9910709 Атомная геометрия (н/п)
1. ЭЛЕКТРОН
В 1988 году была определена форма электрона. С этого момента начала развиваться новая наука: классическая физика микромира. Одним из направлений этой молодой науки является атомная геометрия, которая лежит на стыке таких наук, как атомная физика, физическая химия, ядерная химия, кристаллография, биология, геометрия.
Какова же форма электрона? Электрон – это многокомпонентный электромагнитный процесс, аналогичный водовороту, только вертятся в электроне не молекулы воды, а гребни электромагнитных волн, длина которых равна 1 пм (10-6 м). Такой электромагнитный вихрь можно символически изобразить кольцом, радиус которого равен 1 А (10-10 м) и может сильно уменьшаться при сближении с атомным ядром. К примеру, в атоме водорода электрон имеет радиус 0.53 А, в атоме урана внешние электроны имеют радиус 0.5 А, а внутренние (у самого ядра) 0.005 А, т.е. в 100 раз меньше.
2. ЭЛЕКТРОННЫЕ ОБОЛОЧКИ АТОМОВ
Атомные ядра имеют размеры 1 фм (10-15 м), т.е. в 100 000 раз меньше свободного электрона. Это означает, что при взаимодействии одного электрона и одного атомного ядра последнее занимает место в центре кольца – электрона. Увеличение числа электронов в атоме приводит к различным формам и числу электронных оболочек в зависимости от заряда ядра. Наиболее устойчивыми являются оболочки, состоящие из 2, 8, 18, 32 электронов.
3. ТИПЫ ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ
При взаимодействии атомов могут возникать атомные системы – молекулы. Если молекула имеет сплошную внешнюю электронную оболочку, то говорят, что атомы связаны ковалентной связью. В этом случае существенным является магнитное притяжение электронов. Этот тип связи наиболее прочный. В высшей степени магнитное притяжение электронов проявляется в сопряженных системах атомов. Отличительной особенностью таких систем является их пленочная (обычно плоская) структура. Экзотическим вариантом сопряженной системы является структура бакибола, состоящая из 60 атомов углерода.
Если каждый атом в системе окружен индивидуальной оболочкой, то такая связь называется ионной, а образующие молекулу или кристалл заряженные атомы – ионами. В случае наличия общего заряда молекулы говорят об образовании комплекса. Особым типом химической связи является водородная связь. Ядра водорода – протоны взаимодействуют с двумя электронными оболочками соседних атомов.
4. ПРОГРАММНОЕ ФОРМИРОВАНИЕ МОЛЕКУЛ
Отличие молекул, из которых сделаны живые организмы, в том, что они изготавливаются по программе. В качестве примера рассмотрим формирование белковой молекулы. Ее основу составляет стебель, состоящий из повторяющихся групп атомов COCN, образующих так называемые пептидные связи. Группа СOCN имеет форму, позволяющую образовывать спиральную структуру (а-спираль) с особыми параметрами. Каждая следующая группа COCN в стволе белка повернута на угол 97-100 градусов, относительно предыдущей. Это приводит к гексагонально – спиральной форме белковой молекулы. Каждая группа COCN, составляющая стебель белка, дает начало "ветвям" – аминокислотным остаткам, которые, соединяясь с соседними группами COCN, и образуют гексагонально – спиральную структуру поверхности. Каждая группа COCN соединена с тремя группами COCN, расположенными "впереди" по ходу спирального стебля и автоматически с тремя группами "сзади". Каждая аминокислота имеет свою строго определенную длину, поэтому меняя по программе последовательность аминокислот, образующих и стебель, и поверхность молекул белка, можно произвольно изгибать ее ствол.
Таким образом, последовательность аминокислот (первичная структура белка) однозначно определяет форму белковой молекулы (третичная структура белка). Форма ствола, состоящего из групп COCN (вторичная структура – а-спираль) не зависит от аминокислотной последовательности, т.к. все аминокислоты образуют одинаковые пептидные связи в группе COCN.
Как же получаются разветвленные белковые структуры (четвертичные)? Существуют белки – ферменты, которые режут и соединяют неразветвленные белковые молекулы. Таким образом, можно построить органеллы клетки, в состав которых кроме белков входят и другие классы соединений, например РНК, углеводы, жиры и пр.
Мы с вами состоим не только из клеток, но и отдельных органелл, белков и даже простых молекул (например О), и даже отдельных атомов и электронов.
5. ГЕОМЕТРОДИНАМИКА "ЖИВЫХ" МОЛЕКУЛ
Существуют молекулы, которые могут выполнять и функции белков и функции генов. Это молекулы РНК. Эти молекулы настолько необычны, что вызывают нарастающий интерес ученых. Эта молекула, например, может "откусить себе хвост", нарастить свою структуру и просто плавать в воде, как рыба или кальмар.
Химическая формула, т.е. схема соединения атомов в такой молекуле известна, однако форма и устройство молекул РНК остаются загадкой. Ее разгадка, возможно, объяснит, каким образом появилась жизнь, и кто и как управляет процессом жизнедеятельности в живых клетках, из которых построены мы с вами.
Специальные вопросы атомной геометрии.Молекула "Рыба - штопор". На Рис. показана геометрическая модель молекулы глюкозы. Функциональная модель (Рис. ) позволяет провести аналогию с макрообъектами подобной геометрии. Молекула имеет вид винтовой спирали с "колючками", функцию которых выполняют ядра атомов водорода, расположенные в центрах колец - электронов молекулы в геометрически соответствующих местах. Они работают подобно иголочкам, на которые насаживаются мелкие молекулы, участвующие в тепловом движении. Рассмотрим подробнее этот процесс. Участок молекулы глюкозы показан на Рис. Если мелкая молекула ударяет со стороны, где нет протона, то ее электроны "проскальзывают" по электронам глюкозы. Если же молекула ударяет со стороны протона, то ее электроны, притягиваясь к протону и образуя временную водородную связь, как бы накалываются на протонную колючку. В результате, молекула глюкозы получает импульсы в направлениях, обратных направлениям "колючек". Глядя на функциональную модель, легко догадаться, что молекула глюкозы под действием этих ударов раскручивается и начинает ввинчиваться в среду - раствор, подобно винту Архимеда (штопору). 9910712 Расслоенные координаты спиральных структур. Картинка: третья ось декартовой системы координат проходит не через (0,0), а через (0,1). Такая система координат автоматически задает некий масштаб и опорную спираль, касательную ко всем трем координатным осям. и структуру Максвелла? Структурообразующие координаты. Сопряженные структурообразующие ортогональная и гексагональная системы координат 9910722 Рибофураноза - это, фактически, укороченная на один углеродный атом (CH ) глюкоза, т.е. винт Архимеда (в альдегидной форме). Транспортная РНК фактически является специфическим ферментом - синтезатором соответствующей кодону аминокислоты. Сама она может иметь спиральную форму винта Архимеда, за счет чего преобразовывать тепловое движение мелких молекул (H2O) в свое движение (ввинчивание в воду). Она "плывет" в питательной среде, на ходу изготавливая "свою" аминокислоту и "пристраивает" ее на рибосоме к строющемуся белку. Петля нужна для освобождения привезенной аминокислоты. 9910802 Изомаги - объекты, симметричные относительно расположения магнитных полюсов: U S U S U S Открытый фрактал (Регулярная октаэдрическая структура из спиралей, спираль из октаэдров). Что это? Система спиралей или октаэдров? Кварки U и d -аналоги изомагов? 9910803 Молекулы - синомеры (Разный химический состав, но одинаковая форма). метры Предел гипотезы 1030 Видимая вселенная=вихрал Гига 1026 Скопление 1021 Галактика мега 1018 Планета мега 109 Человек макро 100 Комар мезо 10-3 Микробы мезо 10-7 Молекула,атом микро 10-10 Атомное ядро(кварк) микро 10-15 Планкион нано 10-35 Вихрон пико 10-53 Предел гипотезы 10-60 9910810 Спираль симметрии Спираль спиральной симметрии Криволинейная симметрия Рекурсивная симметрия Пример: линия, симметричная линии, симметричной относительно линии (окружности) Тор: множество точек, симметричное относительно окружности. Электрон: процесс, симметричный относительно окружности. Кварк: процесс, симметричный винтовой спирали, симметричной относительно окружности.
http://ftp.decsy.ru/nanoworld/index.htm