인공 유기 화합물. 합성 및 인공고분자화합물 내용과 형태의 요소를 인위적으로 결합한 것
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트위터탄산염, 탄화물, 시안화물, 티오시아네이트, 탄산을 제외한 탄소 원자를 포함하는 모든 물질은 유기 화합물입니다. 이는 효소 또는 기타 반응을 통해 탄소 원자로 구성된 살아있는 유기체가 생성될 수 있음을 의미합니다. 오늘날 많은 유기물질이 인공적으로 합성될 수 있어 의학 및 약리학의 발전은 물론 고강도 고분자 및 복합재료의 탄생이 가능해졌습니다.
유기 화합물의 분류
유기 화합물은 가장 많은 종류의 물질입니다. 여기에는 약 20가지 유형의 물질이 있습니다. 화학적 성질이 다르며 물리적 품질도 다릅니다. 녹는점, 질량, 휘발성 및 용해도는 물론 정상적인 조건에서의 응집 상태도 다릅니다. 그 중에는:
- 탄화수소(알칸, 알킨, 알켄, 알카디엔, 시클로알칸, 방향족 탄화수소);
- 알데히드;
- 케톤;
- 알코올(2가, 1가, 다가);
- 에테르;
- 에스테르;
- 카르복실산;
- 아민;
- 아미노산;
- 탄수화물;
- 지방;
- 단백질;
- 생체 고분자 및 합성 고분자.
이 분류는 화학 구조의 특성과 특정 물질의 특성 차이를 결정하는 특정 원자 그룹의 존재를 반영합니다. 일반적으로 탄소골격의 구성에 기초하고 화학적 상호작용의 특성을 고려하지 않은 분류는 다르게 보인다. 해당 조항에 따라 유기 화합물은 다음과 같이 나뉩니다.
- 지방족 화합물;
- 방향족;
- 헤테로사이클릭 물질.
이러한 종류의 유기 화합물은 다양한 물질 그룹에 이성질체를 가질 수 있습니다. 이성질체의 특성은 서로 다르지만 원자 구성은 동일할 수 있습니다. 이는 A.M. Butlerov가 정한 조항에 따릅니다. 또한, 유기화합물의 구조이론은 모든 유기화학 연구의 기본이 되는 이론이다. 멘델레예프의 주기율과 같은 수준에 위치한다.
화학 구조의 개념은 A.M. Butlerov에 의해 도입되었습니다. 1861년 9월 19일 화학사에 등장했다. 이전에는 과학계에서도 서로 다른 의견이 있었고, 일부 과학자들은 분자와 원자의 존재를 전면 부인하기도 했습니다. 그러므로 유기화학과 무기화학에는 순서가 없었다. 게다가 특정 물질의 특성을 판단할 수 있는 패턴도 없었습니다. 동시에, 동일한 조성을 가지고도 다른 특성을 나타내는 화합물이 있었습니다.
A.M. Butlerov의 진술은 주로 화학의 발전을 올바른 방향으로 이끌었고 이를 위한 매우 견고한 기반을 만들었습니다. 이를 통해 특정 물질의 화학적 또는 물리적 특성, 반응 진입 패턴 등 축적된 사실을 체계화할 수 있었습니다. 이 이론 덕분에 화합물을 얻는 방법과 몇 가지 일반적인 특성의 존재에 대한 예측도 가능해졌습니다. 그리고 가장 중요한 것은 A.M. Butlerov는 물질 분자의 구조가 전기적 상호 작용의 관점에서 설명될 수 있음을 보여주었습니다.
유기 물질 구조 이론의 논리
1861년 이전부터 화학계의 많은 사람들이 원자나 분자의 존재를 거부했기 때문에 유기화합물 이론은 과학계에 혁명적인 제안이 되었습니다. 그리고 A.M. Butlerov 자신은 물질적 결론에서만 진행되었으므로 유기물에 대한 철학적 아이디어를 반박했습니다.
그는 화학반응을 통해 분자 구조를 실험적으로 인식할 수 있음을 보여주었습니다. 예를 들어, 탄수화물의 조성은 일정량의 탄수화물을 연소시키고 생성된 물과 이산화탄소를 계산하여 결정할 수 있습니다. 아민 분자의 질소 양은 연소 중에 가스 부피를 측정하고 분자 질소의 화학적 양을 분리하여 계산됩니다.
구조 의존적 화학 구조에 대한 Butlerov의 판단을 반대 방향으로 고려하면 새로운 결론이 나옵니다. 즉, 물질의 화학 구조와 구성을 알면 그 특성을 경험적으로 가정할 수 있습니다. 그러나 가장 중요한 것은 Butlerov는 유기물에는 서로 다른 특성을 나타내지만 동일한 구성을 갖는 수많은 물질이 있다고 설명했습니다.
이론의 일반 조항
A. M. Butlerov는 유기 화합물을 고려하고 연구하여 가장 중요한 원칙 중 일부를 도출했습니다. 그는 이를 유기 유래 화학 물질의 구조를 설명하는 이론으로 결합했습니다. 이론은 다음과 같습니다.
- 유기 물질의 분자에서 원자는 원자가에 따라 엄격하게 정의된 순서로 서로 연결됩니다.
- 화학 구조는 유기 분자의 원자가 연결된 즉각적인 순서입니다.
- 화학 구조는 유기 화합물의 특성의 존재를 결정합니다.
- 동일한 양적 조성을 갖는 분자의 구조에 따라 물질의 다른 특성이 나타날 수 있습니다.
- 화합물 형성에 관여하는 모든 원자 그룹은 서로 상호 영향을 미칩니다.
모든 종류의 유기 화합물은 이 이론의 원리에 따라 만들어집니다. 기초를 다진 A. M. Butlerov는 화학을 과학 분야로 확장할 수 있었습니다. 그는 유기 물질에서 탄소가 4가를 나타내기 때문에 이들 화합물의 다양성이 결정된다고 설명했습니다. 많은 활성 원자 그룹의 존재는 물질이 특정 클래스에 속하는지 여부를 결정합니다. 그리고 물리적, 화학적 특성이 나타나는 것은 바로 특정 원자 그룹(라디칼)의 존재 때문입니다.
탄화수소 및 그 파생물
이러한 탄소와 수소의 유기 화합물은 그룹의 모든 물질 중에서 구성이 가장 간단합니다. 이들은 알칸 및 사이클로알칸(포화 탄화수소), 알켄, 알카디엔 및 알카트리엔, 알킨(불포화 탄화수소)의 하위 클래스 및 방향족 물질의 하위 클래스로 표시됩니다. 알칸에서 모든 탄소 원자는 단일 C-C 결합으로만 연결되므로 단일 H 원자가 탄화수소 구성에 포함될 수 없습니다.
불포화 탄화수소에서는 이중 C=C 결합 부위에 수소가 결합될 수 있습니다. 또한 C-C 결합은 삼중(알킨)일 수 있습니다. 이를 통해 이들 물질은 라디칼의 환원 또는 첨가와 관련된 많은 반응을 시작할 수 있습니다. 반응 능력 연구의 편의를 위해 다른 모든 물질은 탄화수소 클래스 중 하나의 파생물로 간주됩니다.
알코올
알코올은 탄화수소보다 더 복잡한 유기 화합물입니다. 그들은 살아있는 세포에서 효소 반응의 결과로 합성됩니다. 가장 대표적인 예는 발효의 결과로 포도당으로부터 에탄올이 합성되는 것이다.
산업계에서는 탄화수소의 할로겐 유도체로부터 알코올을 얻습니다. 할로겐 원자가 수산기로 대체되어 알코올이 형성됩니다. 1가 알코올은 1개의 수산기를 포함하고, 다가 알코올은 2개 이상의 수산기를 포함합니다. 2가 알코올의 예로는 에틸렌 글리콜이 있습니다. 다가 알코올은 글리세린입니다. 알코올의 일반식은 R-OH(R은 탄소 사슬)입니다.
알데히드와 케톤
알코올이 알코올(수산기) 그룹에서 수소를 추출하는 것과 관련된 유기 화합물의 반응에 들어간 후 산소와 탄소 사이의 이중 결합이 닫힙니다. 이 반응이 말단 탄소 원자에 위치한 알코올 그룹을 통해 진행되면 알데히드가 형성됩니다. 알코올이 포함된 탄소 원자가 탄소 사슬의 끝에 위치하지 않으면 탈수 반응의 결과로 케톤이 생성됩니다. 케톤의 일반식은 R-CO-R, 알데히드 R-COH(R은 사슬의 탄화수소 라디칼)입니다.
에스테르(단순 및 복합)
이 종류의 유기 화합물의 화학 구조는 복잡합니다. 에테르는 두 알코올 분자 사이의 반응 생성물로 간주됩니다. 이들로부터 물을 제거하면 R-O-R 패턴의 화합물이 형성된다. 반응 메커니즘: 한 알코올에서 수소 양성자를 추출하고 다른 알코올에서 수산기를 추출합니다.
에스테르는 알코올과 유기 카르복실산 사이의 반응 생성물입니다. 반응 메커니즘: 두 분자의 알코올 및 탄소 그룹에서 물을 제거합니다. 수소는 산(수산기 그룹)에서 분리되고 OH 그룹 자체는 알코올에서 분리됩니다. 생성된 화합물은 R-CO-O-R로 표시되며, 여기서 너도밤나무 R은 탄소 사슬의 나머지 부분인 라디칼을 나타냅니다.
카르복실산 및 아민
카르복실산은 세포 기능에 중요한 역할을 하는 특수 물질입니다. 유기 화합물의 화학 구조는 카르복실기(-COOH)가 결합된 탄화수소 라디칼(R)입니다. (-COOH) 그룹의 C 원자가가 4이기 때문에 카르복실 그룹은 가장 바깥쪽 탄소 원자에만 위치할 수 있습니다.
아민은 탄화수소의 유도체인 더 단순한 화합물입니다. 여기에서는 모든 탄소 원자에 아민 라디칼(-NH2)이 있습니다. 하나의 탄소에 그룹(-NH2)이 결합된 1차 아민(일반식 R-NH2)이 있습니다. 2차 아민에서 질소는 두 개의 탄소 원자(식 R-NH-R)와 결합합니다. 3차 아민에서 질소는 3개의 탄소 원자(R3N)에 연결되어 있으며, 여기서 p는 탄소 사슬인 라디칼입니다.
아미노산
아미노산은 유기 기원의 아민과 산의 특성을 모두 나타내는 복합 화합물입니다. 카르복실기와 관련된 아민기의 위치에 따라 여러 유형이 있습니다. 가장 중요한 것은 알파 아미노산입니다. 여기서 아민 그룹은 카르복실 그룹이 부착된 탄소 원자에 위치합니다. 이를 통해 펩타이드 결합이 생성되고 단백질이 합성됩니다.
탄수화물과 지방
탄수화물은 알데히드 알코올 또는 케토 알코올입니다. 이는 선형 또는 고리 구조의 화합물과 폴리머(전분, 셀룰로오스 등)입니다. 세포에서 가장 중요한 역할은 구조적이고 에너지적인 것입니다. 지방 또는 오히려 지질은 동일한 기능을 수행하지만 다른 생화학적 과정에만 참여합니다. 화학 구조의 관점에서 지방은 유기산과 글리세롤의 에스테르입니다.
전환 d-요소와 그 연결은 실험실 실습, 산업 및 기술에서 널리 사용됩니다. 그들은 또한 생물학적 시스템에서 중요한 역할을 합니다. 이전 섹션과 종파에서. 10.2 철, 크롬, 망간과 같은 d-원소의 이온이 산화환원 적정 및 기타 실험실 기술에서 중요한 역할을 한다는 것이 이미 언급되었습니다. 여기에서는 이러한 금속이 산업과 기술에 어떻게 적용되는지, 그리고 생물학적 과정에서 금속이 어떤 역할을 하는지에 대해서만 다룰 것입니다.
구조 재료로의 응용. 철 합금
일부 d-요소는 주로 합금 형태로 구조 재료에 널리 사용됩니다. 합금은 금속과 하나 이상의 다른 원소의 혼합물(또는 용액)입니다.
철을 주성분으로 하는 합금을 강(steel)이라고 합니다. 위에서 우리는 이미 모든 강철이 탄소와 합금의 두 가지 유형으로 구분된다고 말했습니다.
탄소강. 탄소 함량에 따라 이들 철강은 차례로 저탄소강, 중탄소강, 고탄소강으로 구분됩니다. 탄소강의 경도는 탄소 함량이 증가함에 따라 증가합니다. 예를 들어, 저탄소강은 가단성이 있고 가단성이 있습니다. 기계적 부하가 중요하지 않은 경우에 사용됩니다. 탄소강의 다양한 용도가 표에 나열되어 있습니다. 14.10. 탄소강은 전체 철강 생산량의 최대 90%를 차지한다.
합금강. 이러한 강철은 하나 이상의 금속, 가장 흔히 알루미늄, 크롬, 코발트, 몰리브덴, 니켈, 티타늄, 텅스텐 및 바나듐의 혼합물을 최대 50%까지 포함합니다.
스테인레스강에는 철 불순물로 크롬과 니켈이 포함되어 있습니다. 이러한 불순물은 강철의 경도를 높이고 부식에 대한 저항력을 높여줍니다. 후자의 특성은 강철 표면에 얇은 산화 크롬(III) 층이 형성되기 때문입니다.
공구강은 텅스텐과 망간으로 구분됩니다. 이러한 금속을 첨가하면 경도, 강도 및 저항성이 증가합니다.
표 14.10. 탄소강
강철의 고온 (내열성). 이러한 강철은 우물을 뚫고 금속 가공 도구의 절단 모서리를 만드는 데 사용되며 기계적 부하가 심한 기계 부품을 만듭니다.
규소강은 모터, 발전기, 변압기 등 다양한 전기 장비 제조에 사용됩니다.
기타 합금
철 합금 외에도 다른 d-금속을 기반으로 한 합금도 있습니다.
티타늄 합금. 티타늄은 주석, 알루미늄, 니켈, 코발트와 같은 금속과 쉽게 합금화될 수 있습니다. 티타늄 합금은 가벼움, 내식성, 고온 강도가 특징입니다. 이는 항공기 산업에서 터보제트 엔진의 터빈 블레이드를 만드는 데 사용됩니다. 또한 의료 산업에서는 비정상적인 심장 박동을 정상화하기 위해 환자의 흉벽에 전자 장치를 이식하는 데 사용됩니다.
니켈 합금. 가장 중요한 니켈 합금 중 하나는 모넬(Monel)입니다. 이 합금에는 니켈 65%, 구리 32%, 소량의 철과 망간이 포함되어 있습니다. 냉장고 콘덴서 튜브, 프로펠러 축, 화학, 식품 및 제약 산업을 만드는 데 사용됩니다. 또 다른 중요한 니켈 합금은 니크롬입니다. 이 합금에는 니켈 60%, 크롬 15%, 철 25%가 포함되어 있습니다. 알니코(alnico)라고 불리는 알루미늄, 코발트, 니켈의 합금은 매우 강한 영구 자석을 만드는 데 사용됩니다.
구리 합금. 구리는 다양한 합금을 만드는 데 사용됩니다. 그 중 가장 중요한 것이 표에 나열되어 있습니다. 14.11.
표 14.11. 구리 합금
산업용 촉매
d-Elements 및 그 화합물은 산업용 촉매로 널리 사용됩니다. 아래 예는 첫 번째 전환 행의 d 요소에만 적용됩니다.
염화티타늄. 이 화합물은 Ziegler 방법을 사용하여 알켄 중합을 위한 촉매로 사용됩니다(20장 참조).
산화물. 이 촉매는 황산 생산을 위한 접촉 공정의 다음 단계에서 사용됩니다(7장 참조).
철 또는 산화물. 이들 촉매는 암모니아 합성을 위한 하버 공정에 사용됩니다(7장 참조).
니켈. 이 촉매는 마가린 생산과 같은 수소화 공정 중에 식물성 기름을 경화시키는 데 사용됩니다.
구리 또는 구리(II) 산화물. 이러한 촉매는 에탄올을 탈수소화하여 에탄알(아세트산 알데히드)을 생성하는 데 사용됩니다.
로듐(두 번째 전이 계열의 원소)과 백금(세 번째 전이 계열의 원소)도 산업용 촉매로 사용됩니다. 예를 들어 두 가지 모두 질산 생산을 위한 Ostwald 공정에서 사용됩니다(15장 참조).
안료
우리는 이미 d-원소의 가장 중요한 특징 중 하나가 유색 화합물을 형성하는 능력이라고 언급했습니다. 예를 들어, 많은 보석의 색상은 소량의 d-금속 불순물이 존재하기 때문에 발생합니다(표 14.6 참조). d-원소의 산화물은 유색 유리를 만드는 데 사용됩니다. 예를 들어, 산화코발트(II)는 유리에 진한 파란색을 부여합니다. 다수의 d-금속 화합물이 다양한 산업에서 안료로 사용됩니다.
산화티타늄. 산화티타늄의 세계 생산량은 연간 200만 톤을 초과합니다. 주로 페인트 산업과 종이, 폴리머, 섬유 산업에서 백색 안료로 사용됩니다.
크롬 화합물. 크롬명반(황산크롬12수화물)은 보라색을 띠며 섬유산업의 염색에 사용되며 크롬녹색, 크롬황색, 크롬빨간색 등의 안료는 납(IV) 크롬산염으로 만들어집니다. .
칼륨 헥사시아노철산염(III). 이 화합물은 염색, 에칭 및 청사진 용지 제조에 사용됩니다.
코발트 화합물. 코발트 블루 안료는 코발트 알루미네이트로 구성됩니다. 보라색과 보라색 코발트 안료는 코발트염을 알칼리 토류 인산염으로 침전시켜 생산됩니다.
기타 산업 응용
지금까지 우리는 α-원소를 구조용 합금, 산업용 촉매 및 안료로 응용하는 방법을 살펴보았습니다. 이러한 요소에는 다른 용도도 많이 있습니다.
크롬은 자동차 부품과 같은 강철 물체에 크롬 코팅을 적용하는 데 사용됩니다.
주철. 이것은 합금이 아니라 조철입니다. 프라이팬, 맨홀뚜껑, 가스렌지 등 다양한 물품을 만드는데 사용됩니다.
코발트. 동위원소는 암 치료를 위한 감마 방사선의 공급원으로 사용됩니다.
구리는 전기 산업에서 전선, 케이블 및 기타 도체를 만드는 데 널리 사용됩니다. 또한 구리 하수관을 만드는 데에도 사용됩니다.
생물학적 시스템의 d-요소
d-Element는 많은 생물학적 시스템에서 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 성인 인체에는 약 4g의 철분이 포함되어 있습니다. 이 양의 약 2/3는 혈액 내 붉은 색소인 헤모글로빈에서 나옵니다(그림 14.11 참조). 철분은 또한 근육 단백질 미오글로빈의 일부이며 간과 같은 기관에 축적됩니다.
생물학적 시스템에서 매우 적은 양으로 발견되는 원소를 미량원소라고 합니다. 테이블에 14.12는 다양한 광물의 질량을 보여줍니다.
표 14.12. 성인 인체의 거시적 요소와 미량 요소의 평균 함량
망간은 가금류 식품의 필수 성분입니다.
작물의 건강한 성장에 중요한 역할을 하는 미량 영양소에는 많은 d-금속이 포함됩니다.
성인 신체의 요소 및 일부 미세 요소. 이들 원소 중 5개는 첫 번째 전이 rad의 d-금속에 속한다는 점에 유의해야 합니다. 이들 및 기타 d-금속 미량 원소는 생물학적 시스템에서 다양한 중요한 기능을 수행합니다.
크롬은 인체에서 포도당을 흡수하는 과정에 참여합니다.
망간은 다양한 효소의 구성성분입니다. 양과 소에게는 그다지 중요하지 않지만 식물에는 필요하며 새 먹이의 필수 구성 요소입니다. 망간은 인체에서도 발견되지만 그것이 우리에게 얼마나 필요한지는 아직 확립되지 않았습니다. 망간이 많이 함유되어 있습니다. 이 성분의 좋은 공급원은 견과류, 향신료 및 시리얼입니다.
코발트는 양, 소, 인간에게 필수적입니다. 예를 들어 비타민에서 발견됩니다. 이 비타민은 악성 빈혈을 치료하는 데 사용됩니다. 이는 또한 DNA와 RNA의 형성에도 필요합니다(20장 참조).
니켈은 인체 조직에서 발견되지만 그 역할은 아직 확립되지 않았습니다.
구리는 여러 효소의 중요한 구성 요소이며 헤모글로빈 합성에 필요합니다. 식물에는 구리가 필요하며 양과 소는 식단에서 구리 결핍에 특히 민감합니다. 양의 음식에 구리가 부족하면 양은 선천적 기형, 특히 뒷다리 마비가 나타납니다. 인간의 식단에서 상당한 양의 구리를 함유한 유일한 음식은 간입니다. 소량의 구리가 해산물, 콩과 식물, 말린 과일 및 시리얼에서 발견됩니다.
아연은 여러 효소의 일부입니다. 이는 인슐린 생산에 필요하며 호흡 과정에서 중요한 역할을 하는 탈수효소의 필수적인 부분입니다.
냉소 결핍과 관련된 질병
1960년대 초. A. S. Prasad 박사는 이란과 인도에서 음식의 아연 결핍과 관련된 질병을 발견했는데, 이는 어린이의 느린 성장과 빈혈로 나타납니다. 그 이후로 식이 아연 결핍은 심각한 영양실조로 고통받는 어린이의 발육 부진의 주요 원인으로 확인되었습니다. 아연은 T-림프구의 활동에 필수적이며, 아연이 없으면 인체의 면역 체계가 감염과 싸울 수 없습니다.
아연 보충제는 심각한 금속 중독뿐만 아니라 겸상적혈구빈혈과 같은 일부 유전병에도 도움이 됩니다. 낫적혈구빈혈은 아프리카 원주민에게서 발견되는 적혈구의 선천적 결함입니다. 겸상 적혈구 빈혈이 있는 사람의 경우 적혈구의 모양이 비정상(낫 모양)이므로 산소를 운반할 수 없습니다. 이는 적혈구의 칼슘 과포화로 인해 발생하며, 이는 세포 표면의 전하 분포를 변화시킵니다. 식단에 아연을 추가하면 아연이 칼슘과 경쟁하여 비정상적인 세포막 모양이 감소됩니다.
아연 보충제는 또한 신경계 장애로 인한 거식증(식욕 부진) 치료에도 도움이 됩니다.
그럼 다시 한번 말해보자!
1. 지구상에서 가장 흔한 원소는 철이고 그 다음이 티타늄입니다.
2. d-요소는 식물, 동물 및 보석에서 미량 원소로 발견됩니다.
3. 철의 산업 생산에는 적철광과 자철석의 두 가지 광석이 사용됩니다.
4. 철광석을 일산화탄소로 환원시켜 용광로에서 철을 생산합니다. 슬래그 형태의 불순물을 제거하기 위해 광석에 석회석을 첨가합니다.
5. 탄소강은 주로 산소 전환 공정(Linz-Donawitz 공정)을 사용하여 생산됩니다.
6. 전기 용해로는 고품질 합금강을 생산하는 데 사용됩니다.
7. 티타늄은 크롤 공정을 사용하여 티탄광석 광석에서 얻습니다. 이 경우 광석에 포함된 산화물이 먼저
8. 니켈은 펜틀란다이트 광석에서 얻습니다. 포함된 황화니켈은 먼저 산화물로 변환된 다음 탄소(코크스)와 함께 금속 니켈로 환원됩니다.
9. 구리를 얻으려면 황동광 광석(구리 황철석)을 사용합니다. 제한된 공기 접근 조건에서 가열하면 그 안에 포함된 황화물이 감소됩니다.
10. 합금은 금속과 하나 이상의 다른 원소의 혼합물(또는 용액)입니다.
11. 강철은 주성분인 철의 합금이다.
12. 탄소 함량이 높을수록 탄소강의 경도가 높아집니다.
13. 스테인레스강, 공구강, 규소강은 합금강의 일종이다.
14. 티타늄과 니켈 합금은 기술 분야에서 널리 사용됩니다. 구리 합금은 동전을 만드는 데 사용됩니다.
15. 산화염화물은 산화니켈이며 공업용 촉매로 사용된다.
16. 금속 산화물은 유색 유리를 만드는 데 사용되며 다른 금속 화합물은 안료로 사용됩니다.
17. d-금속은 생물학적 시스템에서 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 혈액의 붉은 색소인 헤모글로빈에는 철분이 포함되어 있습니다.
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우주선의 인공 생태계를 연못의 생태계와 같은 자연 생태계와 비교해 보겠습니다. 관찰에 따르면 이 비오톱에 있는 유기체의 수는 (일부 계절적 변화와 함께) 본질적으로 일정하게 유지됩니다. 이러한 생태계를 안정적이라고 합니다. 외부 요인이 변할 때까지 균형이 유지됩니다. 주요한 것은 물의 유입 및 유출, 다양한 영양소 공급 및 태양 복사입니다. 연못 생태계에는 다양한 유기체가 살고 있습니다. 따라서 인공 저수지가 만들어진 후 점차적으로 박테리아, 플랑크톤, 어류 및 고등 식물이 채워집니다. 개발이 특정 정점에 도달하고 외부 영향이 오랫동안 변하지 않은 상태로 유지되는 경우(물, 물질, 방사선의 유입과 유출 또는 증발, 물질 제거 및 에너지 유출) ), 연못 생태계가 안정됩니다. 생명체 사이에 균형이 확립됩니다.[...]
자연 내부는 물론 자연과 인간 사이에도 지속적인 신진대사와 에너지 과정을 제공하는 인공적으로 만들어진 생태계가 있습니다. 그들은 경제 발전의 영향에 따라 다음과 같이 나뉩니다: 자연 그대로의 보존; 인간 활동에 의해 수정되고 변경되었습니다. 사람에 의해 변형되고 변형되었습니다.[...]
생체이물질(Xenobiotics)은 인공합성을 통해 얻은 물질로 천연화합물 수에 포함되지 않습니다.[...]
방사성 물질은 국가 경제의 여러 분야에서 널리 사용됩니다. 인공 방사성 동위원소는 금속 결함 탐지, 재료의 구조 및 마모 연구, 물질 분리 및 화합물 합성, 의학에서 제어 및 신호 기능을 수행하는 장치 및 장치 등에 사용됩니다. ...]
완충용액에서 독성물질을 생성해 인공혼합물을 만드는 방법은 일본 화학자들이 개발했다. 건조되고 불순물이 제거된 가열된 공기는 시안화칼륨(시안화수소산 생성), 황화나트륨(황화수소) 아황산염 또는 아황산수소나트륨(황)의 수용액(pH = 5-12)이 포함된 흡수기를 일정한 속도로 통과합니다. 이산화물), 질산나트륨(산화질소) 및 중탄산암모늄(암모니아). 이 방법을 사용하면 2-3%(rel.) 이하의 오류로 10-4-10-5%의 이러한 물질 농도를 생성할 수 있습니다.[...]
단순화된 우주선의 인공생태계처럼 연못 생태계도 자립이 가능하다. 생산자 식물과 동물 및 식물(소비자와 분해자) 사이의 상호작용으로 인해 무제한적인 성장이 방해를 받습니다. 소비자는 이용 가능한 영양분 공급을 과도하게 사용하지 않는 한 번식할 수 있습니다. 번식이 과도한 것으로 판명되면 음식이 충분하지 않기 때문에 숫자의 증가가 멈출 것입니다. 생산자들은 끊임없이 미네랄을 필요로 합니다. 그들은 다시 폐기물을 순환시킵니다. 따라서 주기가 다시 시작됩니다. 식물(생산자)은 이러한 미네랄을 흡수하고 태양 에너지의 도움으로 에너지가 풍부한 영양소를 재생산합니다.[...]
생태계는 인공적일 수도 있습니다. 자연 생태계에 비해 극도로 단순화되고 불완전한 생태계의 예는 우주선입니다. 조종사는 제한된 식량, 산소, 에너지 공급으로 배의 제한된 공간에서 오랫동안 생활해야 합니다. 이 경우, 가능하다면 사용된 물질 및 폐기물의 사용된 매장량을 회수하고 재사용하는 것이 바람직합니다. 이를 위해 우주선에는 특수 재생 장치가 설치되어 있으며 최근 햇빛 에너지를 이용하여 우주 비행사 폐기물 처리에 참여해야하는 생물체 (식물 및 동물)를 대상으로 실험이 수행되었습니다 [...]
밀랍은 꿀벌의 왁스샘에서 생성되는 복잡한 화학 물질입니다. 이는 약 15개의 화학적으로 독립적인 구성요소를 포함합니다. 이는 의약품 생산, 치과 진료, 향수 제조, 목공, 가죽, 종이, 항공 및 기타 산업에 사용됩니다. 또한 인공 기초를 준비하려면 매우 많은 양이 필요합니다. 왁스는 왁스 원료를 가공하여 얻습니다.[...]
마찬가지로 위험한 것은 수지 물질, 페놀, 메르캅탄, 유기산, 알데히드, 알코올 및 염료를 함유한 인공 섬유 공장, 코크스 및 가스 셰일 공장에서 나오는 폐수입니다. 폐수의 유기 불순물이 천천히 광물화되기 때문에 독성 효과는 장거리, 특히 강한 흐름이 있는 강에서 확장됩니다. 특수 저장소(광미 연못)에 액체 폐기물이 축적되면 환경에 큰 위험이 따릅니다. 이러한 저장소가 돌파되고 Dniester, Seversky Donets 및 기타 넓은 지역의 물이 중독되는 사례가 알려져 있습니다.[ ...]
일반 정보. 현대적인 인공 생물학적 처리 방법을 사용하면 BOD20과 폐수 내 부유 고형물의 농도를 10-15mg/l로 줄일 수 있습니다.[...]
인공 구조물의 생물학적 폐수 처리는 생물학적 필터, 폭기조 및 산소 탱크에서 수행됩니다. 그림의 예로서 그림 18.22는 강제 공기 공급이 가능한 생물학적 필터의 다이어그램을 보여줍니다. 원폐수는 파이프라인 3을 통해 필터 2로 흐르고 물 분배 장치 4를 통해 필터 영역 전체에 고르게 분사됩니다. 폐수가 튀면 공기 중의 산소 일부를 흡수합니다. 예를 들어 슬래그, 쇄석, 팽창 점토, 플라스틱, 자갈 등이 사용되는 충전재(5)를 통해 여과하는 과정에서 충전재 위에 생물학적 필름이 형성되고, 미생물이 유기 물질을 흡수한다. 압축 공기가 파이프라인/지지 그리드를 통해 여과 반대 방향으로 공급되면 필름 내 유기 불순물의 산화 강도가 크게 증가합니다. 유기 불순물로부터 정제된 물은 파이프라인 7을 통해 필터에서 제거됩니다.[...]
사람들은 1674년 네덜란드 과학자 Anton Leeuwenhoek이 발견한 후에야 물질 순환에서 미생물의 역할에 관심을 가지게 되었고, 과학자들은 19세기 중반에 소우주를 진지하게 탐구하고 그 도움에 의존하기 시작했습니다. 산업은 수세기에 걸쳐 발전해 온 생물권이 더 이상 처리할 수 없을 정도로 많은 양의 폐기물을 생산했습니다. 1887년에 생물학적 처리 방법의 창시자 중 한 명인 Dibdin은 다음과 같이 썼습니다. 폐액을 정화하려면 "해당 목적을 위해 특별히 재배된 특정 미생물을 사용하는 것이 좋습니다." 그런 다음 액체를 충분한 시간 동안 유지하고 격렬하게 공기를 불어넣은 다음 마지막으로 저장소에 방출합니다.” 미국과 기타 국가에서는 1890년 이래로 액체 폐기물이 혼합된 미생물 군집이 유지되는 돌층을 통과하는 바이오 필터가 운영되어 왔습니다. 폐기물 흐름과 반대되는 자연적 또는 인공적 공기 흐름은 통기를 제공합니다.[...]
물 공급 기술에서는 인공 저수지와 인공 호수가 건설되며, 여기에는 풍부한 동식물이 나타나 물 전체 두께를 채웁니다. 삶의 과정에서 이러한 유기체는 영양분을 고갈시키고 적대적인 관계로 인해 미생물은 수생 동물에 의해 부분적으로 파괴되며 박테리오파지의 도움으로 유해 박테리아와의 싸움이 완료됩니다.[...]
수권은 천연 및 인공의 두 가지 유형의 방사성 물질로 오염되었습니다.[...]
태양 에너지의 축적자인 생명체는 외부(우주) 영향과 내부 변화에 동시에 반응해야 합니다. 생물권의 한 장소에서 생물체 양의 증가 또는 감소는 방출된 영양분이 생물체의 나머지 부분이나 그 결핍에 의해 동화될 수 있다는 사실로 인해 다른 지역의 반대 기호와 동시에 진행되어야 합니다. 관찰될 것이다. 그러나 인간에 의한 변화의 경우 인간이 자연을 직접 교란하는 것보다 훨씬 느린 과정의 속도를 고려해야 합니다. 또한 적절한 교체가 항상 발생하는 것은 아닙니다. 에너지 과정에 참여하는 개인의 크기가 감소하면 위에 주어진 모든 일반화 그룹에서 열역학 법칙의 큰 그룹이 작동하게 됩니다(3.2~3.9절). 생명체의 전체 구조와 품질 변화는 궁극적으로 생명 과정의 참여자 중 한 명인 사람에게 도움이 될 수 없습니다. 인류는 지구상의 생명체 분포의 자연적인 패턴을 위반하고 연간 1.6X 13W 이상의 에너지 또는 전체 생물권 생산량의 20%를 인위적 채널로 흡수합니다1. 게다가, 사람들은 지구상의 생명체의 양을 인위적으로 그리고 보상 없이 30% 이상 줄였습니다. 이는 지구가 동시에 다양한 형태로 나타날 전지구적 열역학적(열) 위기에 직면하고 있다는 결론으로 이어집니다. 이는 관성 과정이기 때문에 초기 단계는 거의 눈에 띄지 않지만 위기 현상을 멈추는 것은 극히 어려울 것입니다.[...]
다양한 인공 및 천연 다공성 물질(재, 톱밥, 이탄, 코크스 미풍, 실리카겔, 활성 점토 등)이 사용됩니다. 효과적인 흡착제는 다양한 브랜드의 활성탄이며 흡착제의 활성은 흡수된 물질의 양에 따라 결정됩니다. 흡착제의 단위 부피 또는 질량당(kg/m3, kg/kg).[...]
비료는 농업 및 양어장에서 재배 식물의 수확량과 연못의 어류 생산성을 높이기 위해 사용되는 무기 및 유기 물질입니다. 그것은 광물(또는 화학물질), 유기물질, 박테리아(토양 비옥도를 높이기 위해 미생물을 인공적으로 도입하는 것)입니다. 땅속 깊은 곳에서 추출하거나 산업적으로 생산된 화합물인 광물질 비료에는 기본 영양소(질소, 인, 칼륨)와 생명에 중요한 미량원소(구리, 붕소, 망간 등)가 포함되어 있습니다. 유기 비료에는 부식질, 이탄, 거름, 새 배설물(구아노), 퇴비, 생물학적 첨가물 등이 있습니다.[...]
이러한 유형의 연료를 준비하는 기술은 다르지만 모두 회분 함량이 낮고 휘발성 물질 함량이 낮습니다(5-10%).[...]
천연수에는 천연 및 인공 방사성 물질이 포함될 수 있습니다. 물은 방사성 원소(우라늄, 라듐, 토륨, 칼륨 등의 동위원소)가 포함된 암석을 통과할 때 자연 방사능이 풍부해집니다. 방사성 약물을 사용하는 산업, 연구 기업 및 의료 기관의 폐수가 물에 유입되면 인공 방사능이 포함된 염분으로 물이 오염됩니다. 자연수는 또한 열핵무기의 실험적 폭발 중에 방사성 원소로 오염되었습니다.[...]
복용량과 예방 조치를 엄격히 준수하지 않으면 고엽제는 동물과 인간에게 심각한 위험을 초래합니다. 때때로 고엽제와 고엽제(식물의 꽃을 파괴하기 위해)는 적 영토의 숲을 야만적으로 파괴하기 위한 군사적 목적으로 사용됩니다. 그러니까 60~70년대. 미국은 인도차이나, 특히 베트남에서 군사 작전을 위해 이러한 화학 물질을 사용했으며 2,200만 리터 이상의 독성이 강한 고엽제("오렌지 혼합물")를 숲과 들판에 뿌렸습니다. 이로 인해 광대한 지역의 숲과 농작물이 완전히 파괴되었습니다.[...]
인공 생태계(생산)와 달리 자연 생태계는 물질의 폐쇄 순환이 특징이며, 별도의 인구 존재와 관련된 폐기물은 다른 인구의 존재를 보장하는 원천 물질입니다. 주어진 생물 지구권증에는 여러 다른 인구가 포함됩니다. 특정 지역의 특징인 식물, 동물 및 미생물의 진화적으로 발달된 개체군 세트를 의미하는 생물 지구화(Biogeocenosis)는 물질의 순환 순환을 가지고 있습니다. 공기, 물, 토양 침식 등의 이동으로 인해 생태계 물질의 일부는 지구 표면을 가로질러 운반되며 생물권의 보다 일반적인 물질 순환에 참여합니다. 백만 세기에 걸쳐 형성된 개별 생태계와 생물권 전체의 물질 순환은 환경적으로 정당화된 생산 기술의 원형입니다.[...]
주어진 물에 이러한 요소 중 하나라도 없으면 인위적으로 추가됩니다. 가정 폐수에는 이러한 물질이 풍부하여 예를 들어 염색 및 표백 공장의 물에 첨가되는 경우가 많습니다.[...]
수경재배용 특수 용기는 다양한 인공 물질과 세라믹으로 다양한 모델로 제작됩니다. 개별 식물을 위한 다양한 크기의 용기와 장식용 구성물을 위한 대형 용기가 있습니다. 대형 용기에는 종종 용기 바닥의 특수 판에 부착되는 식물 홀더(막대기 형태)가 장착되어 있습니다. 수경 화분은 외부 용기와 내부 격자 라이너 또는 수많은 구멍이 있는 라이너로 구성됩니다. 크기에 관계없이 각 용기에는 용액 수준 표시기가 있습니다. 대부분의 경우 눈금이 있는 보기 창입니다.[...]
탈수소효소 활성을 결정하는 방법은 산화된 상태에서 환원된 상태로 전환하는 동안 지속적인 색상을 획득하는 일부 지표 물질의 능력을 기반으로 합니다. 지시약은 생화학적 산화 중에 탈수소효소에 의해 산화된 기질로부터 이 물질로 전달되는 수소의 인공 기질 수용체와 같습니다. 효소 활성의 기준은 메틸렌 블루의 변색 속도 또는 감소된 TTX, 즉 붉은색의 트리페닐포마존이 형성되는 양입니다.[...]
공식(5.57)은 V = 0에서 유해 물질의 농도가 무한대와 같으며 설계 속도에 인위적으로 제한을 도입해야 한다는 이전에 사용된 것보다 장점이 있습니다.[...]
도시 시스템의 지리적, 지질학적 부분은 가장 크게 변화했으며 실제로 순환, 오염 및 환경 정화와 관련된 천연 자원의 활용 및 재이용 문제가 발생합니다. 자연 대사(생지화학적 회전율)와 자연 생태계의 에너지 흐름으로부터 경제 및 생산 주기의 분리가 증가합니다. 그리고 마지막으로 이곳은 인간의 건강뿐만 아니라 모든 인류의 생존을 위협하는 가장 높은 인구 밀도와 건축 환경이 있는 곳입니다. 인간의 건강은 이 환경의 질을 나타내는 지표입니다.[...]
우리 주변의 환경은 경작지, 인공 정원 및 공원, 물이 공급되는 사막, 배수된 늪, 특별한 열 체제를 갖춘 대도시, 미기후, 물 공급, 큰 회전율 등 인간이 만든 "순수한" 자연과 환경의 총체로 이해됩니다. 다양한 유기 및 무기 물질 등[...]
응고 또는 응집 및 접촉 여과 중 콜로이드 시스템의 안정성을 침해하는 것은 콜로이드 입자의 접착 또는 연결을 촉진하는 물질의 도입을 통해 달성됩니다. 천연 및 인공 물질의 거대분자, 특히 고분자 전해질은 계면에 축적되는 경향이 높습니다. 이러한 물질은 응집제로 성공적으로 사용됩니다. 응고제 및 불안정제로 사용되는 철 및 알루미늄 염은 입자-물 경계면에서 잘 흡착되는 Mn(OH)t2+의 다핵 가수분해 생성물을 형성하는 능력으로 인해 응집제에 속합니다. 중성 전해질(특정 상호 작용을 나타내지 않음)의 농도가 증가하면 전기 이중층의 확산 부분이 반대 이온에 의해 압축되기 때문에 콜로이드도 덜 안정해집니다.[...]
하나의 세포에서 식물을 얻는 방법은 영양분과 성장 조절제가 포함된 특수 인공 배지에서 여러 종의 식물 조직이 무기적으로 성장할 수 있는 능력에 기초합니다. 식물 조직이 이러한 배지에서 배양되면 많은 세포가 무제한 번식이 가능하여 캘러스라고 하는 미분화 세포 층(덩어리)을 형성합니다. 캘러스를 개별 세포로 나누고 분리된 세포를 영양 배지에서 추가로 배양하면 실제 식물은 개별(단일) 세포에서 발달할 수 있습니다. 단일 체세포 식물 세포가 실제(전체) 식물로 발전하는 능력을 전능성이라고 합니다. 아마도 전능성은 모든 잎이 많은 식물의 세포에 내재되어 있을 것입니다. 그러나 지금까지는 제한된 범위의 식물에서만 발견되었습니다. 특히 이 능력은 감자, 당근, 담배 및 기타 여러 유형의 작물 세포에서 발견되었습니다. 이러한 식물 세포 공학 방법은 이미 널리 보급되었습니다. 그러나 단일 세포에서 발생하는 식물은 염색체의 돌연변이와 관련된 유전적 불안정성을 특징으로 합니다. 유전적 불안정으로 인해 다양한 식물 형태가 생성되므로 육종의 출발 물질로 매우 유용합니다.[...]
환경 관계의 내용에는 두 가지 구조적 요소가 구별됩니다. 인공 환경에서 사람들 사이에서 발전하고 사람들의 자연 환경에 간접적으로 영향을 미치는 사회 생태적 관계와 첫째로 자연과의 직접적인 인간 관계를 포함하는 실제 실제 관계입니다. 환경 서식지, 둘째, 인간이 자연력, 에너지 및 물질을 활용하는 과정과 관련된 인간 생활의 물질 및 생산 영역에서의 관계, 셋째, 사회적 존재로서 인간 존재의 자연 조건과 인간의 관계.[... .]
또한 최대 총 순 생산량(건조물의 축적)보다 식물 발달 초기 단계에서 최대 곡물 생산량이 발생함은 자명하다(그림 15, 2>). 최근에는 작물 구조에 대한 관심으로 인해 곡물 수확량이 크게 증가했습니다. 잎을 빨리 생산하는 높은 곡물 대 짚 비율을 가진 품종이 개발되었습니다. 따라서 잎 지수는 4에 도달하고 수확 때까지 이 수준을 유지합니다. 수확은 영양소가 가장 많이 축적되는 시기입니다(Loomis et al. al., 1967; 육군 및 그리어, 1967). 그러한 인위적인 선택이 전체 식물의 총 건물 생산량을 반드시 증가시키는 것은 아닙니다. 이는 이러한 생산물의 재분배로 이어지며, 그 결과 곡물에 대한 생산량이 늘어나고 잎, 줄기 및 뿌리에 대한 생산량이 줄어듭니다(표 36 참조).[...]
우리 세기 30~40년대부터 원자력 이용의 발전과 관련하여 환경은 방사성 물질과 방사선원에 의해 심각하게 오염되기 시작했습니다. 특히 위험한 오염은 핵무기의 개발, 테스트 및 사용(히로시마와 나가사키에 원자폭탄 투하)과 관련이 있습니다. 세제 생산 시 파라핀 산화 방사선 조사 방법을 사용하면 식용 지방을 합성수지로 대체할 수 있습니다. 공정 및 화학 화합물에 도입되는 방사성 동위원소(표지 원자)는 기술 연구 및 개선 능력을 향상시킵니다. 인공섬유 생산에서는 정전기를 제거하기 위해 방사성 동위원소를 사용한다. X선 결함 검출 방법은 주조물 및 용접 결함을 검출하기 위해 널리 보급되었습니다.[...]
생명의 기원에 대한 다음 제안 단계는 프로토셀의 출현입니다. 뛰어난 소련 생화학자 A.I. Oparin은 유기 물질의 고정 용액에서 코세르베이트(반투과성 껍질로 둘러싸인 미세한 "방울")가 기본 막으로 형성된다는 것을 보여주었습니다. 유기 물질은 그 안에 집중될 수 있으며 환경과의 반응 및 신진 대사가 더 빨리 발생합니다. 심지어 박테리아처럼 분열할 수도 있습니다. Fox는 인공 단백질이 용해되는 동안 비슷한 과정을 관찰했는데, 그는 이러한 액적을 마이크로스피어(microsphere)라고 불렀습니다.
원생동물은 폐수, 슬러지, 배설물, 토양, 먼지, 강, 호수, 바다의 물, 그리고 호기성 조건에서 운영되는 폐수 처리장 등 어디에서나 발견됩니다. 그들은 자연수와 폐수의 정화를 위해 자연 및 인공 조건에서 유기 물질의 광물화에 적극적으로 참여합니다. 그러나 일부 원생동물은 인간과 동물의 질병을 일으키는 병원체라는 점을 기억해야 합니다.[...]
수집된 산림 종자 원료의 가공은 경제적으로 가치 있는 종(스코틀랜드 소나무, 노르웨이 가문비나무, 시베리아 낙엽송)의 원뿔에서 종자를 추출하는 것으로 시작됩니다. 이러한 목적을 위해 자연(공기-태양) 및 인공 건조가 사용되며 후자는 콘 건조기의 특수 챔버에서 수행됩니다. 그들은 고정식(그림 1.3) 및 이동식 콘 건조기 ShP-0.06(그림 1.4), 랙 및 드럼 유형의 SM-45를 사용합니다. 이는 콘 처리 단지의 일부이며 산림 종자 원료를 수용할 수 있는 건물, 창고를 갖추고 있습니다. 저장 및 기술 건물. 여기에는 가문비나무의 경우 45°C, 소나무의 경우 50°C 이하의 가열된 대기가 공급되는 건조실이 포함되어 있습니다. 자연에 가까운 이 건조 모드를 사용하면 씨앗이 찌거나 과열되지 않습니다. 지정된 한계 이상으로 건조 온도를 높이면 종자 세포의 예비 영양소가 압축되어 배아의 필수 활동이 약화됩니다. 신진대사가 중단되고, 종자 발아 시 효소의 작용이 방해받고, 병원성 박테리아와 곰팡이 포자가 발생하여 종자가 죽게 됩니다.
인간이 만든 생태계는 다른 문제입니다. 자연의 모든 기본 법칙이 유효하지만 자연 생물 지구화와 달리 개방형으로 간주될 수 없습니다. 예를 들어, 폐수 처리를 위한 인공 폭기 구조인 폭기조의 생태계를 생각해 봅시다. 폭기조에 들어가면 폐수에 포함된 물질이 소위 활성슬러지의 표면에 흡착됩니다. 박테리아, 원생동물 및 기타 유기체의 응집성 축적물. 이들 물질은 활성슬러지 유기체에 부분적으로 흡수되고, 부분적으로 흡착되며, 활성슬러지는 폭기조 바닥에 침전됩니다. 폐수의 연속적인 흐름에 따라 그 안에 함유된 물질은 폭기조에 축적되고, 폭기조 내 활성슬러지의 농도는 감소하며, 그 증가는 유해물질을 흡착하는데 필요한 농도를 유지하기에는 부족하다. 궁극적으로 이러한 생태계의 평형 상태가 파괴되고 정화 품질이 저하되며 박테리아를 억제하는 곰팡이 및 사상 조류의 대량 증식과 관련된 슬러지의 "팽창"과 같은 바람직하지 않은 과정이 발생합니다. 결과적으로 시스템 작동이 중지됩니다.[...]
비타민 가루 생산을 위한 현대의 집중 기술은 뜨거운 냉각수 흐름에서 녹색 식물성 물질을 신속하게(몇 분 만에) 건조시킨 다음 그 입자를 1.5~2mm 크기로 분쇄하는 것으로 구성됩니다. 자연 환기보다 집중적인 인공 건조로 영양소와 비타민이 더 잘 보존됩니다. 그러나 고속 건조 기술을 위반하면 목질 채소의 영양 성분 구성이 저하되고 소화율이 저하됩니다. 녹색 식물성 물질의 습도, 주변 공기 온도 및 기타 매개변수에 따라 냉각수의 온도와 원료의 통과 속도를 정확하게 조절하는 것이 필요합니다.[...]
입구와 벌통 근처에는 벌떼가 모여드는 독특한 윙윙거리는 소리가 만들어집니다. 공중으로 떠오른 벌들은 벌통에서 가까운 거리에서 한동안 원을 그리며 돌아다닙니다. 그런 다음 그들은 가지나 줄기에 모이기 시작하고 (부재의 경우 인공 장소가 배열됩니다- "접자") 여왕이 합류합니다. 여왕벌이 있는 무리의 벌들이 복부를 들어올리고 강한 냄새가 나는 물질을 분비하는 분비샘을 열어 힘차게 날개를 퍼덕여 그 냄새를 우주에 퍼뜨리는 것에 의해 떼가 한곳으로 모이는 속도가 빨라진다. [...]
이와 함께 동물의 생태학적 틈새, 즉 생물지구화에서 수행하는 기능과 관련된 문제에 주의를 기울일 필요가 있습니다. 초식동물에 의한 식물 유기물의 소비 및 변형을 특징으로 하는 이 기능 덕분에 자연적인 생물지구권의 정상적인 상태가 유지됩니다. 그러나 인공생태계인 축산단지의 조건에서는 이것이 교란되어 자연에 불리한 변화를 가져오게 된다.[...]
지하수를 오염으로부터 보호하기 위한 특별 조치는 배수를 통해 오염된 물을 차단하고 나머지 대수층에서 오염원을 격리하는 것을 목표로 합니다. 이와 관련하여 매우 유망한 것은 오염 물질을 정주 형태로 전환하는 데 기반을 둔 인공적인 지구화학적 장벽을 만드는 것입니다. 오염의 지역적 초점을 제거하기 위해 특수 우물에서 오염된 지하수를 장기간 펌핑하는 작업이 수행됩니다.[...]
방향 간섭을 사용하는 전형적인 예는 매미나방으로부터 미국의 참나무 숲을 보호하는 것입니다. 숲을 보호하기 위한 옵션 중 하나에서 그들은 작고 활동적인 수컷이 자신이 분비하는 매력적인 물질의 냄새와 상당히 상당한 거리(수십 미터 및 수백 미터)에서 더 크고 앉아 있는 암컷을 발견한다는 사실을 이용했습니다. 특별한 연구를 통해 과학자들은 이 물질(유인물질)의 화학적 조성을 확인하고 인공 유사체를 만들 수 있었습니다. 이 유사체는 비행기에서 숲 위에 흩어져 있는 작은 특수 종이 조각을 함침(또는 덮는) 데 사용되어 냄새 배경을 만들고 수컷이 암컷을 찾기 위해 방향을 잡는 것을 방지했습니다.[...]
폐수의 심층 처리는 수역으로의 N 및 P 유입을 제거할 수 있습니다. 기계적 처리를 통해 이러한 요소의 함량이 8-10%, 생물학적 처리의 경우 35-50%, 심층 처리의 경우 98% 감소하기 때문입니다. -99%. 또한 폭기 장치를 사용하여 산소 함량을 인위적으로 높이는 등 수역에서 직접 부영양화 과정을 방지하기 위한 여러 가지 조치가 개발되었습니다. 이러한 시설은 현재 소련, 폴란드, 스웨덴 및 기타 국가에서 운영되고 있습니다. 수역에서 조류의 성장을 줄이기 위해 다양한 제초제가 사용됩니다. 그러나 영국 조건의 경우 영양분으로 인한 폐수 심층 처리 비용이 수역에서 조류 성장을 줄이는 데 사용되는 제초제 비용보다 낮다는 것이 입증되었습니다. 후자에게 필수적인 것은 인간의 건강에 위험을 초래하는 질산염의 농도를 감소시키는 것입니다. 세계보건기구(WHO)는 식수의 질산염 최대 허용 농도를 45mg/L로 채택했으며, 질소의 경우 10mg/L로 저수지 물 위생 기준에 따라 동일한 값이 허용됩니다. 질소와 인 화합물의 양과 성질은 수역의 전반적인 생산성에 영향을 미치며, 그 결과 수원의 오염 정도를 평가할 때 주요 지표에 포함됩니다.
고부하 바이오 필터 또는 에어로 필터는 디자인의 특수성에 의해 달성되는 높은 산화력에서 드립 필터와 다릅니다. 이 구조에서 로딩 입자 크기는 살수 여상보다 크며 범위는 40~05mm입니다. 이는 폐액 부하를 증가시키는 데 도움이 됩니다. 바닥과 배수 장치의 특수 설계는 구조물의 인공 공기 퍼지를 제공합니다. 바이오 필터 본체에서 폐액의 상대적으로 빠른 이동 속도는 잔류하고 마무리하기 어려운 불용성 물질과 죽은 생물학적 필름을 지속적으로 제거하는 것을 보장합니다.[...]
화학적(성분) 오염과 달리 이러한 형태는 환경의 물리적 매개변수의 표준 편차와 관련된 물리적(또는 매개변수적) 오염을 나타냅니다. 열 (열)과 함께 위험한 유형의 오염은 빛입니다. 인공 광원에 노출되어 특정 장소의 자연 채광 체제가 중단되어 동물과 식물의 생활에 이상이 발생합니다. 소음 - 자연 수준보다 소음의 강도와 빈도가 증가한 결과입니다. 진동; 전력선, 강력한 전기 설비, 다양한 유형의 방출체로 인해 환경의 전자기 특성이 변화하고 국지적 및 전 지구적 지구물리학적 이상 현상과 미세 생물학적 구조의 변화로 인해 발생하는 전자기적 현상 방사성 - 환경에 존재하는 방사성 물질의 자연 수준을 초과하는 것.[...]
OS 손상에 대한 형사 책임에 관한 법률은 독일에서도 1991년 1월 1일 발효되었습니다. 새로운 법에 따르면 형사 책임에는 화학적 영향뿐만 아니라 환경에 대한 물리적 영향(충격, 소음, 방사선, 열 및 증기 방출 등)도 수반됩니다. 우발적인 오염의 경우와 환경 악화가 점진적으로 증가하는 경우 모두 형사 제재가 적용됩니다. 유죄를 입증하는 절차는 상당히 단순화되었습니다. 피해자는 기업이 결과적인 피해를 입힐 수 있다는 증언을 통해 수사 당국에 설득하기만 하면 됩니다. 벌금 상한은 피해자 수와 관계없이 1억 6천만 마르크이다. 이 법은 형사책임을 질 수 있는 생산시설 유형을 96개 유형으로 미리 규정하고 있습니다. 이는 열 공급, 광업, 에너지, 유리 및 세라믹, 철 야금, 철강 생산, 화학, 제약, 석유 산업, 인공 물질 생산, 목공, 펄프 및 종이 및 식품 산업, 재활용 및 재활용과 관련된 산업 및 활동과 관련됩니다. 폐기물, 유해 물질 보관.
과학자들에게 20세기의 발견 중 어떤 것이냐고 묻는다면. 가장 중요한 것은 화학 원소의 인공 합성 이름을 잊어 버리는 사람이 거의 없다는 것입니다. 짧은 기간(40년 미만) 동안 알려진 화학 원소의 이름이 18개 증가했습니다. 그리고 18개 모두 합성, 인공적으로 제조되었습니다.
"합성"이라는 단어는 일반적으로 단순한 복합체로부터 얻는 과정을 나타냅니다. 예를 들어, 황과 산소의 상호 작용은 원소로부터 이산화황 SO 2의 화학적 합성입니다.
원소의 합성은 낮은 핵전하를 가진 원소와 더 높은 원자번호를 가진 원소의 더 낮은 원자번호로부터 인공적으로 생산되는 방식으로 이해될 수 있습니다. 그리고 생산 과정 자체를 핵반응이라고 합니다. 그 방정식은 일반적인 화학 반응의 방정식과 같은 방식으로 작성됩니다. 왼쪽에는 반응물이 있고 오른쪽에는 생성된 생성물이 있습니다. 핵반응의 반응물은 표적과 충격 입자입니다.
표적은 주기율표의 모든 원소(자유 형태 또는 화합물 형태)일 수 있습니다.
폭격 입자의 역할은 α 입자, 중성자, 양성자, 중수소(수소 무거운 동위원소의 핵)뿐만 아니라 붕소, 탄소, 질소, 산소 등 다양한 원소의 소위 다중 전하 중이온에 의해 수행됩니다. 네온, 아르곤 및 주기율표의 기타 요소.
핵반응이 일어나려면 충격을 가하는 입자가 표적 원자의 핵과 충돌해야 합니다. 입자의 에너지가 충분히 높으면 핵 속으로 깊숙이 침투하여 핵과 합쳐질 수 있습니다. 중성자를 제외한 위에 나열된 모든 입자는 양전하를 띠므로 핵과 합쳐지면 전하가 증가합니다. 그리고 Z 값의 변화는 원소의 변형, 즉 새로운 핵전하 값을 갖는 원소의 합성을 의미합니다.
충돌하는 입자를 가속하고 핵과 융합하기에 충분한 높은 에너지를 제공하는 방법을 찾기 위해 특수 입자 가속기인 사이클로트론이 발명되고 건설되었습니다. 그런 다음 그들은 새로운 요소를 위한 특수 공장인 원자로를 건설했습니다. 직접적인 목적은 원자력을 생성하는 것입니다. 그러나 그 안에는 항상 강렬한 중성자 플럭스가 존재하기 때문에 인공 핵융합 목적으로 사용하기 쉽습니다. 중성자는 전하를 갖고 있지 않으므로 가속할 필요가 없습니다(불가능합니다). 반대로, 느린 중성자는 빠른 중성자보다 더 유용한 것으로 밝혀졌습니다.
화학자들은 목표 물질에서 소량의 새로운 원소를 분리하는 방법을 개발하기 위해 머리를 쥐어짜고 진정한 독창성의 기적을 보여야 했습니다. 소수의 원자만 사용할 수 있을 때 새로운 원소의 특성을 연구하는 방법을 배우십시오.
수백, 수천 명의 과학자들의 연구를 통해 18개의 새로운 세포가 주기율표에 채워졌습니다.
4개는 수소와 우라늄 사이의 오래된 경계 내에 있습니다.
14 - 우라늄용.
모든 일이 어떻게 일어 났는지는 다음과 같습니다 ...
테크네튬, 프로메튬, 아스타틴, 프란슘... 주기율표의 네 자리가 오랫동안 비어 있었습니다. 이것은 셀 번호 43, 61, 85 및 87이었습니다. 이 장소를 차지할 것으로 예상되는 네 가지 요소 중 Mendeleev는 세 가지를 예측했습니다 : ekamanganese - 43, ecaiodine - 85 및 ekakaesium - 87. 네 번째 - No. 61 - 희토류 원소에 속하는 것으로 추정됐다.
이 네 가지 요소는 파악하기 어려웠습니다. 자연에서 그것들을 찾으려는 과학자들의 노력은 여전히 실패했습니다. 주기율표의 도움으로 수소에서 우라늄에 이르기까지 주기율표의 다른 모든 위치가 오랫동안 채워졌습니다.
이 네 가지 원소의 발견에 대한 보고서가 과학 저널에 여러 번 게재되었습니다. 에카망간은 일본에서 "발견"되어 "니포니움"이라는 이름이 붙었고, 독일에서는 "마수리움"이라고 불렸습니다. 61번 원소는 여러 나라에서 적어도 세 번 "발견"되었으며 "일리늄", "피렌체", "오늄 사이클"이라는 이름을 받았습니다. Ekaiodine은 자연에서도 두 번 이상 발견되었습니다. 그는 "Alabamius", "Helvetius"라는 이름을 받았습니다. Ekacesium은 차례로 "Virginia"와 "Moldova"라는 이름을 받았습니다. 이러한 이름 중 일부는 다양한 참고서에 등장했으며 심지어 학교 교과서에도 등장했습니다. 그러나 이러한 발견은 모두 확인되지 않았습니다. 정확한 검사를 통해 오류가 발생한 것으로 나타날 때마다 임의의 중요하지 않은 불순물이 새로운 요소로 오인되었습니다.
길고 어려운 탐색 끝에 마침내 자연의 찾기 힘든 요소 중 하나가 발견되었습니다. 주기율표에서 87위를 차지할 엑카슘은 천연 방사성 동위원소인 우라늄-235의 붕괴 사슬에서 발생하는 것으로 밝혀졌습니다. 수명이 짧은 방사성 원소입니다.
87번 원소는 더 자세히 논의할 가치가 있습니다.
이제 어느 백과사전이나 화학 교과서에서든 프랑슘(일련번호 87)은 1939년 프랑스 과학자 마가리타 페레이에 의해 발견되었습니다. 그건 그렇고, 새로운 원소 발견의 영예가 여성에게 속한 것은 이번이 세 번째입니다 (이전에 Marie Curie는 폴로늄과 라듐을 발견했고 Ida Noddak은 레늄을 발견했습니다).
Perey는 어떻게 포착하기 어려운 요소를 포착했습니까? 몇 년 전으로 돌아가 봅시다. 1914년에 세 명의 오스트리아 방사선화학자(S. Meyer, W. Hess 및 F. Paneth)는 질량수 227인 악티늄 동위원소의 방사성 붕괴를 연구하기 시작했습니다. 이는 악티누라늄 계열에 속하며 β 입자를 방출하는 것으로 알려졌습니다. 따라서 분해 생성물은 토륨입니다. 그러나 과학자들은 악티늄-227이 드물게 α 입자를 방출한다는 막연한 의심을 품고 있었습니다. 즉, 이것은 방사성 포크의 한 예입니다. 알아내는 것은 쉽습니다. 이러한 변환 중에 Meyer와 그의 동료들은 실제로 알파 입자를 관찰했습니다. 더 많은 연구가 필요했으나 제1차 세계대전으로 인해 중단되었습니다.
마가리타 페레이도 같은 길을 따랐습니다. 그러나 그녀는 더 민감한 도구와 새롭고 향상된 분석 방법을 마음대로 사용할 수 있었습니다. 그것이 그녀가 성공한 이유이다.
프랑슘은 인공적으로 합성된 원소로 분류됩니다. 그러나 여전히 이 원소는 자연에서 처음으로 발견되었습니다. 이것은 프랑슘-223의 동위원소입니다. 반감기는 22분에 불과합니다. 지구상에 프랑스가 왜 그렇게 적은지 분명해졌습니다. 첫째, 취약성으로 인해 눈에 띄는 양으로 집중할 시간이 없으며 둘째, 형성 과정 자체가 낮은 확률로 특징 지어집니다. α- 방출로 인해 악티늄 -227 핵의 1.2 %만이 붕괴됩니다. 입자.
이런 점에서 프란슘을 인위적으로 준비하는 것이 더 수익성이 높습니다. 이미 20종의 프란슘 동위원소가 확보됐는데, 그 중 가장 오래 사는 것이 프란슘-223이다. 아주 적은 양의 프란슘 염을 사용하여 화학자들은 그 특성이 세슘과 매우 유사하다는 것을 증명할 수 있었습니다.
요소 번호 43, 61 및 85는 여전히 파악하기 어렵습니다. 과학자들은 새로운 원소를 찾는 방법, 즉 주기율을 틀림없이 보여주는 강력한 방법을 이미 가지고 있었지만 자연에서는 찾을 수 없었습니다. 이 법칙 덕분에 미지의 원소의 모든 화학적 성질이 과학자들에게 미리 알려졌습니다. 그렇다면 자연에서 이 세 가지 원소를 찾는 데 왜 실패했을까요?
물리학자들은 원자핵의 특성을 연구함으로써 원자 번호 43, 61, 85, 87번 원소에는 안정 동위원소가 존재할 수 없다는 결론에 도달했습니다. 방사성일 뿐이고 반감기가 짧으며 빨리 사라져야 합니다. 그러므로 이 모든 요소들은 인간이 인위적으로 창조한 것이다. 새로운 원소가 생성되는 경로는 주기율로 표시됩니다. 이를 사용하여 에카망간 합성 경로의 개요를 살펴보겠습니다. 이 요소 번호 43은 인공적으로 만들어진 최초의 요소입니다.
원소의 화학적 성질은 전자 껍질에 의해 결정되며 원자핵의 전하에 따라 달라집니다. 43번 원소의 핵은 43개의 양전하를 가지고 있어야 하며, 핵 주위를 도는 43개의 전자가 있어야 합니다. 원자핵에 43개의 전하를 가진 원소를 어떻게 만들 수 있습니까? 그러한 요소가 생성되었음을 어떻게 증명할 수 있습니까?
주기율표의 어떤 원소가 43번 원소를 위한 빈 공간 근처에 있는지 자세히 살펴보겠습니다. 이는 거의 5주기의 중간에 위치합니다. 네 번째 기간의 해당 장소에는 망간이 있고 여섯 번째 기간에는 레늄이 있습니다. 따라서 43번 원소의 화학적 성질은 망간 및 레늄의 화학적 성질과 유사해야 합니다. 이 요소를 예측한 D.I. Mendeleev가 그것을 ekamanganese라고 불렀던 것은 아무것도 아닙니다. 43번째 셀의 왼쪽에는 몰리브덴이 있으며 셀 42를 차지하고 오른쪽의 44번째 셀은 루테늄입니다.
따라서 원소 번호 43을 생성하려면 42개의 전하를 갖는 원자핵의 전하 수를 하나의 기본 전하만큼 늘려야 합니다. 따라서 새로운 원소 43번을 합성하려면 몰리브덴을 출발물질로 해야 한다. 코어에는 정확히 42개의 전하가 있습니다. 가장 가벼운 원소인 수소는 하나의 양전하를 띤다. 따라서 우리는 몰리브덴과 수소의 핵반응에서 원소 번호 43을 얻을 수 있다고 예상할 수 있습니다.
43번 원소의 특성은 망간 및 레늄의 특성과 유사해야 하며, 이 원소의 형성을 탐지하고 증명하려면 화학자가 소량의 존재를 결정하는 것과 유사한 화학 반응을 사용해야 합니다. 망간과 레늄. 이것이 주기율표를 통해 인공 원소 생성 경로를 도표화하는 방법입니다.
방금 설명한 것과 똑같은 방식으로 최초의 인공 화학 원소가 1937년에 만들어졌습니다. 그것은 기술적으로, 인공적으로 생산된 최초의 원소인 테크네튬이라는 중요한 이름을 받았습니다. 이것이 테크네튬이 합성된 방식입니다. 몰리브덴 판은 사이클로트론에서 엄청난 속도로 가속된 수소의 무거운 동위원소인 중수소의 핵에 의해 강렬한 충격을 받았습니다.
매우 높은 에너지를 받은 중수소 핵이 몰리브덴 핵에 침투했습니다. 사이클로트론에서 조사한 후, 몰리브덴 플레이트를 산에 용해시켰습니다. 망간(원소 번호 43의 유사체)의 분석 측정에 필요한 동일한 반응을 사용하여 미량의 새로운 방사성 물질이 용액에서 분리되었습니다. 이것이 새로운 원소인 테크네튬이었습니다. 곧 그 화학적 성질이 자세히 연구되었습니다. 주기율표의 원소 위치와 정확히 일치합니다.
이제 테크네튬은 상당히 접근 가능해졌습니다. 원자로에서 상당히 많은 양이 형성됩니다. 테크네튬은 잘 연구되어 이미 실용화되고 있습니다. 테크네튬은 금속의 부식 과정을 연구하는 데 사용됩니다.
원소 61을 생성하는 방법은 테크네튬을 얻는 방법과 매우 유사합니다. 원소 #61은 희토류 원소여야 합니다. 61번째 셀은 네오디뮴(#60)과 사마륨(#62) 사이에 있습니다. 새로운 원소는 1938년 사이클로트론에서 네오디뮴과 중수소 핵을 충돌시켜 처음 얻었습니다. 화학적으로 61번 원소는 우라늄 핵분열의 결과로 원자로에서 형성된 파편 원소로부터 1945년에야 분리되었습니다.
이 요소는 상징적 이름인 프로메튬을 받았습니다. 이 이름은 이유 때문에 그에게 주어졌습니다. 고대 그리스 신화에는 거인 프로메테우스가 하늘에서 불을 훔쳐 사람들에게 주었다고 합니다. 이로 인해 그는 신들로부터 벌을 받았습니다. 그는 바위에 묶여 있었고 매일 거대한 독수리가 그를 괴롭혔습니다. '프로메튬'이라는 이름은 자연에서 핵분열 에너지를 훔쳐 이 에너지를 장악하는 과학의 극적인 길을 상징할 뿐만 아니라 사람들에게 끔찍한 군사적 위험에 대해 경고하기도 합니다.
프로메튬은 현재 상당한 양으로 생산되고 있습니다. 프로메튬은 몇 년 동안 중단 없이 작동할 수 있는 직류 소스인 원자 배터리에 사용됩니다.
가장 무거운 할로겐화물 원소 No. 85는 유사한 방식으로 합성되었으며, 이는 비스무트(No. 83)에 헬륨 핵(No. 2)을 충돌시켜 사이클로트론에서 고에너지로 가속시켜 얻었습니다.
주기율표의 두 번째 원소인 헬륨의 핵은 두 개의 전하를 가지고 있습니다. 따라서 85번째 원소를 합성하기 위해 83번째 원소인 비스무트가 사용되었습니다. 새 요소의 이름은 아스타틴(불안정)입니다. 방사성 물질이어서 빨리 사라집니다. 그 화학적 성질도 주기율과 정확히 일치하는 것으로 밝혀졌습니다. 요오드처럼 보입니다.
초우라늄 원소.
화학자들은 자연에서 우라늄보다 무거운 원소를 찾기 위해 많은 노력을 기울였습니다. 우라늄보다 원자 질량이 더 큰 새로운 "무거운" 원소의 "신뢰할 수 있는" 발견에 대한 승리의 통지가 과학 저널에 여러 번 나타났습니다. 예를 들어, 요소 번호 93은 자연에서 여러 번 "발견"되었으며 "보헤미아"와 "세콰늄"이라는 이름을 받았습니다. 그러나 이러한 "발견"은 실수의 결과로 밝혀졌습니다. 이는 연구되지 않은 특성을 지닌 알려지지 않은 새로운 원소의 미세한 흔적을 분석적으로 정확하게 결정하는 것이 어렵다는 것을 특징으로 합니다.
이러한 검색 결과는 부정적이었습니다. 왜냐하면 92번째 셀 너머에 위치해야 하는 주기율표의 셀에 해당하는 원소가 지구상에 거의 없기 때문입니다.
우라늄보다 무거운 새로운 원소를 인위적으로 얻으려는 최초의 시도는 과학 발전의 역사에서 주목할 만한 실수 중 하나와 관련이 있습니다. 중성자 플럭스의 영향으로 많은 요소가 방사성을 띠고 베타선을 방출하기 시작하는 것으로 나타났습니다. 음전하를 잃은 원자핵은 주기율표에서 한 셀을 오른쪽으로 이동하고 일련 번호가 하나 더 늘어나 요소의 변형이 발생합니다. 따라서 중성자의 영향으로 더 무거운 원소가 일반적으로 형성됩니다.
그들은 중성자로 우라늄에 영향을 주려고 했습니다. 과학자들은 다른 원소와 마찬가지로 우라늄도 β 활성을 나타내고, β 붕괴의 결과로 더 높은 수치의 새로운 원소가 나타나기를 바랐습니다. 그는 멘델레예프 시스템의 93번째 세포를 차지할 것입니다. 이 원소는 레늄과 유사해야 한다고 제안되었기 때문에 이전에는 에카레늄이라고 불렀습니다.
첫 번째 실험에서는 이러한 가정이 즉시 확인되는 것 같았습니다. 더욱이 이 경우에는 하나의 새로운 요소가 발생하는 것이 아니라 여러 가지 새로운 요소가 발생한다는 것이 발견되었습니다. 우라늄보다 무거운 새로운 원소 5개가 보고되었습니다. 에카레늄 외에도 에카오스뮴, 에카이리듐, 에카플라티늄 및 에카골드가 "발견"되었습니다. 그리고 모든 발견은 실수로 판명되었습니다. 그러나 그것은 놀라운 실수였습니다. 그녀는 과학을 인류 역사상 물리학의 가장 위대한 업적, 즉 우라늄 핵분열의 발견과 원자핵 에너지의 지배로 이끌었습니다.
실제로 초우라늄 원소는 발견되지 않았습니다. 이상한 새로운 원소에서 그들은 에카레늄과 에카졸드의 원소가 가져야만 하는 가정된 특성을 찾으려고 헛되이 노력했습니다. 그리고 갑자기, 이 원소들 중에서 방사성 바륨과 란타늄이 예상치 못하게 발견되었습니다. 초우라늄은 아니지만 가장 흔하지만 멘델레예프 주기율표의 중간에 위치하는 원소의 방사성 동위원소입니다.
이 예상치 못한 매우 이상한 결과가 올바르게 이해되기까지는 약간의 시간이 걸렸습니다.
주기율표의 끝에 있는 우라늄의 원자핵이 중성자의 작용으로 중간에 위치하는 원소의 핵을 형성하는 이유는 무엇입니까? 예를 들어, 중성자가 우라늄에 작용하면 주기율표의 다음 셀에 해당하는 원소가 나타납니다.
중성자를 조사한 우라늄에서 형성된 상상할 수 없을 정도로 복잡한 방사성 동위원소 혼합물에서 많은 원소가 발견되었습니다. 비록 그것들은 오랫동안 화학자들에게 알려져 있던 오래된 원소임이 밝혀졌지만, 동시에 인간이 처음으로 창조한 새로운 물질이기도 했습니다.
자연에는 우라늄이 조사될 때 발생하는 브롬, 크립톤, 스트론튬 및 아연부터 가돌리늄까지 34개 원소 중 많은 방사성 동위원소가 없습니다.
이것은 과학에서 자주 발생합니다. 가장 신비롭고 가장 복잡한 것도 해결되고 이해되면 간단하고 명확해집니다. 중성자가 우라늄 핵에 부딪히면 두 개의 조각, 즉 더 작은 질량의 두 개의 원자핵으로 쪼개집니다. 이러한 조각은 크기가 다를 수 있으므로 일반적인 화학 원소의 다양한 방사성 동위원소가 형성됩니다.
우라늄(92)의 한 원자핵은 브롬(35)과 란타늄(57)의 원자핵으로 분해되고, 다른 원자핵의 분열 파편은 크립톤(36)과 바륨(56)의 원자핵으로 판명될 수 있습니다. 결과 조각화 요소의 원자 번호의 합은 92와 같습니다.
이것이 일련의 위대한 발견의 시작이었습니다. 중성자의 충격으로 우라늄-235 원자의 핵에서 파편(질량이 더 작은 핵)이 발생할 뿐만 아니라 2~3개의 중성자가 날아간다는 사실이 곧 발견되었습니다. 그들 각각은 차례로 우라늄 핵의 핵분열을 다시 일으킬 수 있습니다. 그리고 그러한 각 분할을 통해 많은 에너지가 방출됩니다. 이것이 인간이 원자내 에너지를 지배하는 시작이었습니다.
우라늄 핵에 중성자를 조사하면 발생하는 다양한 생성물 중에서 오랫동안 눈에 띄지 않았던 최초의 진정한 초우라늄 원소 No. 93이 우라늄-238에 대한 중성자의 작용에서 발견되었습니다. 화학적 특성 측면에서 우라늄과 매우 유사한 것으로 밝혀졌지만 전혀 유사하지 않았습니다. 우라늄보다 무거운 원소를 합성하려는 첫 번째 시도에서 예상했던 것처럼 레늄과 유사했습니다. 그러므로 그들은 그를 즉시 발견할 수 없었다.
"자연적인 화학 원소 시스템" 외부에서 인간이 만든 첫 번째 원소는 해왕성의 이름을 따서 넵투늄으로 명명되었습니다. 그것의 창조는 자연 자체가 정의한 경계를 우리에게 확장시켰습니다. 마찬가지로, 해왕성의 예측된 발견은 태양계에 대한 우리 지식의 경계를 확장했습니다.
곧 94번째 원소가 합성되었습니다. 마지막 행성의 이름을 따서 명명되었습니다. 태양계.
플루토늄이라고 불렸습니다. 멘델레예프의 주기율표에서는 태양계의 마지막 행성인 명왕성과 유사한 순서로 넵투늄을 따릅니다. 명왕성의 궤도는 해왕성 궤도 뒤에 있습니다. 원소 번호 94는 β-붕괴 동안 넵투늄에서 발생합니다.
플루토늄은 현재 원자로에서 대량으로 생산되는 유일한 초우라늄 원소입니다. 우라늄-235와 마찬가지로 중성자의 영향으로 핵분열이 가능하며 원자로의 연료로 사용됩니다.
95번 원소와 96번 원소를 아메리슘과 큐륨이라고 합니다. 그들은 또한 현재 원자로에서 생산됩니다. 두 원소 모두 방사능이 매우 높습니다. α선을 방출합니다. 이 원소의 방사능은 너무 커서 염의 농축 용액이 가열되고 끓고 어둠 속에서 매우 강하게 빛납니다.
넵투늄부터 아메리슘, 큐륨까지 모든 초우라늄 원소는 상당히 많은 양으로 얻어졌습니다. 순수한 형태의 이들은 은색 금속이며 모두 방사성이며 화학적 특성은 서로 다소 유사하며 어떤 면에서는 눈에 띄게 다릅니다.
97번째 원소인 베르켈륨도 순수한 형태로 분리되었습니다. 이를 위해서는 순수한 플루토늄 혼합물을 원자로 내부에 배치하여 6년 동안 강력한 중성자 흐름에 노출시켜야 했습니다. 이 기간 동안 그 안에 축적된 97번 원소 수 마이크로그램이 원자로에서 제거되어 산에 용해되었으며, 가장 오래 지속되는 베르켈륨-249가 혼합물에서 분리되었습니다. 방사능이 높아 1년에 반으로 줄어듭니다. 지금까지 단지 몇 마이크로그램의 베르켈륨이 얻어졌습니다. 그러나 이 양은 과학자들이 화학적 특성을 정확하게 연구하기에 충분했습니다.
매우 흥미로운 원소는 우라늄 다음으로 여섯 번째인 98번 칼리포늄입니다. Californium은 알파 입자로 큐륨 타겟을 폭격하여 처음 생성되었습니다.
다음 두 개의 초우라늄 원소인 99와 100의 합성 이야기는 매혹적입니다. 그들은 구름과 "진흙"에서 처음 발견되었습니다. 열핵폭발에서 생성되는 물질을 연구하기 위해 비행기가 폭발 구름 속을 날아가며 퇴적물 샘플을 종이 필터에 수집했습니다. 이 퇴적물에서는 두 가지 새로운 원소의 흔적이 발견되었습니다. 보다 정확한 데이터를 얻기 위해 폭발로 인해 변형된 토양과 암석인 다량의 "먼지"가 폭발 현장에서 수집되었습니다. 이 "흙"은 실험실에서 처리되었으며 두 가지 새로운 요소가 분리되었습니다. 그들은 인류가 주로 원자 에너지를 마스터하는 방법을 발견한 과학자 A. Einstein과 E. Fermi를 기리기 위해 아인슈타인과 페르뮴으로 명명되었습니다. 아인슈타인은 질량과 에너지의 등가법칙을 내놓았고, 페르미는 최초의 원자로를 건설했습니다. 이제 아인슈타인과 페르뮴도 실험실에서 생산됩니다.
두 번째 백의 요소.
얼마 전까지만 해도 100번째 원소의 기호가 주기율표에 포함될 것이라는 사실을 누구도 믿을 수 없었습니다.
원소의 인공 합성이 제 역할을 했습니다. 짧은 시간 동안 페르뮴은 알려진 화학 원소 목록을 닫았습니다. 이제 과학자들의 생각은 먼 곳, 즉 200대 원소로 향했습니다.
하지만 그 과정에는 쉽게 넘어갈 수 없는 장벽이 있었습니다.
지금까지 물리학자들은 주로 두 가지 방법으로 새로운 초우라늄 원소를 합성해 왔습니다. 또는 이미 합성된 초우라늄 원소와 알파 입자 및 중수소로 만들어진 표적을 향해 발사했습니다. 또는 강력한 중성자 흐름으로 우라늄이나 플루토늄을 폭격했습니다. 결과적으로, 이들 원소의 중성자가 풍부한 동위원소가 형성되었으며, 이는 여러 번의 연속적인 β-붕괴 후에 새로운 초우라늄의 동위원소로 변했습니다.
그러나 50년대 중반에는 이 두 가지 가능성이 모두 소진되었습니다. 핵반응에서는 무중력의 아인슈타이늄과 페르뮴을 얻을 수 있었기 때문에 이들로부터 목표물을 만들 수 없었습니다. 중성자 합성 방법은 또한 페르뮴 이상의 진전을 허용하지 않았습니다. 왜냐하면 이 원소의 동위원소는 베타 붕괴보다 훨씬 더 높은 확률로 자발적인 핵분열을 겪기 때문입니다. 그러한 조건에서 새로운 요소의 합성에 관해 이야기하는 것은 의미가 없다는 것이 분명합니다.
따라서 물리학자들은 목표에 필요한 최소량의 99번 원소를 축적한 후에야 다음 단계를 밟았습니다. 이것은 1955년에 일어났습니다.
과학이 당연히 자랑스러워할 수 있는 가장 주목할만한 성과 중 하나는 101번째 원소의 창조입니다.
이 원소는 화학 원소 주기율표의 위대한 창시자인 드미트리 이바노비치 멘델레예프의 이름을 따서 명명되었습니다.
멘델레비움은 다음과 같이 얻어졌다. 약 10억 개의 아인스테이늄 원자로 구성된 눈에 보이지 않는 코팅이 가장 얇은 금박 조각에 적용되었습니다. 매우 높은 에너지를 가진 알파 입자는 뒷면에서 금박을 관통하여 아인슈타인 원자와 충돌하면 핵반응을 일으킬 수 있습니다. 그 결과, 101번째 원소의 원자가 형성되었습니다. 이러한 충돌로 인해 멘델레비움 원자는 금박 표면에서 튀어나와 근처의 다른 얇은 금박에 모였습니다. 이러한 독창적인 방법으로 아인슈타인과 그 붕괴 생성물의 복잡한 혼합물로부터 원소 101의 순수한 원자를 분리하는 것이 가능했습니다. 눈에 보이지 않는 플라크는 산으로 씻어내고 방사화학 연구를 거쳤습니다.
정말로 그것은 기적이었습니다. 각 개별 실험에서 101번 원소 생성을 위한 출발 물질은 약 10억 개의 아인슈타이늄 원자였습니다. 이는 10억분의 1밀리그램에 조금 못 미치는 양이며, 더 많은 양의 아인슈타이늄을 얻는 것은 불가능했습니다. 수십억 개의 아인슈타이늄 원자 중에서 알파 입자와 여러 시간 동안 충돌하는 동안 단 하나의 아인슈타이늄 원자만이 반응할 수 있으므로 새로운 원소의 원자 하나만이 형성될 수 있다는 것이 미리 계산되었습니다. 그것을 검출할 수 있을 뿐만 아니라 단 하나의 원자로부터 원소의 화학적 성질을 결정하는 방식으로 이를 수행하는 것도 필요했습니다.
그리고 그것은 끝났습니다. 실험의 성공은 계산과 기대를 뛰어넘었습니다. 한 실험에서 새로운 원소의 원자가 하나가 아니라 두 개라도 발견되는 것이 가능했습니다. 첫 번째 일련의 실험에서 총 17개의 멘델레븀 원자가 얻어졌습니다. 이것은 새로운 원소의 형성 사실, 주기율표에서의 위치를 확립하고 기본적인 화학적 및 방사성 특성을 결정하기에 충분하다는 것이 밝혀졌습니다. 이는 반감기가 약 30분인 α활성소자인 것으로 밝혀졌다.
200번째 원소의 첫 번째 원소인 멘델레비움은 초우라늄 원소 합성의 길에서 일종의 이정표가 된 것으로 밝혀졌습니다. 지금까지는 α 입자 조사라는 오래된 방법을 사용하여 합성된 마지막 물질로 남아 있습니다. 이제 더 강력한 발사체가 등장했습니다. 다양한 원소의 가속된 다중 전하 이온입니다. 몇몇 원자로부터 멘델레비움의 화학적 성질을 결정하는 것은 완전히 새로운 과학 분야, 즉 단일 원자의 물리화학의 토대를 마련했습니다.
주기율표의 원소 번호 102 No -의 기호는 괄호 안에 표시됩니다. 그리고 이 괄호 안에는 이 요소의 길고 복잡한 역사가 담겨 있습니다.
노벨륨의 합성은 1957년 노벨 연구소(스톡홀름)에서 활동하는 국제 물리학자 그룹에 의해 보고되었습니다. 처음으로 무거운 가속 이온이 새로운 원소를 합성하는 데 사용되었습니다. 이들은 13C 이온이었으며 그 흐름은 큐륨 타겟으로 향했습니다. 연구진은 원소 102의 동위원소 합성에 성공했다고 결론지었다. 노벨 연구소의 설립자이자 다이너마이트를 발명한 알프레드 노벨의 이름을 따서 명명되었습니다.
1년이 지났고 스톡홀름 물리학자들의 실험은 소련과 미국에서 거의 동시에 재현되었습니다. 그리고 놀라운 사실이 밝혀졌습니다. 소련과 미국 과학자들의 결과는 노벨 연구소의 작업이나 서로 공통점이 없었습니다. 그 누구도 스웨덴에서 수행된 실험을 반복할 수 없었습니다. 이 상황은 다소 슬픈 농담을 불러일으켰습니다. “Nobel만 남았습니다.”(No는 영어로 “no”를 의미합니다.) 주기율표에 급히 올려진 기호는 원소의 실제 발견을 반영하지 않았습니다.
102번 원소의 신뢰할 수 있는 합성은 핵연구소 합동연구소 핵반응연구소의 물리학자 그룹에 의해 수행되었습니다. 1962-1967년. 소련 과학자들은 102번 원소의 여러 동위원소를 합성하고 그 특성을 연구했습니다. 이 데이터에 대한 확인은 미국에서 수신되었습니다. 그러나 No 기호는 그렇게 할 권한이 없는 상태로 여전히 테이블의 102번째 셀에 있습니다.
사이클로트론의 발명가인 E. 로렌스(E. Lawrence)의 이름을 딴 로렌스(Lawrence)는 기호 Lw가 있는 원소 번호 103으로 1961년 미국에서 합성되었습니다. 그러나 여기서 소련 물리학자들의 장점은 그다지 중요하지 않습니다. 그들은 몇 가지 새로운 로렌슘 동위원소를 얻었고 처음으로 이 원소의 특성을 연구했습니다. 로렌슘도 중이온을 사용하여 탄생했습니다. 캘리포늄 타겟에는 붕소 이온(또는 산소 이온이 있는 아메리슘 타겟)이 조사되었습니다.
104번 원소는 1964년 소련 물리학자들에 의해 처음으로 획득되었습니다. 플루토늄에 네온 이온을 충돌시켜 합성했습니다. 104번째 원소는 소련의 뛰어난 물리학자 이고르 바실리예비치 쿠르차토프(Igor Vasilyevich Kurchatov)를 기리기 위해 쿠르차토비움(기호 Ki)으로 명명되었습니다.
105번째와 106번째 원소도 1970년과 1974년에 소련 과학자들에 의해 처음으로 합성되었습니다. 그 중 첫 번째는 아메리슘에 네온 이온을 충돌시켜 생성된 것으로 닐스 보어(Niels Bohr)를 기리기 위해 닐스보륨(Ns)으로 명명되었습니다. 다른 하나의 합성은 다음과 같이 수행되었습니다. 납 타겟에 크롬 이온이 충격을 가했습니다. 원소 105와 106의 합성은 미국에서도 수행되었습니다.
이에 대해서는 다음 장에서 알아보고, 다음 장에서 이에 대한 짧은 이야기로 마무리하겠습니다.
두 번째 백 요소의 속성을 연구하는 방법.
환상적으로 어려운 작업이 실험자들에게 직면합니다.
초기 조건은 다음과 같습니다. 새로운 원소의 원자 수량이 몇 개(수십, 많아야 수백 개)이고 수명이 매우 짧은 원자(반감기는 몇 초 또는 몇 분의 1초 단위로 측정됨)입니다. 이 원자가 정말로 새로운 원소의 원자라는 것을 증명해야 합니다(즉, 우리가 말하는 새로운 초우라늄의 동위원소를 알기 위해 Z의 값과 질량수 A의 값을 결정해야 합니다) , 가장 중요한 화학적 특성을 연구합니다.
몇 개의 원자, 보잘것없는 수명...
속도와 최고의 독창성은 과학자들의 도움을 받습니다. 그러나 새로운 요소 합성 전문가인 현대 연구자는 "벼룩을 신을 수 있는" 능력만 갖추어서는 안 됩니다. 이론에도 능통해야 합니다.
새로운 요소를 식별하는 기본 단계를 따라가 보겠습니다.
가장 중요한 전화 카드는 주로 방사성 특성입니다. 이는 알파 입자 방출 또는 자연 핵분열일 수 있습니다. 각 α 활성 핵은 α 입자의 특정 에너지 값을 특징으로 합니다. 이러한 상황을 통해 알려진 핵을 식별하거나 새로운 핵이 발견되었다는 결론을 내릴 수 있습니다. 예를 들어, 과학자들은 α 입자의 특징을 연구함으로써 102번째와 103번째 원소의 합성에 대한 신뢰할 만한 증거를 얻을 수 있었습니다.
핵분열로 인해 발생하는 에너지 조각 핵은 조각의 에너지가 훨씬 높기 때문에 알파 입자보다 탐지하기가 훨씬 쉽습니다. 이를 등록하려면 특수한 유형의 유리로 만든 판이 사용됩니다. 파편은 음반 표면에 약간 눈에 띄는 흔적을 남깁니다. 그런 다음 플레이트는 화학적 처리(에칭)를 거쳐 현미경으로 주의 깊게 검사됩니다. 유리는 불산에 용해됩니다.
파편으로 껍질을 벗긴 유리판을 불산 용액에 넣으면 파편이 부딪힌 곳에서 유리가 더 빨리 용해되고 구멍이 생깁니다. 그 크기는 파편이 남긴 원래 흔적보다 수백 배 더 큽니다. 웰은 낮은 배율의 현미경으로 관찰할 수 있습니다. 기타 방사성 방사선은 유리 표면에 손상을 덜 일으키며 에칭 후에는 보이지 않습니다.
Kurchatov 합성의 저자는 새로운 원소를 식별하는 과정에 대해 다음과 같이 말합니다. "실험이 진행 중입니다. 40시간 동안 네온 핵이 40시간 동안 지속적으로 플루토늄 표적을 폭격합니다. 테이프는 합성 핵을 운반합니다. 마지막으로 사이클로트론이 꺼지고 유리판은 처리를 위해 실험실로 옮겨집니다. 그 위치에서 6개의 트랙이 감지되었습니다. 0.1초에서 0.5초 사이의 시간 간격으로.
그리고 동일한 연구자들이 쿠르차토비움과 닐스보륨의 화학적 성질을 평가하는 방법에 대해 이야기하는 방법은 다음과 같습니다. "원소 번호 104의 화학적 특성을 연구하는 계획은 다음과 같습니다. 반동 원자는 표적에서 질소 흐름으로 빠져나와 질소 흐름에서 억제된 다음 염소화됩니다. 염소가 있는 104번째 원소의 화합물은 특수한 물질을 통해 쉽게 침투합니다. 그러나 모든 악티늄족은 통과하지 못합니다. 만약 104번째 원소가 악티늄족에 속했다면, 이는 필터에 의해 유지되었을 것입니다. 그러나 연구에 따르면 104번째 원소는 하프늄의 화학적 유사체인 것으로 나타났습니다. 새로운 원소로 주기율표를 채우는 방향으로 나아가세요.
그런 다음 Dubna에서 원소 105의 화학적 특성을 연구했습니다. 염화물은 염화하프늄보다 낮지만 염화니오븀보다 높은 온도에서 목표물로부터 이동하는 튜브 표면에 흡착되는 것으로 나타났습니다. 화학적 성질이 탄탈륨과 유사한 원소의 원자만이 이런 식으로 거동할 수 있습니다. 주기율표를 보세요: 탄탈륨의 화학적 유사체 - 원소 번호 105! 따라서 105번째 원소 원자 표면의 흡착 실험을 통해 그 성질이 주기율표에서 예측한 것과 일치한다는 것이 확인됐다."
d-Elements 및 연결
1. d-요소의 일반적인 특성
d-블록은 주기율표의 32개 요소를 포함합니다. d-Element는 4~7번째 주요 기간에 포함됩니다. IIIB족 원자는 d-오비탈의 첫 번째 전자를 가지고 있습니다. 후속 B 그룹에서 d 하위 준위는 최대 10개의 전자로 채워집니다(따라서 d 요소라는 이름이 붙음). d-블록 원자의 외부 전자 껍질의 구조는 일반식 (n-1)d로 설명됩니다. ㅏ ns 비 , 여기서 a = 1-10, b = 1-2입니다. 이 기간의 요소의 특징은 전자 수가 증가함에 따라 원자 반경이 불균형적으로 느리게 증가한다는 것입니다. 이러한 상대적으로 느린 반경 변화는 d 전자층 아래로 ns 전자가 침투하여 발생하는 소위 란탄족 압축으로 설명됩니다. 결과적으로 원자 번호가 증가함에 따라 d-원소의 원자 및 화학적 특성에 약간의 변화가 있습니다. 화학적 성질의 유사성은 다양한 리간드와 복합 화합물을 형성하는 d-원소의 특징에서 나타납니다. d-원소의 중요한 특성은 원자가가 다양하고 이에 따라 산화 상태가 다양하다는 것입니다. 이 특징은 주로 외부 전자층 이전의 불완전성과 관련이 있습니다(IB 및 IIB 그룹의 요소 제외). 다양한 산화 상태의 d-원소가 존재할 가능성은 해당 원소의 광범위한 산화환원 특성을 결정합니다. 낮은 산화 상태에서 d-원소는 금속의 특성을 나타냅니다. B 그룹의 원자 번호가 증가함에 따라 금속 특성은 자연스럽게 감소합니다. 용액에서 산화 상태가 가장 높은 d원소의 산소 함유 음이온은 산성 및 산화 특성을 나타냅니다. 낮은 산화 상태의 양이온 형태는 염기성과 환원성을 특징으로 합니다. 중간 산화 상태의 d-원소는 양쪽성 특성을 나타냅니다. 이러한 패턴은 몰리브덴 화합물의 예를 사용하여 고려할 수 있습니다. 특성이 변경되면 다양한 산화 상태(VI - II)의 몰리브덴 착물의 색상이 변경됩니다. 핵전하가 증가하는 기간에는 더 높은 산화 상태의 원소 화합물의 안정성이 감소하는 것이 관찰됩니다. 동시에, 이들 화합물의 산화환원 전위도 증가합니다. 가장 큰 산화 능력은 철산염 이온과 과망간산염 이온에서 관찰됩니다. d-원소에서는 상대적 전기음성도가 증가함에 따라 산성 및 비금속 특성이 증가한다는 점에 유의해야 합니다. B 그룹에서 위에서 아래로 이동할 때 화합물의 안정성이 증가함에 따라 산화 특성은 동시에 감소합니다. 생물학적 진화 과정에서 온화한 산화환원 특성을 특징으로 하는 중간 산화 상태의 원소 화합물이 선택되었다고 가정할 수 있습니다. 이러한 선택의 장점은 분명합니다. 생화학 반응의 원활한 흐름에 기여합니다. RH 잠재력의 감소는 생물학적 과정의 보다 미묘한 "조절"을 위한 전제 조건을 생성하여 에너지 이득을 보장합니다. 신체 기능은 에너지 집약도가 낮아지므로 음식 소비가 더 경제적입니다. 진화의 관점에서 볼 때, 낮은 산화 상태에 있는 d-원소의 존재는 유기체에 대해 정당화됩니다. Mn 이온으로 알려져 있다. 2+, 철 2+, 공동 2+생리학적 조건에서는 강력한 환원제가 아니며 Cu 이온입니다. 2+그리고 철 2+실제로 신체의 회복 특성을 나타내지 않습니다. 이들 이온이 생물유기 리간드와 상호작용할 때 반응성이 추가적으로 감소합니다. 위의 내용은 다양한 유기체에서 생물유기 몰리브덴(V) 및 (VI) 복합체의 중요한 역할과 모순되는 것처럼 보일 수 있습니다. 그러나 이는 일반적인 패턴과도 일치합니다. 높은 산화도에도 불구하고 이러한 화합물은 약한 산화 특성을 나타냅니다. 일반적으로 s 및 p 요소보다 훨씬 높은 d 요소의 높은 복합화 능력에 주목할 필요가 있습니다. 이는 주로 d-원소가 배위 화합물을 형성하는 전자 쌍의 공여체 및 수용체가 될 수 있는 능력에 의해 설명됩니다. 크롬 수산화물 착체 [Cr(OH)의 경우 6]3-금속 이온은 전자쌍 수용체입니다. 혼성화 3d 24sp 3- 크롬의 궤도는 크롬 전자가 수산화기의 궤도에 위치할 때보다 더 안정적인 에너지 상태를 제공합니다. 복합 [СrСl 4]2-반대로, 금속의 고독한 d-전자가 리간드의 자유 d-오비탈을 점유한다는 사실의 결과로 형성됩니다. 이 경우 이러한 오비탈의 에너지가 더 낮기 때문입니다. Cr 양이온의 특성 3+d 요소의 배위 수의 가변성을 보여줍니다. 대부분의 경우 이는 4에서 8까지의 짝수이며 숫자 10과 12는 덜 일반적입니다. d-원소의 수많은 이핵, 삼핵 및 사핵 배위 화합물이 알려져 있습니다. 그 예로는 이핵 코발트 착물 [Co 2(NN 3)10(에 대한 2)](아니요 3)5, 이는 산소 운반체의 모델이 될 수 있습니다. 신체의 모든 미량원소 중 1/3 이상이 d-원소입니다. 유기체에서는 평균 수화 껍질 교환 시간이 10인 복합 화합물 또는 수화 이온의 형태로 존재합니다. -110까지 -10와 함께. 따라서 "자유" 금속 이온은 신체에 존재하지 않는다고 주장할 수 있습니다. 금속 이온은 수화물이거나 가수분해 생성물입니다. 생화학 반응에서 d-원소는 가장 흔히 복합 금속으로 나타납니다. 이 경우 리간드는 일반적으로 유기산의 음이온 또는 무기산의 음이온을 갖는 생물학적 활성 물질입니다. 단백질 분자는 d-요소(클러스터 또는 바이오클러스터)와 생물무기 복합체를 형성합니다. 금속 이온(금속 착물 형성제)은 클러스터 공동 내부에 위치하며 단백질 결합기(히드록실(-OH), 설프히드릴(-SH), 카르복실(-COOH) 및 아미노기)의 전기 음성 원자와 상호 작용합니다. 단백질(H 2N -). 금속 이온이 클러스터 공동에 침투하려면 이온의 직경이 공동의 크기에 비례해야 합니다. 따라서 자연은 특정 크기의 d-원소 이온으로 바이오클러스터의 형성을 조절합니다. 가장 잘 알려진 금속효소: 탄산 탈수효소, 크산틴 산화효소, 숙신산 탈수소효소, 시토크롬, 루브레독신. 이들은 금속 이온과 기질을 결합하기 위한 중심을 형성하는 공동이 있는 바이오 클러스터입니다. 바이오클러스터(단백질 복합체)는 다양한 기능을 수행합니다. 수송 단백질 복합체는 산소와 필수 요소를 장기에 전달합니다. 금속 배위는 단백질의 카르복실기의 산소와 아미노기의 질소를 통해 발생합니다. 이 경우 안정한 킬레이트 화합물이 형성됩니다. D 원소(코발트, 니켈, 철)는 배위 금속 역할을 합니다. 철 함유 수송 단백질 복합체의 예는 트랜스페린입니다. 다른 바이오클러스터는 배터리(저장) 역할을 수행할 수 있습니다. 이들은 철 함유 단백질(헤모글로빈, 미오글로빈, 페리틴)입니다. 이는 VIIIB 그룹의 속성을 설명할 때 고려됩니다. Zn, Fe, Co, Mo, Cu 원소는 매우 중요하며 금속효소의 일부입니다. 이는 세 그룹으로 나눌 수 있는 반응을 촉매합니다. 철 3+→ 철 2++ 전자 -
3.산소 전달. Fe, Cu가 관여합니다. 철분은 헤모글로빈의 일부이고 구리는 헤모시아닌의 일부입니다. 이러한 원소는 산소와 결합하지만 산소에 의해 산화되지는 않는 것으로 가정됩니다. D 요소 화합물은 다양한 파장의 빛을 선택적으로 흡수합니다. 이로 인해 색상이 나타납니다. 양자 이론은 리간드 장의 영향으로 금속 이온의 d-하위 준위가 분할되어 흡수 선택성을 설명합니다. d-요소에 대한 다음 색상 반응은 잘 알려져 있습니다. 망 2++에스 2-= МnS↓ (살색의 퇴적물) Нg 2++ 2I -= НgI 2↓(노란색 또는 빨간색 침전물) 에게 2Cr 2에 대한 7+ 엔 2그래서 4(농축) = K 2그래서 4+ 엔 2O + 2СrО 3↓
(주황색 결정) 위의 반응은 해당 이온의 정성적 측정을 위해 분석 화학에서 사용됩니다. 중크롬산염과의 반응식은 화학 식기 세척을 위한 "크롬 혼합물"을 준비할 때 어떤 일이 일어나는지 보여줍니다. 이 혼합물은 화학병 표면에서 무기 및 유기 침전물을 모두 제거하는 데 필요합니다. 예를 들어, 손가락으로 만진 후에도 항상 유리에 남아 있는 기름 얼룩입니다. 신체의 d 요소가 정상적인 삶을 보장하는 대부분의 생화학적 과정의 시작을 보장한다는 사실에 주목할 필요가 있습니다. VIB 그룹 d-요소의 일반적인 특성 VIB족은 크롬, 몰리브덴, 텅스텐 등의 원소(전이금속)로 구성됩니다. 이러한 희귀 금속은 자연에서 소량으로 발견됩니다. 그러나 많은 유용한 화학적 및 물리적 특성으로 인해 기계 공학 및 화학 기술뿐만 아니라 의료 실습에서도 널리 사용됩니다 (Cr-Co-Mo 합금은 수술 및 치과에 사용되며 몰리브덴 및 그 합금은 X선관용 부품으로 사용, X선관용 텅스텐 제조 양극, 텅스텐 합금 - 보호용 스크린의 기초 γ - 광선). 원자가 전자 Cr 및 Mo의 구성 - (n-1)d 5ns 1, 승 - 5일 46초 2. 크롬, 몰리브덴, 텅스텐의 원자가 전자의 합은 6이며, 이는 VIB 그룹에서의 위치를 결정합니다. Cr과 Mo의 경우 마지막 전자층은 W - 12의 전자 13개로 채워져 있습니다. 대부분의 d-원소와 마찬가지로 이 층도 불안정합니다. 따라서 크롬, 몰리브덴, 텅스텐의 원자가는 일정하지 않습니다. 같은 이유로 VIB족 금속 화합물은 +2에서 +6까지의 일련의 산화 상태를 특징으로 합니다. d-원소 그룹에서는 일반적인 경향이 나타납니다. 원자 번호가 증가함에 따라 산화 상태가 가장 높은 화합물의 안정성이 증가합니다. E 상태에서 가장 강한 산화제 6+크롬이다. "경계선" 모 6+약한 산화 특성을 나타냅니다. 몰리브덴 이온 MoO 42-Mo로만 복구 6에 대한 17("몰리브덴 블루"), 여기서 일부 몰리브덴 원자의 산화 상태는 +5입니다. 이 반응은 광도 측정을 위한 분석 화학에서 사용됩니다. 낮은 원자가 상태에서는 동일한 경향에 따라 Cr이 더 강한 환원 특성을 나타냅니다. 2+. Mo 이온의 경우 2+그리고 승 2+이온화 에너지가 증가하면 환원성 및 금속성 특성이 감소합니다. 이 원소 그룹의 복합 화합물은 가장 흔히 배위수 6과 sp 유형의 혼성화를 갖습니다. 3디 2, 이는 공간에서 팔면체로 설명됩니다. 이 그룹의 화합물의 특징은 VI족 원소의 산소 형태를 중합(축합)하는 경향입니다. 이 속성은 그룹을 위에서 아래로 이동할 때 향상됩니다. 이 경우 M형 화합물이 형성됩니다. 6에 대한 2412-, MoO 팔면체로 구성 4그리고 W.O. 4. 이 팔면체는 중합체 결정을 형성합니다. 산화크롬(VI)은 중합 능력을 나타내지만 약합니다. 따라서 몰리브덴과 텅스텐 산화물은 더 높은 중합도를 갖습니다. 채워지지 않은 d-궤도를 갖는 원자의 전자 껍질 구조, 물리적 및 화학적 특성의 조합, 전기 양이온 및 배위 화합물을 형성하는 경향을 기반으로 VI족 원소는 전이 금속에 속합니다. 크롬 화합물의 화학적 성질. 대부분의 크롬 화합물은 다양한 색상으로 밝게 착색되어 있습니다. 이름은 그리스어에서 유래되었습니다. 크로모스 - 색상, 착색. 3가 크롬 화합물(몰리브덴 화합물과 달리, 텅스텐의 경우 +3 산화 상태는 전혀 특징적이지 않음)은 화학적으로 불활성입니다. 자연에서 크롬은 3가 형태(스피넬 - 이중 산화물 MnСrO)로 발견됩니다. 4- 마그노크로마이트) 및 6가 상태(PbСrO 4-악어). 염기성, 양성 및 산성의 산화물을 형성합니다. 산화크롬(II) CrO - 적색(적갈색) 결정 또는 흑색 발화성 분말로 물에 불용성입니다. 수산화물 Cr(OH)에 해당 2. 수산화물은 노란색(습식) 또는 갈색입니다. 공기 중에서 가열하면 Cr로 변한다. 2에 대한 3(녹색): 크롬(OH) 2+ 0.5О 2= Cr 2영형 3+ 2시간 2에 대한 양이온 Cr 2+- 무색이며 무수염은 흰색, 수용액은 파란색이다. 2가 크롬염은 에너지가 풍부한 환원제입니다. 염화 크롬(II) 수용액은 가스 분석에 사용되어 산소를 정량적으로 흡수합니다. 2СrСl 2+ 2НgО + 3Н 2O+0.5O 2= 2НgСl 2+ 2Cr(OH) 3↓
(더러운 녹색 잔류물) 수산화크롬(III)은 양쪽성 특성을 가지고 있습니다. 콜로이드 상태로 쉽게 변합니다. 산과 알칼리에 용해되어 아쿠아 또는 하이드록소 복합체를 형성합니다. 크롬(OH) 3+ 3시간 3에 대한 += [크롬(H 2에 대한) 6]3+(청자색 용액) 크롬(OH) 3+ 3OH -= [Cr(OH) 6]3-(에메랄드그린 용액) 2가 크롬과 마찬가지로 3가 크롬 화합물은 환원 특성을 나타냅니다. Cr 2(그래서 4)z+KS10 3+ 10KON = 2K 2크로 4 + 3K 2그래서 4 + KCl + 5H 2에 대한 크롬(VI) 화합물은 일반적으로 산소를 함유한 크롬 복합체입니다. 6가 산화 크롬은 크롬산에 해당합니다. CrO가 물에 용해되면 크롬산이 형성됩니다. 3. 이들은 산화성을 지닌 매우 독성이 강한 노란색, 주황색 및 빨간색 용액입니다. 크로 3조성 H의 다염산을 형성함 2Cr N 에 대한 (3n+1) : nCrО 3+ 엔 2O → N 2Cr N 에 대한 (3n+1) . 이러한 연결이 여러 개 있을 수 있습니다. N 2크로 4, N 2Cr 2O 7, N