Четно-нечетные химические элементы 1 Распределение четно-нечетных химических элементов - umotnas.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Четно-нечетные химические элементы 1 Распределение четно-нечетных химических элементов - страница №1/1

Глава 9. Четно-нечетные химические элементы

9.1 Распределение четно-нечетных химических элементов

Основной информационно-энергетической характеристикой изотопов химических элементов является число протонов и нейтронов в ядрах атомов химических элементов. В 1914 году G. Oddo (цит. Вернадский, В.И., 1940; 1965) указал на значительную распространенность среди кларковских чисел земной коры четных атомов и кратных четырем. Четные элементы образуют 86,5 % ее общей массы. В 1917-1927 годах W. Harkins (цит. Вернадский, В.И., 1940; 1965) нашел, что четные химические элементы в метеоритах по массе составляют 92,22 и 97,69 % металлических и каменных соответственно. В последующем происходила детализация правила (закона) G. Oddo. В 1928 году П. Ниггли отметил, что периоды максимумов распространенности в естественном ряду элементов наступает через 6 или 12 элементов и что элементы, отличающихся на 2 от указанных, также являются более распространенными. П. Ниггли считал, что степень распространенности химического элемента определяется устойчивостью его ядра. В 1930 году Р.А. Зондер устанавливает периодичность наиболее распространенных химических элементов через 6 номеров: O, Si, Ca, Fe и соответствующие им порядковые номера 8, 14, 20, 26.

Элементы с четными порядковыми номерами слагают 87 % массы земной коры, а с нечетными – только 13 %; это является следствием большей энергии связи и, следовательно, большей устойчивости и большего выхода при нуклеосинтезе для ядер с чётным числом нуклонов (Taylor, S.R., 1964; Wedepohl K.H., 1967, Sammiung Göschen, Bd 1224-1224a/1224b).

Среди изотопов одного химического элемента обычно преобладают те, массовое число которых кратно четырем. Особо наглядно это выглядит на примере кислорода и серы:

16O – 99,76 % 17O – 0,04 % 18O – 0,20 %

32 S – 95,1 % 33S – 0,75 % 34S – 4,22 % 35S – 0,02 %.

У нечетных и четных элементов в начале таблицы Менделеева наибольшие кларки характерны для шестых по порядковому номеру элементов: у нечетных – Н (1), N (7), AI (13), К (19), Mn (25); у четных – О (8), Si (14), Са (20), Fe (26). Объяснения этой закономерности пока нет.

В земной коре преобладают легкие элементы, представленные изотопами типа 4p (четыре протона), с четными порядковыми номерами и атомными массами (Алексеенко, В.А., http://bibl.tikva.ru/base/B1334/B1334Chapter3-2.php ).

В последующем происходила детализация правила G. Oddo. В настоящее время этот феномен называют правилом Оддо-Гаркинса (Oddo-Harkins). Так А.Е. Ферсман разделил элементы по типу атомов (содержания про­тонов) на 4q, 4q+1, 4q+2, 4q+3 (где q – есть целое число) и, проанализировав соотношения атомов различных типов первых 28 элементов, нашел, что в земной коре преобладают атомы типа 4q – 70 % по объему. Второе место занимает водород, к которому относится несколько менее 20 % всех атомов. Третье место принадлежит атомам типа 4q+3, менее 10 %, тогда как на оба типа атомов 4q+1 и 4q+2 приходится только около 7,10-4 долей общего числа атомов. Преобладание четных атомов А.Е. Ферсман связывает, как с и многие другие его современники, с особой устойчивостью ядра. В 1928 году П. Ниггли отметил, что периоды максимумов распространенности в естест­венном ряду химических элементов наступают через 6 или через 12 элементов и что химические элементы, отличающиеся на два от указанных, также являются более распространенными. П. Ниггли считал, что сте­пень распространенности химического элемента определяется устойчивостью его ядра. В 1930 году Р.А. Зондер устанавливает периодичность наиболее распространениях химических элементов через 6 номеров: O, Si, Ca, Fe и соответствующие им порядковые номера 8, 14, 20, 26. Периодич­ность [(1или 2) + 6 + 6 + 6 + 6….], а не 2, 8:8 (2, 3 периоды), 18:18 (4, 5 периоды), 32:32 (6, 7 периоды) обусловленная строением электронных оболочек, лежащая в основе периодической системы, свидетельствует о ядерной периодичности.

«Ядра, состоящие из четного (нечетного) числа протонов и четного (нечетного) числа нейтронов, называются четно-четными (нечетно-нечетными). Ядра, состоящие из четного (нечетного) числа протонов и нечетного (четного) числа нейтронов, называются четно-нечетными (нечетно-четными)» (Яворский, Б.М., Детлаф, А.А., 1968, с. 807).

«Еще в 20-х годах С.А. Щукарев первым в мире сформулировал правила неустойчивости нечетно-массовых и устойчивости четно-массовых изобар, известные как правила изобарной (ядерной) статистики Щукарева-Маттауха. Эти правила позволили объяснить отсутствие устойчивых нечетных элементов 43, 61, 85 и 87 и положили конец их поискам в природе (технеций, прометий, астат и франций получены искусственно в 30-40-е годы)» (Кораблева, Т.П., Корольков, Д.В., 2005, с. 6). Технеций, прометий, астат и франций обнаруживаются в следовых количествах в естественных условиях за счет спонтанного деления урана, актиния… (Гайсинский, М., Адлов, Ж., 1968, с. 27, 143, 180, 202).

Правила 4, 6, 12, различные интерпретации соотношений четно-нечетных ядер (количество протонов, нейтронов, их со­отношения, роль атомного веса – четное число или нечетное, количество изо­топов у четно-нечетных ядер и т.п.) – это детализация одного и того же зако­на G. Oddo. Делались и делаются попытки объяснить с помощью этого зако­на как характер кривых кларков, происхождение химических элементов, а также и сам феномен количественной неодинаковости четно-нечетных химических элементов. В.И. Вернадский объясняет неодинаковую количественную распространенность четно-нечетных элементов большой рассеянностью нечетных. Едва ли это так. Четных химических элементов в природе больше, чем нечетных – факт (цит. по Ферсман, А.Е., 1952-1960: Oddo, G., 1914, Harkins, W., 1917-1921, Nigly, P., 1928, Zonder, P.A.,1930; Виноградов, А.П., 1933; Вернадский, В.И. и многие другие). «Элементы с четными атомными числами, как правило, более распространены, чем соседствующие с ними в периодической таблице элементы с нечетными атомными числами. Ядра с четным числом протонов и нейтронов преобладают над ядрами, имеющими четно-нечетные комбинации этих частиц; еще более редки сочетания нечетного числа протонов с нечетным числом нейтронов. Предложены различные модели синтеза ядер, учитывающие эти особенности» (Ферхуген, Дж., и другие, 1974, с. 787).

В настоящее время феномен четно-нечетных химических элементов их неодинаковой распространенности объясняется большей устойчивостью четных ядер. Вероятно, их создается примерно одинаковое количество. Нечетные ядра, обладая меньшей устойчивостью, распадаются, превращаясь в устойчивые четные формы ядер. И, как следствие, четных химических элементов становится больше. Четные химические элементы имеют, кроме того, в несколько раз больше изотопов, чем нечетные химические элементы (Соков, Л.А., 2006, с. 157). «Ядер, содержащих четное число протонов и нейтронов, по-видимому, больше, чем их соседей, а тех ядер, которые можно считать состоящими из α-частиц, особенно много» (Тейлер, Р.Дж., 1975, с. 80).

Выше говорилось о неодинаковом количестве четных и нечет­ных элементов в самых различных объектах (закон Г. Оддо). Бо­лее того, правила 4, 6, 12, различные интерпретации соотношений четно-нечетных ядер (количество протонов, нейтронов, их соот­ношения, роль атомного веса – четное число или нечетное, ко­личество изотопов у четно-нечетных ядер и т. п.) – это детализа­ция одного и того же закона Г. Оддо. Делались и делаются попыт­ки объяснить с помощью этого закона как характер кривых кларков, происхождение элементов, а также и сам феномен количест­венной неодинаковости четно-нечетные элементов. Целый ряд ав­торов объясняет различное количество четно-нечетных элементов большей устойчивостью четных ядер. Это положение общепринято и сейчас.

В.И. Вернадский объясняет неодинаковую количественную распространенность четно-нечетных элементов большей рассеянностью нечетных, то есть результатом неодинакового распределения. В.И. Вер­надским была обнаружена особая форма миграции элементов, которая классифицируется как форма существования элементов – состояние рассеяния.

Четные элементы имеют и большее количество стабильных изотопов, что отражает рисунок 9.1.1, где по оси абсцисс – количество протонов в ядрах атомов, по оси ординат – количество стабильных (долгоживущих) изотопов соответствующе­го химического элемента. В анализе использованы данные М. Гайсинский, Ж. Адлов (1968). Как видно, количество стабильных изотопов нечетных химических элементов равно 1-2 и не зависит от числа протонов в ядрах атомов. Количество же стабильных изотопов четных химических элементов возрастает с ростом количества протонов в ядре атома до Z 48-54 и достига­ет максимума у Sn (Z = 50) и равно 10, затем, с дальнейшим увеличением числа про­тонов в ядрах атомов, наблюдается тенденция к уменьшению количества ста­бильных изотопов.

На рисунке 9.1.1 представлен собственный анализ и формула, описывающая найденную закономерность для Z от 2 до ~ 100 четных химических элементов. Согласно проведенным расчетам по этой формуле, во Вселенной существует островок «стабильности» ~ в диапазоне Z от 1 до ~ 100, а далее четных элементов быть не может, так как продолжение графика рисунка 9.1.1 уходит в «отрицательную бесконечность». Например, при Z 200, 300, 400… химические элементы имеют отрицательное количество изотопов -32,4, -106, -218. Парадокс, если и могут существовать где-то, то только нечетные изотопы химических элементов, а не четные, как принято считать.



Рисунок 9.1.1 Зависимость количества стабильных изотопов четно-нечетных химических элементов от числа протонов в ядрах атомов
Большое внимание эффекту четно-нечетные химические элементы уделял А.Е. Ферсман (Ферсман, А.Е., 1952-1960). Им обнаружен ряд частных закономер­ностей соотношения четно-нечетных ядер. А.Е. Ферсман (1952-1960) рассчитал измене­ние соотношения четно-нечетных ядер в геосферах Земли, Земного шара в целом и т.п.:

четные нечетные

атмосфера 24,3 75,7

почва, биосфера 75 25

гидросфера 85,7 14,3

осадочная оболочка 89,35 10,65

гранитные пегматиты 84 16

граниты 86,5 13,5

плато-базальты 89.7 10,3

перидотиты 95,7 4,30

Земля в целом 97,2 2,8

Анализируя соотношения четно-нечетных атомов в различных обра­зованиях, А.Е. Ферсман приходит к выводу, что «весь комплекс образова­ний, связанных с обособлением из состава земной коры почвенного покро­ва, воды океанов и живого вещества, связан с одной определенной тенденци­ей – возможного накопления в них нечетных элементов (в большей или меньшей степени). Этим как бы продолжается та тенденция, которая весьма характеризовала собой процессы эволюции магматических пород, где обо­собление конечных гранитных и, особенно, пегматитовых фаз шло совер­шенно определенно по этому направлению. В противоположность им идет резкое накопление четных элементов в породах карбонатного типа, в крем­неземистых породах и частично в мергелях», и далее – «правильность насто­ящего положения, совершенно доказанная для пегматитов, не может считать­ся окончательно обоснованной для почвы и живого вещества ввиду недо­статка аналитических данных и отсутствия настоящих точно проверенных средних кларков, что заставляет приведенные выше выводы считать пока лишь вероятными».

Итак, как видно из представленного материала, количество четных и нечетных химических элементов неодинаково в самых различных объектах.

Периодичность 6, а не 8, обусловленная строением электронных оболочек, свидетельствует о ядерной периодичности, рисунок 9.1.2 (Ферсман, А.Е., 1952-1960).



Рисунок 9.1.2 Логарифмы атомных кларков, А.Е. Ферсман (1952-1960)
А.Е. Ферсман разделил элементы по типу атомов (содержания протонов) на 4q, 4q+1, 4q+2, 4q+3 (где q – есть целое число). И, проанализировав соотношения атомов различных типов первых 28 элементов, нашел, что в земной коре преобладают атомы типа 4q – 70 % по объему, второе место занимает водород, к которому относится несколько менее 20 % всех атомов, третье место принадлежит атомам типа 4q +3, менее 10 % , тогда как на оба типа атомов 4q+1 и 4q+2 приходится около 7·10-4 долей общего числа атомов. Преобладание четных атомов связывается А. Е. Ферсманом с особой устойчивостью ядра.

И далее, А.Е. Ферсман связывает эти пять основных положе­ний для кларков в различных объектах Космоса, геосферах Земли и т.д. с основными чертами, как он считает, строения ядер элементов:

«1. Принципиальное различие построения четных и нечетных элементов, выражаемое в очень малом количестве нечетных изотопов и у нечетных элементов и, как правило, значительном содержании четных изотопов у четных элементов.

2. Преобладание вообще четных изотопов, но почти полное отсутствие четных изотопов у нечетных элементов и редкое при­сутствие нечетных изотопов у четных элементов.

3. Характерны переломы в строении атомов, намечающие три группы элементов:

а) от № 1до № 7-8

б) от № 9 до № 28-30,

в) от № 30 до конца.

Отличительные черты этих групп определяются особенно рез­ким переломом на медь-цинк, так как в схеме элементы низших номеров характеризуются тем, что следующий нечетный отличается от предыдущего четного на 3 (реже 2,5) единиц атомного веса, а от последующего четного – на 1, тогда как после резвого перелома в группе медь-цинк, галлий начинается совершенно иная система, в которой каждый нечетный отличается от предыдущего на 1 протон, а от изотопа последующего элемента на 5, 3, 1 или 7, 5, 3, 2, 1 протон. Это резкое различие в структурных взаимоотношениях приходятся на очень важную переломную точку во всех кривых кларков, устанавливающих до атомного номера 28 область наиболее распространенных элементов.

4. Наибольшей структурной аномалией с точки зрения обра­зования обычных плеяд из изотопов, являются элементы бериллий и бор, для которых и в кривых кларков, как правило, мы находим резко выраженные минимумы.

5. Кроме указанных выше черт бериллия и бора, мы вообще не находим таких индивидуальных черт строения атомов, которые бы очень определенно и точно могли быть перенесены на величи­ны кларков, тем не менее имеется ряд отдельных частностей, ко­торые необходимо отметить:

а) в общем ходе соотношений изотопов, отмеченном в п. 3, имеются два типичных замедления в приращении числа протонов: одно в группе стронций – иттрий, другое в группе лантан – церий...

б) нанося на общую диаграмму по двум координатам изото­пического числа Z и атомного веса А, мы получаем совершен­но сходную конфигурацию расположения и черт изотопов соседних атомов в области стронция и бария, а также ряд закономернос­тей, связанных, с одной стороны, с величинами кларков, а с другой – с характером кривой (по Астону).

6. Строение атомов (по ядру) проявляется в первую очередь на кривых кларков в следующих явлениях:

а) различие четных и нечетных элементов и преобладание в максимумах изотопов, кратных 4;

б) различие величины кларков до и после атомного номера 28;

в) в особенностях строения некоторых участков изотопов главным образом бора, бериллия, стронция и бария;

г) общей зависимости кларков от атомного веса.

В схеме влияние ядра мы наблюдаем в общем течении кривых кларков, тогда как индивидуальные особенности кларков элементов мы скорее склонны связывать с периодическими чертами, вы­званными наружными оболочками атома, чем с периодичностью са­мого ядра».

Такая детализация не дает ответа на основной вопрос, ко­торый А.Е. Ферсман пытается решить, величина кларков – строе­ние ядер. В общем, это частные, хотя и важные количественные соотношения. Обнаруживается параллелизм между количеством ста­бильных изотопов и порядковым номером, количеством стабильных изотопов и величиной кларка, переломы на кривой кларков связы­ваются с переломами в строении ядра атома, а вернее с соотно­шением протонов и нейтронов в ядре. Это феноменология. Минимумы бериллия и бора на кривой кларков (к п. 4) объясняются в настоящее время тем, что эти элементы входят в циклы ядерных реакций (Тейлер, Р.Дж., 1975).

Различное количество четно-нечетных химических элементов в живом была доказана раньше А.Е. Ферсмана А.П. Виноградовым (1933). Анализи­руя данные кривых кларков, характеризующих связь между содержанием химичес­ких элементов у морских растений, животных и организмов суши, А.П. Виногра­дов показал, что кривая по нечетным химическим элементам у организмов моря лежит выше, чем по четным химическим элементам, в то время как у организмов суши наоборот. А.П. Виноградовым (1933) найдено, что в живом веществе у морских организмов нечетных химических элементов содержится больше, чем четных и, наоборот, в живом веществе суши четных химических элементов содержится больше, чем нечетных (рисунок 9.1.3).



Рисунок 9.1.3 Периодичность химического элементарного состава организмов

суши, по оси абсцисс Z (Виноградов, А.П., 1935)


А.П. Виноградовым (1933) было показано, что элементарный состав организмов связан определенным образом с атомным номером элементов (рисунок 9.1.3). В связи с тем, что геохимическая история четных элементов отличается от нечетных, он дал отдельно кривые распределения четных и нечетных химических элементов в живом веществе от атомного номера. «Кривые четных и нечетных рядов имеют правильные периоды с максимумами и минимумами. Для элементов четного ряда периоды отвечают формуле 2+6+6…, для нечетного ряда – 1+6+6…. Элементы, отвечающие этим числам, находятся в максимумах кривых. Кривая четного ряда по отношению к кривой нечетного ряда как бы сдвинута вправо и вверх. Элементы, находящиеся в максимумах четного ряда с подчиненными им элементами нечетного ряда, образуют ряд пар: Ca/K; Fe/Mn; Rb/Sr; Cs/Ba и т.п., для которых известен физиологический (и геохимический) антагонизм» (рисунок 3.4.3)…

«В максимумах четного ряда находятся элементы – O, Si, Ca, Fe, Ge, Sr, Ru, Sn, Ba, … и другие, в нечетном ряду это H, N, Al, K, Mn, Ga, Ra и другие. Все химические элементы, находящиеся в максимумах кривой (шестые), являются главным субстратом жизнедеятельности древних форм организмов и их современных потомков. Элементы, расположенные на восходящих или нисходящих кривых, имеют несколько меньшее значение для организма и, наконец, элементы, расположенные в минимумах кривых имеют относительно небольшое значение для жизнедеятельности…».

Далее А.П. Виноградов отмечает: «содержание элементов в живых организмах в известной мере зависит не только от протонов, но и наружных электронов, иными словами, от химических свойств атомов». Основной вывод, сделанный А.П. Виноградовым таков: «количество тех или иных химических элементов в живом веществе находится в обратной пропорциональности их атомным весам (или атомным числам). Химический элементарный состав живого вещества в основном определяется числами зарядов атомов (протонов), то есть количественный элементарный состав живого, есть периодическая функция атомного номера».

«Сравнивая кларки, характеризующие содержание элементов в живом и неживом, например, в земной коре, видим, что распреде­ление элементов, в общем-то, сходно. Так, в максимумах (при увеличении атомного номера от 1 до 90) находятся те же элементы (как в случае четных элементов, так и нечетных)». Далее А.П. Вино­градов отмечает, что «содержание элементов в живых орга­низмах в известной мере зависит не только от протонов, но и наружных электронов, иными словами, от химических свойств ато­ма».

В этих же работах А.П. Виноградов (1933-1935) показал, что элементар­ный состав живых организмов является видовым признаком.

Основной вывод, сделанный А.П. Виноградовым таков: «коли­чество тех или иных химических элементов в живом веществе находится в обратной пропорциональности к их атомным весам (или атомным числам). Химический элементарный состав живого вещест­ва в основном определяется числами зарядов ядер атомов (прото­нов), то есть количественный элементарный состав живого есть периодическая функция атомного номера».

Следует подчеркнуть, это «не химическая периодичность», это периодичность кларков живого вещества через шесть элементов не совпадает с периодичностью химической (периодической застройкой электронных орбит химических элементов) по главному квантовому числу n: 2; 8, 8; 18, 18; 32, 32…

Это основной биогеохимический закон количественной распространенности химических элементов в живом веществе, являет­ся частным случаем более общего геохимического закона распространенности элементов в геосферах Земли и Космоса.

Вот что сказал о работе А.П. Виноградова В.И. Вернадский (1965): «пока точное количественное представление об элементарном составе живого вещества дано быть не может. Раньше, чем оно может быть сделано с той точностью, какую можно иметь для химического состава минералов, горных пород, литосферы, необходимо получить количественные данные для возможно большого числа отдельных видов, семейств, биогеоценозов. Но все же можно уже сейчас дать как первое приближение порядок распространенности в живом веществе некоторых химических элементов из входящих в его состав и можно подойти к некоторым более крупным эмпирическим обобщениям, как это сделано недавно А. Виноградовым, указавшим зависимость химического состава в связи с периодической системой элементов. Полученная кривая резко отличается от такой же кривой для чисел Кларка – для состава литосферы. Едва ли порядок большинства элементов изменится при более точном подсчете».

9.2 Обмен четно-нечетных химических элементов в организме человека


Как показано выше, помимо закона G. Oddo, закона распространенности (феномена неодинаковой устойчивости четно-нечетных ядер) четно-нечетных химических элементов, существует закон качественно отличный от пер­вого, закон неодинакового их перемещения.

Дальнейшее изучение показателей обмена четно-нечетных химических элементов в космохимических, геохимических, биогеохимических, биологических объектах, в системах, органах, тканях человека, живого вещества, …, как видно, является целесообразным.

Поэтому, на примере химических элементов d-блока 4го периода изучено содержание четно-нечетных химических элементов в различных объектах. Химические же элемен­ты d-блока 4го периода в биологии относят по классификации А.П. Виноградова (1933) к микроэлементам. В настоящее время имеется достаточное, особенно для d-элементов 4го периода число аналитических данных для экспериментальных животных, человека в целом, по ряду органов, систем, тканей (МКРЗ, 1961; Человек…, 1977).

В расчетах использованы литературные и справочные данные о содержании химических элементов в живом веществе, «стандартном» человеке, геосферах планеты (Вернадский, В.И., 1940; 1965; Виноградов, А.П., 1933; МКРЗ, 1961; Ферсман, А.Е., 1952-1960; Человек…, 1977).

Для того чтобы выяснить, какие космохимические, геохимические, биогеохимические, биологические объекты и органы, ткани человека фиксируют преимущественно четные, а какие космохимические, геохимические, биогеохимические, биологические объекты и органы, ткани человека фиксируют преимущественно нечетные химические элементы, провели сопоставление содержания химических элементов в вес %: сумму четных химических элементов d-блока 4го периода пересчитанную на один элемент /(Ti22+Cr24+Fe26+Ni28+Zn30) : 5 = среднее содержание в одном четном представителе d-блока 4го периода/, отнесли к сумме нечетных химических элементов d-блока 4го периода, пересчитанную на один элемент /(Sc21+V23+Mn25+Co27+Cu29) : 5 = среднее содержание в одном нечетном представителе d-блока 4го периода/. Отношение абсолютных количеств четных к нечетным химическим эле­ментам d-блока 4го периода будет следующим:

метеориты – 92;

океаническая вода – 3,2;

земная кора – 29,5;

горные породы:

первичные,

основные – базальт и др. – 29,5,

кислые – граниты и др. – 35;

и осадочные:

глины, сланцы и др. – 34,6;

живое вещество – 69,5;

«стандартный» человек – 54,8.

Как видно, в земной коре, горных породах происходит накопление нечетных химических элементов d-блока, четных же содержится в 3 раза мень­ше, чем в метеоритах, особенно интенсивно накапливаются нечетные хими­ческие элементы океанической водой – отношение четные / нечетные хими­ческие элементы уменьшается по сравнению с метеоритами в 30 раз.

Приведенные выше отношения четно-нечетных химических элементов d-семейства 4го периода для живого вещества, «стандартного» человека как будто подтверждают выводы А.Е. Ферсмана (см. выше), если эти соотноше­ния сопоставить с аналогичными данными для метеоритов, без учета генети­ческих связей. Но живое вещество – продукт океанической воды. Отноше­ния четно-нечетных химических элементов для живого вещества и «стандартного» человека в 20 раз больше, чем такое же соотношение для океанической воды и в 2 раза больше, чем для земной коры и ее образований. То есть, в живом веществе и «стандартном» человеке происходит концентрация четных химических элементов d-блока 4го периода.

Отношения абсолютных количеств четных к нечетным химическим элемен­там d-семейства 4-го периода равно или меньше 10 – для грудной железы, мозга; до 20 – для желудка, 12 – перстной кишки, тощей, тонкой, слепой, ободочной, сердца, печени поджелудоч­ной железы, кожи; до 30 – для прямой кишки, почек, языка, влагалища, яичек; до 40 – для надпочечников, аорты, пищевода, гортани, яичников, зобной железы, трахеи, мочевого пузыря, мат­ки; до 50 – для мышц диафрагмы; до 60 – для скелета, предстательной железы, щитовидной железы; до 70 – для мышц поясничных, сальника; больше 70 – мышцы грудные (74), легкие (157), селе­зенка (225). Следует учитывать, это отношение абсолютных количеств (μг/г сырой ткани), а, как известно абсолютные количества химических элементов, от элемента к элементу, меняются на порядки, поэтому при таком анализе ведущим может быть какой-то один элемент.

При таком сопоставлении выделяются три группы органов, тканей.

В первой группе органов, тканей, относительное содержание четных к нечетным химическим элементам равно примерно 1 ± 0,3. К этой группе органов, тканей человека относится аорта, пищевод, гортань, поясничные мышцы, сальник, предстательная железа, зобная железа, язык, трахея, мочевой пузырь, яички.

Вторая группа накапливает преимущественно нечетные химические элементы. Отношение нечетные / четные химические элементы находится в интервале чисел от 1,3 до 2,0 – грудная железа, влагалище, желудок, прямая кишка, сердце, мышцы диафрагмы, в интервале чисел от 2,1 до 4,0 – мозг, 12-перстная кишка, тонкая кишка, тощая кишка, слепая кишка, ободочная кишка, печень, поджелудочная железа, больше 4,1 – почки.

Третья группа органов, тканей накапливает четные химические элементы в больших количествах, чем нечетные – отношение четные / нечетные химические элементы находится в интервале чисел от 1,3 до 4,0 – скелет, надпочечники, грудные мышцы, яичники, селезенка, матка, щитовидная железа, а больше 4,1 – легкие и кожа.

Масса органов, тканей, представляющих первую группу, то есть не дискриминирующих четно-нечетные элементы, равна примерно 5-10 % от веса тела «стандартного» человека в целом. Масса второй группы органов и тканей, накапливающих преимущественно нечетные элементы: желудочно-кишечный тракт – 2,9 %, коэффициент накопления нечетных равен примерно 2, печени – 2,4 %, коэффици­ент накопления нечетных – 3,9; мозг – масса 2 %, коэффициент накопления – 2,9. То есть вторая группа органов, тканей равна по массе примерно 7-7,5 % от веса тела «стандартного» человека, при коэффициенте накопления преимущественно нечетных элементов ~ 3. Третья группа органов по массе больше 20 % от веса тела. К этой груше относятся кожа и подкожные ткани – 8,7 % от веса тела, коэффициент накопления в пользу четных – 4,4, легкие – масса 1,4 %, коэффициент преимущественного накопления четных эле­ментов равен 5,1, и скелет – 10 % от веса тела, коэффициент преимущественного накопления четных равен 1,64. Мышцы и жировая ткань, составляющие по массе около 60 % от веса тела в целом не разделя­ет химические элементы в зависимости от того имеют ли они четный или нечетный атомный номер.

В сумме эти три группы органов и тканей, а также мышцы и жировая ткань, составляют по массе более 90 % от веса тела. Остальное – это соединительная ткань – кровеносные сосуды, хрящи и т. п., которые также не могут оказывать существенного влияния на разделение четных элементов от нечетных, так как часть из рассмотренных выше подобных по строению органов, на­пример, аорта, грудная железа, гортань, трахея и т. д. в разде­лении четно-нечетных элементов не участвуют.

Всасывание элементов d-семейства 4-го периода из желудочно-кишечного тракта, имеющих как четный, так и нечетный атомный номер, происходит примерно в одинаковых количествах. В общем, в несколько больших количествах всасываются из желудочно-кишечного тракта, легких химические элементы, имеющие нечетный атомный номер.

Для того, чтобы выяснить какие органы, ткани фиксируют преимущественно четные, а какие не­четные химические элементы, необходимо провести сопоставление – сумма четных / на элемент к сумме нечетных / на элемент, выразив предвари­тельно содержание каждого химического элемента в относительных числах, в % от содержания в организме. Если дискриминация четных химических элементов против не­четных отсутствует, отношение сумма четных / на элемент к сумме нечетных / на элемент должно быть равно единице.

В таблице 9.2.1 представлены показатели содержания химических элементов d-блока 4го периода в скелете, печени и почках и их периоды биологического полувыведения. Здесь же в таблице 9.2.1 даны отдельно средние показатели содержания нечетных и четных химических элементов d-блока 4го периода в скелете, печени и почках и средние показатели полувыведения нечетных и четных химических элементов из организма человека в днях.

Как видно в скелете четных химических элементов содержится ~ в 2,2 раза больших количествах, чем нечетных. В печени и почках же наоборот нечетные химические элементы концентрируются ~ в 6,53 и 8 раз больших количествах, чем четные соответственно.

Выведение химических эле­ментов, имеющих четный или нечетный атомный номер, происходит с раз­личной скоростью (Соков, Л.А., 2006, с. 157-161). Период биологического полувыведения из организма (Тб) химических элементов, имеющих нечетный атомный номер, равен в днях: Sc – 30, V – 42, Мп – 17, Со – 9,5, Cu – 80; для четных химических элементов Тб равен в днях: Ti – 320, Сг – 616, Fе – 800, Ni – 667, Zn – 933 (таблица 9.2.1). Итак, химические элементы d-блока 4го периода, имеющие не­четное количество протонов в ядрах атомов, имеют среднюю скорость выве­дения из организма (Тб) 35,7 дня. Химические элементы того же блока 4 периода, имеющие четное количество протонов, покидают организм (Тб) в среднем за 672,2 дня, то есть примерно в 20 раз медленнее (таблица 9.2.1).



Таблица 9.2.1 Показатели содержания химических элементов в скелете, печени, почках, % от содержания в организме человека, и их период биологического полувыведения (Тб) в днях.


Таким образом, механизмы гомеостаза четных и нечетных химических элементов в организме человека, на примере химических элементов d-блока 4го периода, разные. Чем меньше химических элементов d-блока 4го периода содержится в скелете, тем больше их концентрируется в печени и почках, тем быстрее они покидают организм. И, наоборот, чем больше их содержится в скелете, тем меньше их концентрируется в печени и почках, тем медленнее они покидают организм. В организме человека имеются органы-концентраторы как четных, так и нечетных химических элементов. То есть, биологическая, клеточная, гомеостатическая, резервная емкость, скорость гомеостатических реакций химических элементов в организме определяется и количеством протонов в ядрах атомов химических элементов (Соков, Л.А., 2006).

Итак, кроме физического феномена неодинаковой устойчивости четно-нечетных ядер, существует, как его следствие, физический и физико-химический феномен, определяющий различное перемещение, обмен, метаболизм четно-нечетных ядер в костной и живой материи.

С помощью каких механизмов осуществляется дискриминация хими­ческих элементов, имеющих четное или нечетное количество протонов и нейтронов в яд­рах атомов?

Очевидно, существует несколько причин, определяющих скорость физико-химических процессов четно-нечетных химических элементов, участвующих в самоорганизации и функционировании объектов костной и живой материи.

Первая причина дискриминации четно-нечетных химических элементов заключается в том, что химические элементы, обладающие сходством в строении электронных оболочек, имеющие близкие значения физико-химических констант, могут перемещаться, мигрировать, накапли­ваться по-разному в том случае, если с изменением в системе, объекте количеств химических элементов изменяются физические, физико-химические, химические свойства (константы). Так, известно, что с уменьшением количества хими­ческого элемента до определенных величин, резко, в несколько раз, падает его температура плавления и кипения (научное открытие, зарегистрирован­ное в СССР в 1975 г.). Вероятно, макро- и микроколичества химических элементов обладают неодинаковой относительной плотностью, сравнитель­ной твердостью, тепло- и электропроводностью и т. п.

Химическое поведение весомых количеств химических элементов описывается обычными макрохимическими закономерностями, тогда как химическое поведение и физико-химические свойства микроколичеств химических элементов имеют ряд особенностей, связанных с их «невесомостью» (Балабуха, В.С., Фрадкин, Г.Е., 1958). Микроконцентрации химических элементов в растворе часто могут не превышать произведения растворимости – ПР, а если и превышают ПР, образуя нерастворимые соединения (гидроокиси), могут не выпадать в осадок, проходить через фильтры. Кроме того, в микроколичествах химичес­кие элементы склонны к адсорбции, причем, чем лучше растворимость, тем меньше склонность к адсорбции. Иными словами, нечетные химические элементы наделены косвенно большими миграционными способностями, чем четные химические элементы.

Четных химических элементов в некоторых тканях, органах человека, больше чем не­четных. Это можно объяснить тем, что в коже, подкожных тканях, легких, скелете концентрации четных химических элементов превышают ПР, обра­зуя «малорастворимые» соединения, надолго задерживаются в этих органах и тканях, а, следовательно, и медленно выводятся из организма. Какие причины обус­ловливают накопление нечетных химических элементов в таких органах, как головной мозг, пищеварительный тракт, печень, почки и некоторых других? Почему нечетные химические элементы покидают организм человека ~ в 20 раз быстрее, чем имеющие четный атомный номер? Почему четные и нечетные ядра атомов химических элементов имеют различные физические, физико-химические и биологические свойства?

Вторая причина дискриминации четно-нечетных химических элементов заключается в том, что не только периодический принцип формирования электронных оболочек, но и само строение ядер химических элементов определяет скорость и избирательность физико-химических процессов.

«С.А. Щукарев одним из первых утверждал, что наряду с общим законом периодичности свойств химических элементов существует много более частных законов и закономерностей, основанных также на строении атомов, и поэтому Периодический закон следует, безусловно, осознавать как принцип периодичности: «Мы все яснее понимаем, что скорее имеем закон совершенно особого типа, и даже не закон, а, скорее общий принцип периодичности, если понимать под принципом общий закон, из которого вытекают как частные случаи многочисленные обычные законы»» (Кораблева, Т.П., Корольков, Д. В., 2005, с. 5).

«Еще Э. Резерфорд предсказывал наличие ядерной периодичности и сформулировал следующий тезис: ядра с возрастанием их заряда обнаруживают периодичность строения, но поскольку при этом существуют два типа частиц (протоны и нейтроны), а не один, периодическая система ядер может оказаться гораздо более сложной, и для ее иллюстрации может понадобиться, скорее, поверхность, а не плоскость, как для периодической системы атомов. После работ М. Геппер-Майер и И. Йенсена, разработавших теорию распределения квантовых уровней в атомных ядрах с квантовыми числами, подобными квантовым числам для электронных оболочек атомов, стало возможным сопоставление ядерной и электронной (т.е. химической) периодичности» (Кораблева, Т.П., Корольков, Д.В., 2005, с. 10-11).



Итак, проиллюстрирован новый закон (физический и физико-химический феномен, определяющий различное перемещение, обмен, метаболизм четно-нечетных ядер в костной и живой материи), основанный на периодических свойствах строения ядер атомов. Этот закон, видимо, можно объяснить существованием и взаимодействием в изотопах химических элементах двух периодических структур: внутренней ядерной структуры, отражающий процессы формирования ядра атома и внешней, электронной структуры, периодический характер формирования которой определяется законами строения ядра атома. Эти структуры атома, в основном, и определяют характер самоорганизации барионной материи, ее физические, физико-химические, биологические свойства.

Несомненно, с развитием нанотехнологий, не только в биологии, медицине, но и технике, эти знания и исследования необходимы «как воздух». Это научное направление может обеспечить научно-технический прорыв и лидирующее положение не только в науке, но и в экономике современной Цивилизации….