Квантово - механическая модель атома.

Атом обладает минимальной энергией, когда все электроны расположены на первых от ядра орбитах. Такое состояние называется основным состояниематома.

Принцип минимальной энергии гласит, что электроны в основном состоянии заполняют орбиталь в порядке повышения уровня энергии орбитали. При получении порции энергии внутренние электроны могут переходить на внешние орбиты, такое состояние называется возбужденным, оно характеризуется неустойчивостью. Для характеристики поведения электрона в атоме введены четыреквантовых числа. Каждая орбита имеет номер, который называется главным квантовым числом и обозначается n. Оно определяет энергию (энергетический уровень) и размер электронных орбит. Орбитальное квантовое число l определяет форму атомной орбиты. Магнитное квантовое число ml характеризует ориентацию орбитали в пространстве. Магнитное квантовое число изменяется в интервале [-l,l], включая ноль. Все вышеперечисленные квантовые числа принимают только целые значения. Чем сложнее форма атомной орбиты, тем большим числом способов она может быть ориентирована. Четвертое квантовое число называется спин ms. Каждый электрон имеет собственный механический момент движения, в зависимости от направления вращения, проекция спина на соответствующую ось координат имеет значение -½ или +½ . Четыре квантовых числа полностью характеризуют состояние электрона в атоме.

Современная модель атома является развитием планетарной модели Бора-Резерфорда. Согласно современной модели, ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и не имеющих заряда нейтронов и окружено отрицательно заряженными электронами. Однако представления квантовой механики не позволяют считать, что электроны движутся вокруг ядра по сколько-нибудь определённым траекториям (неопределённость координаты электрона в атоме может быть сравнима с размерами самого атома).Химические свойства атомов определяются конфигурацией электронной оболочки и описываются квантовой механикой. Положение атома в таблице Менделеева определяется электрическим зарядом его ядра (то есть количеством протонов), в то время как количество нейтронов принципиально не влияет на химические свойства; при этом нейтронов в ядре, как правило, больше, чем протонов (см.: атомное ядро). Если атом находится в нейтральном состоянии, то количество электронов в нём равно количеству протонов. Основная масса атома сосредоточена в ядре, а массовая доля электронов в общей массе атома незначительна (несколько сотых процента массы ядра).

 

15. Концепции дальнодействия и близкодействия.

Дальноде́йствие и короткоде́йствие (близкодействие) — две концепции классической физики, противоборствовавшие на заре её становления.

Дальнодействие. После открытия закона всемирного тяготения И. Ньютоном, а затем закона Кулона, описывающего взаимодействие электрических заряженных тел, возник вопрос, почему физические тела, обладающие массой, действуют друг на друга на больших расстояниях через пустое пространство и почему заряженные тела взаимодействуют между собой даже через электрически нейтральную среду? До введения понятия «поле» на этот вопрос не было удовлетворительного ответа. Долгое время считалось, что взаимодействие между телами может непосредственно осуществляться через пустое пространство, которое не принимает участия в передаче взаимодействий, а передача взаимодействия от тела к телу передается мгновенно, т.е. с бесконечной скоростью. Такое предположение составляет сущность концепции дальнодействия, которую обосновал Р. Декарт. Большинство ученых придерживалось этой концепции вплоть до конца XIX в. Согласно концепции дальнодействия, тела действуют друг на друга без материальных посредников, через пустоту, на любом расстоянии. Такое взаимодействие осуществляется с бесконечно большой скоростью (но подчиняется определённым законам). Примером силы, считавшейся одним из примеров непосредственного действия на расстоянии, можно считать силу всемирного тяготения в классической теории гравитации Ньютона.

Принцип дальнодействия утвердился в физике еще и потому, что гравитационное взаимодействие макроскопических тел в соответствии с законом всемирного тяготения И. Ньютона малозаметно, – притяжение слишком слабо, чтобы его ощутить. Поэтому экспериментально это было трудно подтвердить или опровергнуть. Только известные опыты Г. Кавендиша были первыми лабораторными наблюдениями гравитационного притяжения.

Близкодействие. Напротив, законы взаимодействия электрически заряженных тел допускали возможность их относительно простой проверки. Вскоре было установлено, что взаимодействие электрических зарядов происходит не мгновенно. Каждая электрически заряженная частица создает электрическое поле, действующее на другие частицы не в тот же момент, а спустя некоторое время. Иными словами, взаимодействие передается через посредника – электромагнитное поле, а скорость распространения электромагнитного поля равна скорости света. Это составляет суть концепции близкодействия.
В современной физике эти понятия иногда используются в другом смысле, а именно, дальнодействующими полями называют гравитационное и электромагнитное (они подчиняются в классическом пределе закону обратных квадратов), а короткодействующими — поля сильного и слабого взаимодействия, которые быстро спадают с расстоянием на больших масштабах, и поэтому проявляются лишь при малых расстояниях между частицами.

41. Структурные уровни организации живой материи:

1. Молекулярный: с него начинаются процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации.

2. Клеточный. Клетка-единица размножения и развития всех живых организмов.

3. Тканевый. Ткань представляет собой совокупность сходных по строению клеток и межклеточного вещества, объединённых выполнением общей функции. Виды тканей: соединительная, эпителиальная, мышечная и нервная.

4. Огранный. Орган - совокупность различных типов клеток и тканей, выполняющая определенную функцию в живом организме.Органный уровень представлен органами организмов. У простейших пищеварение, дыхание, циркуляция веществ, выделение, передвижение и размножение осуществляются за счёт различных органелл. У более совершенных организмов имеются системы органов. У растений и животных органы формируются за счёт разного количества тканей. Для позвоночных характерна цефализация, заключающаяся в сосредоточении важнейших центров и органов чувств в голове.

5. Организменный. Организм представляет собой целостную одноклеточную или многоклеточную живую систему, способную к самостоятельному существованию.Науки, ведущие исследования на этом уровне: анатомия, биология развития, аутэкология, генетика, гигиена, морфология, физиология.

6. Популяционно-видовой. Популяция-совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания.Основные процессы: генетическое своеобразие, взаимодействие между особями и популяциями, накопление элементарных эволюционных преобразований, осуществление микроэволюции и адаптация к изменяющейся среде, видообразование, увеличение биоразнообразия.Науки, ведущие исследования на этом уровне: генетика популяций, эволюция.

7. Биогеоценотический- все живые организмы + среда обитания. Основные процессы:биохимический круговорот веществ и поток энергии, поддерживающие жизнь, подвижное равновесие между живыми организмами и абиотической средой (гомеостаз), обеспечение живых организмов условиями обитания и ресурсами (пищей и убежищем).Науки, ведущие исследования на этом уровне: биогеография, экология, биогеоценология.

1. Биосферный. Происходит круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов.