Презентация по дисциплине концепции Презентация по дисциплине концепции современного естествознания современного естествознания

Шмакова Елена Шмакова Елена ЭдуардорвнаЭдуардорвна

Ст. преподаватель Ст. преподаватель кафедры кафедры

«Электроника«Электроника»»

Институт ИИБСИнститут ИИБС

для специальностей: «Финансы и кредит», для специальностей: «Финансы и кредит», «Бухгалтерский учет, анализ и аудит», «Бухгалтерский учет, анализ и аудит», «Мировая экономика»«Мировая экономика»«Структурные уровни и системная организация материи»

- понимание специфики естественнонаучного и гуманитарного компонентов культуры, ее связей с особенностями мышления;

- формирование представлений о ключевых особенностях стратегий естественнонаучного мышления;

- понимание сущности трансдисциплинарных и междисциплинарных связей и идей важнейших естественнонаучных концепций, лежащих в основе современного естествознания.

Курс «Концепций современного естествознания» является базовым для изучения технических дисциплин, экология, философии и социально-экономических наук.

Лекция 1. Системный метод и таблица Лекция 1. Системный метод и таблица элементов Менделееваэлементов Менделеева

ИсточникиИсточники- Савченко В. Н. Корифеи естествознания и их творения -

учебное пособие для студ. Вузов / В. Н. Савченко, В. П. Смагин. - Владивосток : Изд-во ВГУЭС, 2004. - 216 с.

- Прашкевич Г. М. Самые знаменитые ученые России / Г.М.Прашкевич. - М. : Вече, 2000. - 575с.

СодержаниеСодержание История открытия Сущность открытия Периодическая система химических элементов Структура периодической системы Графики R-функции электронных систем

• График R-функции систем электронных подоболочек атомов химических элементов

• График средних значений R-функции систем электронных подоболочек атомов по группам таблицы Д.И. Менделеева .

• График приращения R-функции систем электронных подоболочек атомов химических элементов.

• Графики R-функции систем электронных подоболочек атомов по группам таблицы Д.И. Менделеева

Вывод всех графиков R-функции Общие закономерности структурной организации

электронных систем атомов Заключение Рекомендуемая литература

История открытияИстория открытия

Изначальная работа была озаглавлена Изначальная работа была озаглавлена Менделеевым как «Опыт системы элементов, Менделеевым как «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом основанной на их атомном весе и химическом сходстве». По легенде, мысль о такой сходстве». По легенде, мысль о такой системе пришла к нему во сне, однако системе пришла к нему во сне, однако известно, что однажды на вопрос, как он известно, что однажды на вопрос, как он открыл периодическую систему, Менделеев открыл периодическую систему, Менделеев ответил: ответил: «Я над ней, может быть, двадцать «Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг… лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг… готово».готово».

Сущность открытияСущность открытия

Заключалась в том, что с ростом Заключалась в том, что с ростом атомной массыатомной массы химических элементов их химических элементов их свойства меняются не монотонно, а свойства меняются не монотонно, а периодически. После определённого периодически. После определённого количества разных по свойствам элементов, количества разных по свойствам элементов, расположенных по возрастанию атомного расположенных по возрастанию атомного веса, свойства начинают повторяться. веса, свойства начинают повторяться. Например, Например, натрийнатрий похож на похож на калийкалий, , неоннеон похож на похож на аргонаргон, а , а золотозолото похоже на похоже на серебросеребро и и медьмедь. Разумеется, свойства не повторяются . Разумеется, свойства не повторяются в точности, к ним добавляются и изменения.в точности, к ним добавляются и изменения.

Периодическая система Периодическая система химических элементов химических элементов

Сначала Дмитрий Иванович Менделеев Сначала Дмитрий Иванович Менделеев хотел сгруппировать все описываемые им хотел сгруппировать все описываемые им элементы по валентностям, но потом выбрал элементы по валентностям, но потом выбрал другой метод и объединил их в отдельные другой метод и объединил их в отдельные группы, исходя из сходства свойств и группы, исходя из сходства свойств и атомного веса. Размышление над этим атомного веса. Размышление над этим вопросом вплотную подвело Менделеева к вопросом вплотную подвело Менделеева к главному открытию его жизни, которое было главному открытию его жизни, которое было названо — периодическая система названо — периодическая система МенделееваМенделеева..

Периодическая система Периодическая система химических элементовхимических элементов

Таблица Менделеева — классификация Таблица Менделеева — классификация химических элементовхимических элементов, , устанавливающая зависимость различных свойств элементов от числа устанавливающая зависимость различных свойств элементов от числа протоновпротонов в в атомном ядреатомном ядре. Система является графическим выражением . Система является графическим выражением периодического законапериодического закона, установленного русским химиком , установленного русским химиком Д. И. Д. И. МенделеевымМенделеевым в в 18691869 году. Её первоначальный вариант был году. Её первоначальный вариант был разработан Д. И. Менделеевым в 1869—1871 годах и устанавливал разработан Д. И. Менделеевым в 1869—1871 годах и устанавливал зависимость свойств элементов от зависимость свойств элементов от массового числамассового числа атомов или их атомов или их атомной массыатомной массы. Всего предложено несколько сот вариантов . Всего предложено несколько сот вариантов изображения периодической системы аналитических кривых, таблиц, изображения периодической системы аналитических кривых, таблиц, геометрических фигур . геометрических фигур .

В современном варианте системы предполагается сведение В современном варианте системы предполагается сведение элементов в двухмерную таблицу, в которой каждый столбец элементов в двухмерную таблицу, в которой каждый столбец определяет основные физико-химические свойства, а строки определяет основные физико-химические свойства, а строки представляют собой периоды, в определённой мере подобные друг представляют собой периоды, в определённой мере подобные друг другу.другу.

Структура периодической Структура периодической системы.системы.

Чаще всего используются Чаще всего используются 3 варианта таблицы3 варианта таблицы: :

«короткая», «полудлинная» и «длинная». В длинном «короткая», «полудлинная» и «длинная». В длинном варианте каждый период занимает ровно одну варианте каждый период занимает ровно одну строчку. В полудлинном варианте лантаноиды и строчку. В полудлинном варианте лантаноиды и актиноиды вынесены из общей таблицы, чтобы актиноиды вынесены из общей таблицы, чтобы сделать её более компактной. В коротком варианте сделать её более компактной. В коротком варианте периоды, начиная с 4-го, занимают по 2 строчки; периоды, начиная с 4-го, занимают по 2 строчки; чтобы было меньше путаницы, символы элементов чтобы было меньше путаницы, символы элементов главных и побочных подгрупп смещены в разные главных и побочных подгрупп смещены в разные

стороны.стороны.

Периодическая таблица.Периодическая таблица.

График График RR-функции -функции электронных систем .электронных систем .

График зависимости значений График зависимости значений RR-функции от -функции от

порядкового номера элементов (рис. 2) имеет порядкового номера элементов (рис. 2) имеет периодический, в целом затухающий характер. В периодический, в целом затухающий характер. В горизонтальном направлении таблицы во всех рядах горизонтальном направлении таблицы во всех рядах наблюдается одна и та же закономерность: наблюдается одна и та же закономерность: последовательное понижение значений последовательное понижение значений RR-функции в -функции в начале ряда и повышение значений по мере начале ряда и повышение значений по мере приближения к его концу, что коррелируется с общим приближения к его концу, что коррелируется с общим характером ослабления металлических свойств характером ослабления металлических свойств химических элементов в начале периодов и химических элементов в начале периодов и усилением металлоидных свойств в их конце. усилением металлоидных свойств в их конце.

Рис. 2 - График Рис. 2 - График RR-функции систем -функции систем электронных подоболочек атомов электронных подоболочек атомов

химических элементовхимических элементов

0,5

1

1,5

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

R

Z

Ne

Ar Cu

Kr Pd

XeEu

Yb Au Rn

AmNo

График График RR-функции -функции электронных систем электронных систем

Обобщенной наглядной иллюстрацией этого Обобщенной наглядной иллюстрацией этого

является график средних значений является график средних значений RR-функции по -функции по

группам таблицы Д.И. Менделеева (рис. 3), глубокий группам таблицы Д.И. Менделеева (рис. 3), глубокий

минимум которого соответствует четвертой группе. При минимум которого соответствует четвертой группе. При

этом обращает на себя внимание тот факт, что этом обращает на себя внимание тот факт, что

типические элементы четвертой группы – углерод и типические элементы четвертой группы – углерод и

кремний – занимают главенствующее положение по кремний – занимают главенствующее положение по

разнообразию соединений с другими элементами разнообразию соединений с другими элементами

соответственно в живой и неживой природе, причем соответственно в живой и неживой природе, причем

углерод обладает минимальным значением углерод обладает минимальным значением RR-функции -функции

среди всех химических элементов.среди всех химических элементов.

Рис. 3 - График средних значений Рис. 3 - График средних значений RR--функции систем электронных подоболочек функции систем электронных подоболочек

атомов по группам таблицы Д.И. атомов по группам таблицы Д.И.

Менделеева .Менделеева .

0,7

0,8

0,9

1

1 2 3 4 5 6 7 8

Группа

RСР

График График RR-функции -функции электронных систем .электронных систем .Особый интерес представляет график Особый интерес представляет график

приращений приращений RR-функции (рис. 4), периодический -функции (рис. 4), периодический характер которого особенно отчетливо согласуется с характер которого особенно отчетливо согласуется с периодическим изменением свойств химических периодическим изменением свойств химических элементов в горизонтальном направлении элементов в горизонтальном направлении периодической таблицы: в пределах каждого ряда, периодической таблицы: в пределах каждого ряда, на всем его протяжении, значение последовательно на всем его протяжении, значение последовательно увеличивается, а при переходе в начало следующего увеличивается, а при переходе в начало следующего ряда резко падает. В связи с этим можно ряда резко падает. В связи с этим можно предположить, что величина является обобщенной предположить, что величина является обобщенной количественной характеристикой изменения свойств количественной характеристикой изменения свойств химических элементов при их последовательном химических элементов при их последовательном рассмотрении.рассмотрении.

Рис. 4 - График приращения Рис. 4 - График приращения RR-функции систем -функции систем электронных подоболочек атомов химических электронных подоболочек атомов химических

элементовэлементов..

-0,3

-0,2

-0,1

0

0,1

0,2

0,3

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Ne

Ar

Kr Xe Rn

R

Z

График График RR-функции -функции электронных систем .электронных систем .

Аналогичным образом Аналогичным образом определены значения определены значения RR-функции -функции электронных систем всех атомов электронных систем всех атомов химических элементов, которые химических элементов, которые иллюстрируются на графике, иллюстрируются на графике, представленными на рис. 5. представленными на рис. 5.

Рис. 5 - Графики Рис. 5 - Графики RR-функции систем -функции систем электронных подоболочек атомов по электронных подоболочек атомов по

группам таблицы Д.И. Менделеевагруппам таблицы Д.И. Менделеева

– номер группы1 8

0,6

0,8

1

1,2

1,4

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

5

6

7

8

Ряд

R

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1

2

3

4

Ряд

R

Вывод всех графиков Вывод всех графиков RR--функции.функции.

Таким образом, мы убедились, что Таким образом, мы убедились, что изменение свойств химических элементов, как в изменение свойств химических элементов, как в горизонтальном, так и в вертикальном горизонтальном, так и в вертикальном направлении периодической таблицы Д.И. направлении периодической таблицы Д.И. Менделеева, согласуется с изменением Менделеева, согласуется с изменением значений значений RR-функции систем электронных -функции систем электронных подоболочек их атомов. Это позволяет подоболочек их атомов. Это позволяет периодическому закону Д.И. Менделеева дать периодическому закону Д.И. Менделеева дать следующую интерпретацию: периодичность следующую интерпретацию: периодичность изменения свойств химических элементов изменения свойств химических элементов является отражением периодического является отражением периодического изменения значений изменения значений RR-функции систем -функции систем электронных подоболочек их атомов.электронных подоболочек их атомов.

Общие закономерности Общие закономерности структурной организацииструктурной организации

электронных систем атомовэлектронных систем атомов Структурную эволюцию электронных систем Структурную эволюцию электронных систем

атомов химических элементов можно представить атомов химических элементов можно представить в виде следующей цепочки явлений: в виде следующей цепочки явлений: нерасчлененная совокупность электронов нерасчлененная совокупность электронов электронные оболочки электронные подоболочки.электронные оболочки электронные подоболочки.

Объединенная совокупность электронов всех Объединенная совокупность электронов всех атомов химических элементов таблицы Д.И. атомов химических элементов таблицы Д.И. Менделеева представляет собой систему, число Менделеева представляет собой систему, число элементов (электронов) в каждой части (атоме) элементов (электронов) в каждой части (атоме) которой последовательно увеличивается на которой последовательно увеличивается на единицу. единицу.

Превращения химических элементов, Превращения химических элементов, обусловленные радиоактивным распадом ядер, обусловленные радиоактивным распадом ядер, сопровождаются изменением структуры сопровождаются изменением структуры электронных систем атомов. При этом во всех электронных систем атомов. При этом во всех естественных радиоактивных рядах распада естественных радиоактивных рядах распада наблюдается одна и та же закономерность – наблюдается одна и та же закономерность – значения значения RR-функции систем электронных -функции систем электронных подоболочек, при образовании каждого нового подоболочек, при образовании каждого нового химического элемента, последовательно химического элемента, последовательно увеличиваются, приближаясь к единице: увеличиваются, приближаясь к единице:

а) уран (0,715) радий (0,755) радон (0,782) свинец (0,783);а) уран (0,715) радий (0,755) радон (0,782) свинец (0,783);

б) торий (0,730) астат (0,779) свинец (0,783); б) торий (0,730) астат (0,779) свинец (0,783);

в) протактиний (0,718) актиний (0,742) астат (0,779) свинец (0,783).в) протактиний (0,718) актиний (0,742) астат (0,779) свинец (0,783).

ЗаключениеЗаключение

Изложенный материал свидетельствует, что с Изложенный материал свидетельствует, что с помощью аппарата синергетической теории помощью аппарата синергетической теории информации даже в такой области исследований информации даже в такой области исследований как электронные системы атомов химических как электронные системы атомов химических элементов, где все «исхожено вдоль и поперек», элементов, где все «исхожено вдоль и поперек», можно получить новые нетривиальные результаты можно получить новые нетривиальные результаты из разряда неожиданных. Это объясняется из разряда неожиданных. Это объясняется уникальностью методики оценки структурной уникальностью методики оценки структурной организации системных образований с помощью организации системных образований с помощью RR--функции, которая заключается в том, что здесь функции, которая заключается в том, что здесь впервые в качестве мер порядка и хаоса выступают впервые в качестве мер порядка и хаоса выступают различные функции – аддитивная негэнтропия и различные функции – аддитивная негэнтропия и энтропия отражения, соответственно. энтропия отражения, соответственно.

Рекомендуемая литератураРекомендуемая литература Горелов А. А. Концепции современного естествознания – Горелов А. А. Концепции современного естествознания –

учебное пособие для студ. Вузовучебное пособие для студ. Вузов. -. - М.: Юрайт-Издат, 2009. М.: Юрайт-Издат, 2009. Дубнищева Т. Я. Концепции современного естествознания Дубнищева Т. Я. Концепции современного естествознания

учебное пособие для студ. вузов – - 8-е изд.,стереотип. - М. : учебное пособие для студ. вузов – - 8-е изд.,стереотип. - М. : Академия, 2008 Академия, 2008

Карпенков С. Х. Концепции современного естествознания Карпенков С. Х. Концепции современного естествознания практикум : учебное пособие для студ. вузов – - 4-е изд., испр. практикум : учебное пособие для студ. вузов – - 4-е изд., испр. - М. : Высш. шк., 2007. - М. : Высш. шк., 2007.

Родкина Л. Р., Шмакова Е. Э. Практикум по концепциям Родкина Л. Р., Шмакова Е. Э. Практикум по концепциям современного естествознания. Ч. 1: Точное естествознание. – современного естествознания. Ч. 1: Точное естествознание. – Владивосток: Изд-во ВГУЭС, 2002Владивосток: Изд-во ВГУЭС, 2002

Родкина Л. Р., Шмакова Е. Э. Практикум по концепциям Родкина Л. Р., Шмакова Е. Э. Практикум по концепциям современного естествознания. Ч. 2: Происхождение жизни. – современного естествознания. Ч. 2: Происхождение жизни. – Владивосток: Изд-во ВГУЭС, 2003Владивосток: Изд-во ВГУЭС, 2003

Савченко В. Н., Смагин В. П. Начала современного Савченко В. Н., Смагин В. П. Начала современного естествознания: концепция и принципы: учебное пособие для естествознания: концепция и принципы: учебное пособие для гуманитар. и социал. - экон. спец. вузов и обучающихся по гуманитар. и социал. - экон. спец. вузов и обучающихся по дистанционным технологиямдистанционным технологиям.. - Ростов н/Д : Феникс, 2006. - Ростов н/Д : Феникс, 2006.

Использование материалов презентацииИспользование материалов презентации

Использование данной презентации, может осуществляться только при условии Использование данной презентации, может осуществляться только при условии соблюдения требований законов РФ об авторском праве и интеллектуальной соблюдения требований законов РФ об авторском праве и интеллектуальной собственности, а также с учетом требований настоящего Заявления.собственности, а также с учетом требований настоящего Заявления.

Презентация является собственностью авторов. Разрешается распечатывать копию Презентация является собственностью авторов. Разрешается распечатывать копию любой части презентации для личного некоммерческого использования, однако любой части презентации для личного некоммерческого использования, однако не допускается распечатывать какую-либо часть презентации с любой иной не допускается распечатывать какую-либо часть презентации с любой иной целью или по каким-либо причинам вносить изменения в любую часть целью или по каким-либо причинам вносить изменения в любую часть презентации. Использование любой части презентации в другом произведении, презентации. Использование любой части презентации в другом произведении, как в печатной, электронной, так и иной форме, а также использование любой как в печатной, электронной, так и иной форме, а также использование любой части презентации в другой презентации посредством ссылки или иным части презентации в другой презентации посредством ссылки или иным образом допускается только после получения письменного согласия авторов.образом допускается только после получения письменного согласия авторов.