ПРОЯВЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ В

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН
2012, том 55, №5
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 544.2.575.1
Т.Д.Джураев, Э.Р.Газизова, М.Т.Тошев
ПРОЯВЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
В НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ПРИРОДЕ
Таджикский технический университет им. академика М.Осими
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиевым 23.02.2012 г.)
Рассмотрен механизм проявления физической наследственности в неорганической природе на
примере образования молекулы воды. Установлено, что переносчиком наследственных признаков
воды, вне зависимости от её агрегатного состояния, является химико-структурированная единица в
виде гена-тетраэдра, устойчивая до температуры 4427°С.
Ключевые слова: физическая наследственность в неорганической природе – газообразный субстрат
– генетический код – химико-структурированная единица наследственности – молекула воды –
межчастичное взаимодействие.
Возникающую в неорганической природе наследственность по характеру проявления можно
подразделить на структурную, физико-химическую и физическую. Эти три вида наследственности
определяют природу еѐ происхождения [1].
В данном сообщении нами рассматривается механизм проявления физической наследственности на примере образования молекулы воды.
Как известно, вода является важнейшим веществом, входящим в состав почти всех представителей живой и неживой природы. Электронная конфигурация молекулы воды (пространственное
распределение электронных пар и конфигурация зарядов) установлена методом молекулярных орбиталей [2]. Она состоит из четырѐх себе подобных частиц H2O – структурированных единиц наследственности [3, 4], образовавшихся из ионов О2– и 2Н+ (рис. 1), и кристаллизуется в гексагональной форме с тетраэдрической координацией и координационным числом, равным четырѐм (рис. 2). Ещѐ в
1933 г. впервые рентгеноструктурно было установлено [5], что в жидкой воде сохраняется тетраэдрическое окружение, образовавшееся за счѐт водородных связей, которое имеется и в структуре льда.
Большая часть водородных связей, соединяющих молекулы воды в структуре льда, частично удерживается и в жидкой воде, где доля разорванных водородных связей, например, при 0, 25, 60 и 100°С
составляет, соответственно, 9, 11, 16 и 20%. Следует отметить, что содержание рис. 1 и 2 приняло
новый смысл согласно нашим представлениям о физической наследственности в неорганической
природе, нежели это указано в работе [5].
В силу электронного строения молекулы воды, известна еѐ анизотропность, характерная для
кристаллических веществ и свидетельствующая, что жидкая вода – это «жидкий» кристалл, который
Адрес для корреспонденции: Джураев Тухтасун Джураевич, Газизова Эльвира Рашитовна. 734042, Республика Таджикистан, г.Душанбе, пр. акад. Раджабовых, 10, Таджикский технический университет. E-mail:
[email protected].
398
Физическая химия
Т.Д.Джураев, Э.Р.Газизова, М.Т.Тошев
унаследовал структуру твѐрдого льда. Подтверждением данного вывода могут служить представления, развитые в работах [6,7], что в жидкой воде существуют гигантские ассоциаты (кластеры) (H2O)n
с n = 1-4000, составляющие еѐ структуру. Концентрация мономерной формы в виде структурированной единицы (H2O)n с n = 1 при 25°С в жидкой воде составляет 0.0036 моль/л.
..
О
:
:H
..
H
..
::
..
–
2
2Н+
:
О
:
+
+
.H.
.H.
:Н
О
:
О
..
: H…
..
..
:
О
:H…
О
:H
..
H
::
..
Н
:
О
:H
..
H
Рис. 1. Схема образования
структурированной единицы наследственности H2O.
Рис. 2. Схема образования молекулы воды
(H2O)5 из структурированных единиц наследственности H2O.
Если учесть, что информация о будущих свойствах веществ закладывается уже в газообразном состоянии в виде генов – структурированных единиц наследственности, которые при конденсации передаются в жидкое, а затем в твѐрдое состояние [3], то перед нами открывается возможность
раскрыть суть проявления физической природы наследственности, которая может возникать и передаваться в зависимости от температуры и концентрации и вне зависимости от агрегатного состояния
вещества и схема которой представляется нами впервые (рис.3).
Как правило, вода при очень высоких температурах Т1 > 10000°С (рис.3) находится в виде ионов Н+ и О2- и, соответственно, расстояния между атомами настолько велики, что при их хаотичном
движении в пространстве (даже ограниченном) исключается возможность столкновения между ними,
поэтому взаимодействие между частицами невозможно. Понижение температуры до Т2 > 4500°С
приводит к уменьшению межатомных расстояний в газообразном субстрате, что создаѐт условия для
столкновения между частицами, составляющими его. В процессе этого происходит межчастичное
взаимодействие и обмен энергиями (будь то одноимѐнных или разноимѐнных частиц). В результате
такого обмена образуется новое вещество (молекула), по свойствам отличающееся от исходных веществ. Установлено [8], что выше 4427°С (рис.4) в газовой фазе состава 66⅔ ат. % Н2 и 33⅓ ат. % О2
присутствуют только молекулы водорода и кислорода.
399
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
Н
Т1

Н
О 2
О 2
Н  Н  Н2
О 2  О 2
Т5
(Н 2О)5  200300
Образование
дозародыша
(кластера)
Жидкое
состояние
Н  Н  Н2
Т2 О 2  О 2  О 2
Образование
 О 2 молекул газа
Субстрат
2012, том 55, №5
1
Н 2  О 2  Н 2О
Т4
2
Формирование
эмбриона
Т3
Газообразное
состояние
Т6
Газообразное
состояние
(Н 2О)5  410
3
Т7
Образование
зародыша
Жидкое
состояние
( Н 2 О) 5
Образование
молекулы
воды
Т5
Газообразное
состояние
23
О))55]6,02·10
[((Н
Н 22О
6, 0210
23
Образование
центра
Образование
кристаллизации
центра
кристаллизации
Жидкое
состояние
Т8
23
{[
}n
(Н(Н2О2О)
)5 56],02
6,02·10
1023
Образование
Образование
кристалла
кристалла
Твѐрдое
состояние
Рис.3. Схема проявления физической наследственности на примере воды в зависимости от температуры и концентрации, °С: Т1 > 10000; Т2 > 4500; Т3 ≈ 4500; Т4 = 4427; Т5 < 100; Т6 < 50; Т7 < 30; Т8 < 0.
Т,°С
4427
Н2
А
20 Н2О 40
60
80
О2
ат.%
Рис. 4. Диаграмма диссоциации воды [8].
Рис. 1. Диаграмма диссоциации воды.
В процессе снижения температуры в направлении Т1 → Т2 → Т3 (рис.3) и взаимодействия
атомных и молекулярных частиц в газообразном состоянии формируется новое вещество – эмбрион,
в который закладывается генетический код в виде тетраэдрической структурированной единицы наследственности Н2О и который ответственен в дальнейшем за возникновение комплекса свойств будущего твѐрдого тела, независимо от того, является ли оно газообразным, жидким или
кристаллическим.
Подобные взаимодействия возможны также между химическими соединениями Н2О, наблюдаемые в направлении температур Т4 → Т5 → Т6 → Т7 → Т8 (рис.3). То есть при снижении температуры до Т4 ещѐ в газообразном состоянии происходит образование молекулы воды (Н2О)5 (рис.4), для
которой характерно наличие водородных связей [3], возникновение которых обусловлено свойством
атома водорода взаимодействовать с сильно электроотрицательным кислородом.
В условиях равновесия в жидкости при Т5 (рис.3) эмбрионы собираются в комплексы (кластеры) и их число достигает 200…300 ед. в каждом кластере. Эти кластеры со структурой, соответст400
Физическая химия
Т.Д.Джураев, Э.Р.Газизова, М.Т.Тошев
вующей структуре твѐрдой фазы на стадии формирования дальнего порядка, называют дозародышами или мелкодисперсными частицами. До тех пор, пока кластеры (дозародыши) имеют размер меньше критического, соответствующего температуре жидкости, они не могут разрастаться в кристалл, и
твѐрдое тело не образуется. Если же температура такова, что критический размер меньше размера
самого крупного дозародыша, то при охлаждении до Т6 образуется зародыш с ассоциацией [(H2O)5]n с
n = 4000 [6]. Последующее охлаждение системы до Т7 вызывает появление центров кристаллизации
(ЦК), а при Т8 сверхкритические комплексы (кластеры), являющиеся ЦК, разрастаются в кристаллы.
В заключение можно отметить, что существует множество признаков наследственности, под
суммарным воздействием которых возникает само понятие физической наследственности. В данной
работе использованы признаки силы связи одноимѐнных и разноимѐнных частиц, силы притяжения и
отталкивания электронов этих частиц, силы межмолекулярного взаимодействия, которые предопределяют геометрическую конфигурацию расположения атомов, ионов, радикалов и молекул в строении воды, определяющем еѐ особые аномальные свойства. Такой подход к трактовке проявления физической наследственности в неорганической природе может объяснить наблюдаемые явления физических и других свойств веществ.
Поступило 23.02.2012 г.
Л И Т Е РАТ У РА
1. Вахобов А.В., Хакдодов М.М., Джураев Т.Д., Газизова Э.Р. – Материалы II-ой международной
научно-практ. конф. «Перспективы развития науки и образования в XXI веке». – Душанбе: ТТУ
им. академика М.Осими, 2006, с.254-257.
2. Зацепина Г.Н. Физические свойства и структура воды. – М.: МГУ им. Ломоносова, 1987, 172 с.
3. Джураев Т.Д., Газизова Э.Р. –Труды V международной научно-практ. конф. «Прогрессивные литейные технологии». – М: НИТУ МИСиС, 2009, с.196-199.
4. Джураев Т.Д., Газизова Э.Р., Хакдодов М.М. Физико-химические основы наследственности в неорганической природе. – Германия: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co KG, 2011,
128 с.
5. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Строение вещества. – М.: Высшая школа, 1978, 309 с.
6. Ермоленко В.И, Ермоленко Г.И. – Укр. хим. журнал, 1977, т. 43, вып. 1, с.16-21.
7. Мицкевич Б.Ф., Сущик Ю.Я., Ермоленко В.И. Бериллий в зоне гипергенеза: растворимость и комплексообразование. – Киев: Наукова думка, 1977, 168 с.
8. Бокий Г.Б. Кристаллохимия. – М.: Наука, 1971, 400 с.
Т.Д.Љураев, Э.Р.Газизова, М.Т.Тошев
ЗУҲОРОТИ ИРСИЯТИ ФИЗИКАВЇ ДАР ТАБИАТИ ҒАЙРИОРГАНИКЇ
Донишгоњи техникии Тољикистон ба номи академик М.Осимї
Механизми зуҳуроти ирсияти физикавї дар табиати ғайриорганикї дар мисоли ба вуљуд
омадани молекулаи об дида баромада шудааст. Исбот карда шудааст, ки сабабгори гузариши
аломатҳои ирсиявии об, бидуни ҳолати агрегатии он, ба воҳиди кимиѐвию структуравї (ген)
401
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
2012, том 55, №5
вобаста мебошад, ки конфигуратсияи фазогии геометрии намуди тетраэдр дорад ва то ҳарорати
4427°С устувор мебошад.
Калимаҳои калидї: ирсияти физикавї – ҳодисаҳо дар табиати ғайриорганикї – субстрати газї –
коди генетикї – воҳиди кимиёвї-структуравии ирсият – молекулаи об – таъсири байни ҳамдигарии
заррачаҳо.
T.J.Juraev, E.R.Gazizova, M.T.Toshev
MANIFESTATION OF PHYSICAL HEREDITY IN INORGANIC NATURE
M.Osimi Tajik Technikal University
The mechanism of the physical manifestation of heredity in inorganic nature on the example of the
formation of water molecules. Found that the carrier of hereditary characteristics of water, regardless of its
physical state, is a chemical-structured unit in the form of a gene-tetrahedron, stable to a temperature of
4427°C.
Key words: physical heredity – phenomena in an inorganic nature – gaseous substrate – genetic code chemical and structured unit of heredity – molecule of water – interparticle interaction.
402