астеносфере или мантии), и экзогенными, т. е. происходящими

непосредственно на земной поверхности или близ нее. Так минералогами

выделяются эндогенные и экзогенные процессы минералообразования

и парагенетические ассоциации. Процессы минералообразования легко

сгруппировать по источникам энергии в три группы.

Процессы магматогенные (гипогенные). Образование минералов

непосредственно связано с застыванием и кристаллизацией расплавлен-

ной магмы, внедряющейся в толщу земной коры или же изливающейся

на земную поверхность при вулканических извержениях. Магма —

«огнежидкий» расплав-раствор — в основном состоит из соединений

кремния (силикатов) и содержит все известные химические элементы.

Если магма не может преодолеть сопротивления вышележащей толщи

пород и не прорывается на земную поверхность, то она постепенно

застывает и в ней начинается массовая кристаллизация силикатов, т. е.

минералов, содержащих кремнезем. К ним относятся породообразующие

минералы, слагающие граниты, сиениты, диориты и другие кристалли-

ческие породы.

В наибольшем количестве в этих породах содержатся полевые

шпаты, роговые обманки, слюды, граниты, оливин и др. Для своего

образования они заимствовали из магмы кремний, кальций, алюминий,

железо, магний, натрий, калий, титан, кислород, водород. Следовательно,

в процессе кристаллизации происходит обеднение магмы этими эле-

ментами и обогащение остаточного расплава (по терминологии академика

А.Е. Ферсмана) летучими веществами и тяжелыми элементами.

Температура внедряющейся в земную кору магмы около 1200° С.

К концу процесса кристаллизации она падает на 500—600° С, и оста-

точный расплав внедряется в трещины закристаллизовавшихся пород,

уже имея 500—600° С. Образовавшиеся таким образом пегматитовые

жилы характеризуются очень крупными размерами (до 50 см и более)

слагающих их кристаллов полевых шпатов, кварца, слюд и почти

постоянным присутствием кристаллов берилла, турмалина, монацита,

минералов редких элементов и т. п. Это настоящие природные музеи,

как их называют минералоги. Есть и другие пути образования пегматитов.

Часть летучих веществ вместе с соединениями ценных металлов

проникает по трещинам в толщу уже закристаллизовавшихся пород.

87

Воздействуя на слагающие их минералы, эти вещества изменяют их,

образуя новые. Таким путем образуются в гранитах характерные горные

породы — грейзены, состоящие из кварца, светлых слюд, топаза,

редких элементов, а также ценные вольфрамовые, молибденовые, оловян-

ные и редкометалльные руды. При дальнейшем падении температуры

начинает выделяться вода в капельно-жидком состоянии, образуя

гидротермальные растворы (“горячеводные” в переводе с греч.). Из таких

растворов образовались многие месторождения золота, серебра, меди,

свинца, цинка, урана, олова, сурьмы, ртути, мышьяка и др. Обычная

форма выделения— кварцевые жилы, часто с кальцитом, флюоритом,

баритом. Летучие соединения, взаимодействуя с вмещающими породами,

образуют новые минералы, нередко слагающие ценные месторождения.

Вторую группу процессов представляют метаморфические

(эндогенные), вызывающие изменения горных пород в глубинах земного

шара под влиянием господствующих в недрах высоких температур

и давлений. Эти весьма сложные процессы возникали в связи с изме-

нениями геологической обстановки и первоначального залегания пород.

Различают следующие типы метаморфизма: региональный, захваты-

вающий значительные площади и происходящий на больших глубинах

(при этом образуются сланцы, гнейсы); контактовый — возникает при

действии внедрившейся магмы, особенно гранитной, на известняки,

мергель, которые переходят в мраморы и скарны — породы, состоящие

из гранитов, пироксенов и других минералов. С этими породами иногда

связаны крупнейшие месторождения железа, а также вольфрама,

молибдена, олова и кобальта.

Третьей группой процессов минералообразования являются

экзогенные, обусловленные внешними факторами, связанными с дея-

тельностью Солнца. Эти процессы происходят вблизи земной поверх-

ности в условиях невысокой температуры и обычного атмосферного

давления. Сущность их состоит в том, что обнажающиеся на

поверхности, а также залегающие на небольших глубинах породы,

руды подвергаются разрушению — выветриванию под воздействием

экзогенных факторов. При первоначальном механическом (или

физическом) разрушении породы растрескиваются, рассыпаются на

составляющие минералы, которые переносятся реками, атмосферными

водами, ветром. Легкие минералы уносятся, а более прочные и

тяжелые, скопляясь, образуют россыпи золота, платины, алмаза,

циркона, минералов вольфрама и олова, гранатов, магнетита и др.

Большинство породообразующих минералов, особенно полевые шпаты,

подвергается при этом разрушению и растворению. Эти растворы

поступают в реки, подземные воды и затем в замкнутые озера и океан,

88

повышая в них запасы солей. В районах с засушливым климатом проис-

ходит осаждение различных солей с образованием месторождений

гипса, мирабилита, каменной соли, калийных и других “солеобразных”

минералов под действием атмосферных и подземных вод (особенно

содержащих кислород, окислы азота, углекислый газ), низших орга-

низмов, растений и человека происходит постоянное видоизменение

всей поверхности Земли. Иначе говоря, минералообразование происходит

в результате взаимодействия факторов атмосферы, гидросферы и

биосферы на верхнюю пленку земной коры, на уже имевшиеся минералы.

Поэтому такие вновь образовавшиеся минералы называются гипер-

генными (“заново образовавшимися” в переводе с греч.).

Большое значение имеют биохимические осадки, образующиеся

в результате жизнедеятельности организмов. К ним относятся горючие

ископаемые, известняки, мел, некоторые бурые железняки, самородная

сера, фосфориты, выделившиеся при участии бактерий и водорослей.

Интересно напомнить, что имеются крупные месторождения, например

урана, связанные с торфом, каменными углями, нефтью, фосфоритами.

Впервые интерес к генезису минералов проявился в горных

странах. Брейтгаупт в первой половине нашего столетия соединил в

единое целое опыт рудокопов и наблюдения ученых (напр. Фурнэ и др.),

создав учение о парагенезисе. Интерес несколько ослаб к 60-80 гг.

XX столетия, но теперь мы присутствуем при новом возбуждении

интереса к вопросам генезиса минералов.

Список литературы:

1. Соболевский В.И. Замечательные минералы. Книга для учащихся. Изд. 2-е,

доп. М. Просвещение 1923г. 191 с.

2. Миловский А.В., Кононов О.В. Минералогия. М., МГУ, 1982. Станкеев Е.А.

Генетическая минералогия. М., Недра,1986.

3. В.П. Ананьев, А.Д. Потапов «Основы геологии, минералогии и петро-

графии», 2005.

4. М.И. Каденская «Руководство к практическим занятиям по минералогии

и петрографии», МГЗПИ, 1976.

5. Ф. Крегер «Химия несовершенных кристаллов», 1969.

6. В.С. Урусов «Теоретическая кристаллохимия», 1987.

89

СЕКЦИЯ 10.

ЭЛЕКТРОХИМИЯ

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ

КРИВЫЕ ОСАЖДЕНИЯ РОДИЯ

Аринова Алиса Бейбитовна

аспирант Томского Политехнического Университета,

РФ, г. Томск

Дмитриенко Виктор Петрович

канд. хим. наук, гл. специалист НПЛ ИПЭПТ Томского Политехнического Университета,

РФ, г. Томск

EFFECT OF TEMPERATURE ON POLARIZATION CURVES

OF RHODIUM DEPOSITION

Alisa Arinova

postgraduate student of Tomsk Polytechnic University, Russia, Tomsk

Victor Dmitrienko

candidate of chemical sciences, principal specialist in R&D Laboratory for Pulse-Beam,

Electric Discharge and Plasma Technologies, Tomsk Polytechnic University,

Russia, Tomsk

АННОТАЦИЯ

Факторы, которые влияют на ход поляризационных кривых, будут

соответственным образом складываться на процесс осаждения родия.

К числу таких факторов относится также температура процесса. Целью

90

исследования является определение температуры на поляризационные

кривые осаждения родия в электрохимической ячейке с катионообменной

мембраной. Опытным путем проведена регистрация вольтамперограмм

и потенциостатический электролиз раствора. При исследовании кине-

тических закономерностей применялся температурно-кинетический

метод. В результате опыта определена зависимость плотности тока от

потенциала при разной температуре. Получено значение кажущейся

энергии активации.

ABSTRACT

The factors that influence the progress of the polarization curves will

be appropriately added to the rhodium deposition process. Such factors also

include process temperature. The aim of the study is to determine the

temperature on the polarization curves of rhodium deposition in a cation

exchange membrane electrochemical cell. Voltamperograms and potentiostatic

electrolysis of the solution were recorded experimentally. The temperature-

kinetic method was used in the study of kinetic patterns. As a result of the

experience, the dependence of current density on potential at different

temperatures was determined. The value of the apparent activation energy

is obtained.

Ключевые слова: родий, мембранный электролизер, плотность

тока, осаждение родия.

Keywords: rhodium, membrane electrolyzer, current density, rhodium

deposition.

При исследовании кинетических закономерностей электроосажде-

ния покрытий металлами на катоде в гальванотехнике широко приме-

няются различные методы, в том числе и температурно-кинетический

метод, предложенный М. Темкиным [1] для процесса электрохимического

выделения водорода и развитый в дальнейшем применительно к

процессу осаждения металлов С.В. Горбачевым [2].

Для определения лимитирующей стадии катодного процесса

и оптимальной температуры электролиза электрохимическую ячейку

помещали в зажим термостата А6. Термостат включали на нагрев за

30 минут до начала эксперимента для установления заданной темпе-

ратуры. Через заданное время подавали напряжение на ячейку и снимали

поляризационные кривые. В таблице 1 представлены результаты плот-

ности тока и потенциала при разной температуре. Рисунок 1 показывает

зависимость плотности тока от потенциала, при разной температуре.

91

Таблица 1.

Влияние температуры на поляризационные кривые осаждения родия

Плотность

тока

Температура, 0K

Т= 293 Т=303 Т=323 Т=333

iкат, А/дм2 Екат, В (хсэ) Екат, В (хсэ) Екат, В (хсэ) Екат, В (хсэ)

0 0,52 0,51 0,50 0,48

0,05 0,10 0,28 0,30 0,38

0,10 -0,18 0,15 0,18 0,27

0,15 -0,22 -0,05 0,05 0,22

0,25 - 0,30 -0.27 -0,15 0,07

Рисунок 1. Зависимость плотности тока от потенциала,

при разной температуре

92

Таблица 2.

Определение кажущейся энергии активации Wкаж

Плотность тока,

iкат, А/м2

Логарифм

плотности тока,

lniкат

Температура,

T, 0K

Обратная

температура, 1/T, 0K-1

7 1,95 293 0,0034

13 2,57 303 0,0033

17,5 2,86 323 0,0031

30 3,40 333 0,0030

Рисунок 2. Зависимость плотности тока от потенциала,

при разной температуре

𝑙𝑛𝑖кат = 𝑙𝑛𝑧 ∙ 𝐹 ∙ 𝐶𝑅ℎ ∙ 𝐾0 −𝑊каж

𝑅∙ 1/𝑇, (1)

где: 𝑖кат– плотность катодного тока, А/м2;

z – число электронов, участвующих в реакции;

F = 96500 Кл, число Фарадея;

К0– плотность катодного тока, А/м2;

Уравнение (1) преобразуем в уравнение прямой линии:

𝑙𝑛𝑖кат = 𝑎 − 𝑏 ∙ 1/𝑇, (2)

где: 𝑎 = 𝑙𝑛𝑧 ∙ 𝐹 ∙ 𝐶𝑅ℎ ∙ 𝐾0, постоянная величина;

b – тангенс угла наклона 𝜃 полученной кривой 𝑙𝑛𝑖кат = 𝑓(1/𝑇);

93

𝑏 = 𝑡𝑔𝜃 = 𝑊каж/𝑅, Дж/моль;

𝑡𝑔𝜃 = (𝑙𝑛𝑖2 − 𝑙𝑛𝑖1)/(1/𝑇1 − 1/𝑇2).

Исходя из графика: 𝑙𝑛𝑖2 = 3,4, 𝑙𝑛𝑖1 = 1,95, 1/𝑇1 = 0,0034,

1/𝑇2 = 0,0030

получим 𝑡𝑔𝜃 = (3,4 − 1,95)/(0,0034 − 0,0030 = 3625).

𝑊каж = 𝑅 ∙ 𝑡𝑔𝜃 = 8,314 ∙ 3625 = 30128 Дж/моль∙град. (3)

Такое значение кажущейся энергии активации (3) свидетельствует

о том, что лимитирующие ограничения на скорость протекания

процесса накладывают не только диффузионные ограничения. Очевидно,

также влияет перенос вещества через мембрану, так как влияние

собственно электрохимической реакции, т. е. перенос электронов,

оказывает малое воздействие, и для улучшения условий протекания

процесса необходимо изменять скорость переноса вещества за счет

диффузии и конвекции.

Список литературы:

1. Tемкин М.И. Энергия активации разряда ионов водорода // Журнал

физической химии. – 1948. – Т. 22, № 9. – С. 1081–1089.

2. Горбачев С.В. Влияние температуры на скорость электролиза // Журнал

физ. химии. – 1950. – Т. 24. - № 7. – С. 888–896.

3. Афзалетдинова Н.Г., Муринов Ю.И. Электроэкстракция родия (III) из

растворов хлористоводородной кислоты сульфоксидами // Журнал неорг.

химии. – 2011. – Т. 56. - № 7. – С. 1212–1221.

ХИМИЯ, ФИЗИКА, БИОЛОГИЯ, МАТЕМАТИКА: ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ

И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Сборник статей по материалам XXIX международной

научно-практической конференции

№ 11 (20)

Ноябрь 2019 г.

В авторской редакции

Мнение авторов может не совпадать с позицией редакции

Подписано в печать 26.11.19. Формат бумаги 60х84/16.

Бумага офсет № 1. Гарнитура Times. Печать цифровая.

Усл. печ. л. 5,875. Тираж 550 экз.

Издательство «Интернаука»

125009, г. Москва, Георгиевский пер. 1, стр. 1

E-mail: mail@internauka.org

Отпечатано в полном соответствии с качеством предоставленного

оригинал-макета в типографии «Allprint»

630004, г. Новосибирск, Вокзальная магистраль, 3

16+