Главная стр 1
Четно-нечетные химические элементы

Л. А. Соков

Южно-Уральский научный центр РАМН, Уральский государственный университет физической культуры, Челябинск, 454092
The even-odd chemical elements

L. A. Sokov

South-Ural Scientific Center RAMS, Ural State University of Physical Culture of Chelyabinsk, 454092, Russia
Одной из основных информационно-энергетических характеристик изотопов химических элементов является число протонов в ядрах атомов химических элементов. В 1914 году G. Oddo (цит. по [2, 3, 10]) 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. по [2, 3, 10]) нашел, что четные химические элементы в метеоритах по массе составляют 92,22 и 97,69 % металлических и каменных соответственно. «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)» ([12], с. 807).

Целью настоящей работы являлось изучение показателей обмена четно-нечетных химических элементов в системах, органах, тканях человека, живого вещества…

На примере химических элементов d-блока 4го периода изучено содержание четно-нечетных химических элементов в различных объектах. В расчетах использованы литературные и справочные данные о содержании химических элементов в живом веществе, «стандартном» человеке, геосферах планеты [2, 3, 4, 7, 10, 11]. Для того чтобы выяснить, какие органы, ткани и объекты фиксируют преимущественно четные, а какие органы, ткани и объекты фиксируют преимущественно нечетные химические элементы, провели сопоставление содержания химических элементов в абсолютных количествах: сумму четных химических элементов, пересчитанную на один элемент, отнесли к сумме нечетных химических элементов, пересчитанную на один элемент.

Кроме абсолютных, использовали отношения содержания химических элементов, предварительно выраженные в относительных показателях (в процентах). Если дискриминация четных химических элементов против нечетных химических элементов отсутствует, отношение должно быть равно единице.

Найдено, что отношение четно-нечетных химических элементов для живого вещества суши и «стандартного» человека в 20 раз больше, чем такое же отношение для океанической воды и в 2 раза больше, чем для земной коры и ее образований. Живое вещество – продукт океанической воды. И, как показывают расчеты, отношение абсолютных количеств четных к абсолютным количествам нечетных химических элементов d-блока 4го периода равно: метеориты (92) > живое вещество (69,5) > человек (54,8) > земная кора (29,5) > океаническая вода (3,2). В живом веществе происходит накопление металлов d-блока 4го периода, имеющих четное число протонов в ядрах атомов. Отношение четно-нечетных химических элементов d-блока 4го периода для живого вещества и «стандартного» человека ~ в 20 раз больше, чем такое же отношение для океанической воды и в два раза больше, чем для земной коры и ее образований.

Отношение абсолютных количеств четных к нечетным химическим элементам d-блока 4го периода равно или меньше 10 – для грудной железы, мозга; до 20 – для желудка, 12-перстной кишки, тощей, тонкой, 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 поясничных мышц, сальника; больше 70 – мышцы грудные (74), легкие (157), селезенка (225). Но это отношение абсолютных количеств (мкг/г на мкг/г сырой ткани). Как известно абсолютные количества химических элементов, от элемента к элементу меняются на порядки, поэтому в сумме ведущим может быть какой-то один химический элемент. Поэтому использовали соотношения относительных количеств химических элементов в системах, органах, тканях человека.

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.

Таким образом, в организме человека имеются органы-концентраторы как четных, так и нечетных химических элементов.

В таблице 1 представлены показатели содержания химических элементов d-блока 4го периода в скелете, печени и почках и их периоды биологического полувыведения. Здесь же в таблице 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.



Элемент

Показатель





21Sc

22Ti

23V

24Cr

25Mn

26Fe

27Co

28Ni

29Cu

30Zn

Среднее нечетное

Среднее четное

Скелет

22


47

45

57

3,5

21



60

4,2

21

18,7

41,2

Печень

18


2

10

0,6

35

9

50

5

15

3

25,6

3,92

Почки


5

0,3

7

0,3

2

0,6

2

0,3

1

0,6

3,4

0,42

Тб


30

320

42

616

17

800

9,5

667

80

933

35,7

672,2

Таблица 1. Показатели содержания четно-нечетных химических элементов в скелете, печени, почках, % от содержания в организме, и их период биологического полувыведения (Тб) в днях.


Выведение химических эле­ментов, имеющих четный или нечетный атомный номер, происходит с раз­личной скоростью ([8], 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 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 1).

Таким образом, механизмы гомеостаза четных и нечетных химических элементов, 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.

То есть, биологическая, клеточная, гомеостатическая, резервная емкость, скорость гомеостатических реакций химических элементов в организме определяется и количеством протонов в ядрах атомов химических элементов [8].

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

«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)» ([6], с. 6). Технеций, прометий, астат и франций обнаруживаются в следовых количествах в естественных условиях за счет спонтанного деления урана, актиния…([5], с. 27, 143, 180, 202).

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 элемента определяется устойчивостью его ядра. В 1930 году Р. А. Зондер устанавливает периодичность наиболее распространенных элементов через 6 номеров: O, Si, Ca, Fe и соответствующие им порядковые номера 8, 14, 20, 26. Периодичность 6, а не 8, обусловленная строением электронных оболочек, свидетельствует о ядерной периодичности [10].

А. Е. Ферсман [10] обнаружил ряд частных закономерностей соотношения четно-нечетных ядер. А. Е. Ферсман рассчитал соотношения четно-нечетных ядер в геосферах Земли, земного шара в целом и т. д. 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 с особой устойчивостью ядра. Анализируя соотношение 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)». 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» [10].

А. П. Виноградовым [4] было показано, что элементарный состав организмов связан определенным образом с атомным номером элементов. В связи с тем, что геохимическая история четных элементов отличается от нечетных, он дал отдельно кривые распределения четных и нечетных 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»… «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».

Виноградовым А. П. [4] 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. Вот что сказал о работе А. П. Виноградова В. И. Вернадский [3]: «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». Следует подчеркнуть, это «не химическая периодичность», это периодичность кларков живого вещества через шесть элементов.

Приведенный выше в этой статье найденный порядок накопления четных и нечетных химических элементов d-блока 4го периода в самых различных объектах подтверждает закономерности, обнаруженные А. П. Виноградовым по живому веществу [4].

Таким образом, помимо закона Г. Оддо, закона распространенности четно-нечетных элементов, существует закон качественно отличный от первого, закон неодинакового их перемещения. Количество четных и нечетных элементов неодинаково в таких различных объектах. Более того, правила 4, 6, 12, различные интерпретации соотношений четно-нечетных ядер (количество протонов, нейтронов, их соотношения, роль атомного веса – четное или нечетное, количество изотопов у четно-нечетных ядер и т. д.) – детализация одного и того же закона Г. Оддо. Делаются попытки объяснить с помощью этого закона как характер кривых кларков, происхождение элементов, а также и сам феномен количественной неодинаковости четно-нечетных элементов. В. И. Вернадский объясняет неодинаковую количественную распространенность четно-нечетных элементов большей рассеянностью нечетных химических элементов. Едва ли это так. В настоящее время феномен четно-нечетных элементов их неодинаковой распространенности объясняется большей устойчивостью четных ядер. То есть их создается примерно одинаковое количество. Но может быть, четных химических элементов по массе в природе создается в десятки раз больше, чем нечетных. Четные химические элементы имеют, кроме того, в несколько раз больше изотопов, чем нечетные химические элементы ([8], 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» ([9], с. 80). Это положение общепринято и сейчас.

Итак, четных химических элементов в природе примерно в 10-20 раз больше, чем нечетных, следовательно, 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.

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….

Химическое поведение весомых количеств элементов описывается обычными макрохимическими закономерностями, тогда как химическое поведение и физико-химические свойства микроколичеств элементов имеют ряд особенностей, связанных с их «невесомостью» [1]. 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, микроколичества химичес­ких элементов склонны к адсорбции, причем, чем лучше растворимость, тем меньше склонность к адсорбции. Иными словами, нечетные химические элементы наделены косвенно большими миграционными способностями, чем четные.

Четных химических элементов больше в организме человека, 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, 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 ~ в 20 раз быстрее, чем имеющие четный атомный номер?

Список литературы:

1. Балабуха В. С. Накопление радиоактивных элементов в организме и их выведение / В. С. Балабуха, Г. Е. Фрадкин. – М.: Медгиз, 1958. – 184 с.

2. Вернадский В. И. Биогеохимические очерки (1922-1932) / В. И. Вернадский. – М.: Изд-во АН СССР, 1940. – 250 с.

3. Вернадский В. И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения / В. И. Вернадский. – М.: Наука, 1965. – 338 с.

4. Виноградов А. П. Химический элементарный состав организмов и периодическая система Д.И. Менделеева / А. П. Виноградов // Природа, 1933. – № 8/9. – С. 28-36.

5. Гайсинский М. Радиохимический словарь элементов / М. Гайсинский, Ж Адлов. – М.: Атомиздат, 1968. – 256 с.

6. Кораблева Т. П. Теория периодической системы / Т. П. Кораблева, Д. В. Корольков. – СПб.: Изд-во С. – Петербургского университета, 2005. – 174 с.

7. Радиологическая защита. Рекомендации Международной комиссии по радиологической защите. Вторая публикация. Атомиздат, М. 1961. – 260 с.

8. Соков Л. А. Почечный гомеостаз химических элементов (химическая элементология) / Л. А. Соков. – Челябинск: Уралгуфк, 2006. – 180 с.

9. Тейлер Р. Дж. Происхождение химических элементов / Р. Дж.Тейлер. – М.: Изд-во «Мир», 1975. – 232 с.

10. Ферсман А. Е. Избранные труды. Т. 1-6 / А. Е. Ферсман. – М.: Изд-во АНСССР, 1952 – 1960.

11. Человек. Медико-биологические данные. Медицина, М. 1977. – 496 с.

12. Яворский Б. М. Справочник по физике / Б. М. Яворский, А. А. Детлаф. – М.: Наука, 1968. – 960 с.
Резюме

Найдены и определены три группы органов, которые: не дифференцируют химические элементы по признаку четный нечетный; накапливают больше четных химических элементов, чем нечетных; накапливают больше нечетных химических элементов. Химические элементы, имеющие нечетное число протонов, выводятся из организма ~ в 20 раз быстрее, чем имеющие четное число протонов в ядрах атомов.


Summary

Three groups of organs were found and determined. They do not differentiate chemical elements as an even-odd; they accumulate more even chemical elements than odd ones. Those chemical elements having odd protons number are mopped up from the body 20 times faster than the even number of protons inside the nuclear of atoms.





Смотрите также:
Четно-нечетные химические элементы
145kb.
Квн «Знаешь ли ты химические элементы?»
57.88kb.
Урок алгебры в 9-м классе по теме "Свойства функций. Четные и нечетные функции" Тема урока: " Свойства функций. Четные и нечетные функции"
143.95kb.
Химические элементы Количественное соотношение устойчивых и неустойчивых изотопов химических элементов
426.06kb.
Экзаменационные билеты для экзамена по химии в 8 классе. Билет №1
50.88kb.
1. Немного истории Немного об открытии химических элементов Химические элементы
184.08kb.
10. Эволюция звезд 10. Рождение звезд из газо-пылевых облаков межзвездной среды
116.26kb.
Упражнения к теме «Физические и химические явления»
33.08kb.
Закон и периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева. Закономерности изменения свойств элементов малых периодов и главных подгрупп в зависимости от атомного (порядкового) номера
418.81kb.
Задания а 11 (гиа 2012 г) Химические свойства оснований. Химические свойства кислот
100.4kb.
Выбор и обоснование метода производства 1,2 дихлорэтана Химические и физико-химические основы производства
1756.26kb.
Обобщение и систематизация знаний по подтеме «Химические реакции»
86.49kb.