Компьютер научили предсказывать химические свойства молекул — Наука

МОСКВА, 12 октября. /ТАСС/. Ученые из Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ разработали программу для определения связей и степени связи в молекулах. Эта компьютерная программа упрощает один из этапов разработки новых лекарств, сообщили в пресс-службе МФТИ. Статья опубликована в журнале Chemical Information and Modeling.

Лекарство, попав в организм человека, должно, как правило, на молекулярном уровне воздействовать на работу каких-то белков или генов, их кодирующих — того, что называют лекарственными мишенями. Например, если лекарство противовирусное, то оно должно мешать вирусам встраивать свой геном в человеческий. Тогда мишенью будет уже белок вируса. Структура белка вируса известна, и даже известно, какое место в его молекуле самое важное — сайт связывания. Если вставить в сайт связывания «затычку» в виде определенной молекулы, то белок не сможет «вживиться» в геном человека, и вирус умрет.

Для того, чтобы создать лекарство, нужно знать свойства веществ, в том числе и состояние их атомов, которые могли бы соединиться с сайтом узнавания мишени, стать «затычкой». Ученые разработали систему, которая и определяет состояния атомов в веществах, позволяя сузить область поиска веществ с сотен тысяч до всего сотни. Для этого Мария Кадукова и Сергей Грудинин из МФТИ создали систему, которую назвали Knodle. Они использовали технологии машинного обучения — дали программе множество, более 7000, примеров химических соединений с известной структурой для того, чтобы на их основе алгоритм предсказывал состояние атомов в молекулах новых лекарств.

По словам авторов, в настоящее время Knodle находится на шаг впереди подобных себе программ: он допускает всего 3,9% ошибок, тогда как ближайший конкурент 4.7%. Ученые считают, что помощью их программы, можно сузить область поиска с сотен тысяч веществ всего до сотни и значительно ускорить разработку лекарств.

Физико-химические свойства кожи и действие лечебных физических факторов

Хорошо известно, что кожа, являясь пограничным полифункциональным органом, принимает самое активное участие в жизнедеятельности организма, имеет разнообразные связи со всеми внутренними органами и системами, во многом отражает их функциональное состояние и определяет закономерности взаимодействия организма с внешней средой [1—3]. Не вызывает сомнений и важная роль кожи в физиологическом и лечебном действии физических факторов. Так, многочисленные рецепторы, заложенные в коже и трансформирующие энергию различных раздражителей в энергию нервного (рецепторного) потенциала, обеспечивают формирование рефлекторного компонента действия физиотерапевтических факторов [4, 5]. Кожа служит местом синтеза ряда биологически активных веществ (гистамин, гепарин, серотонин, цитокины, гормоны и др.), что предопределяет ее участие в гуморальном механизме действия физических методов лечения [6, 7]. Кроме того, она оказывает ограничительное влияние на распространение, поглощение и распределение энергии физических факторов, модулирует их действие на физическом и других уровнях, способствует развитию защитно-приспособительных реакций и др. [8, 9].

Предполагается, что во всех этих эффектах и реакциях кожи в отношении лечебных физических факторов важную роль играют ее физико-химические свойства. Последние могут существенно изменяться при различных физиотерапевтических воздействиях [10, 11]. Фактических же данных о влиянии физико-химических параметров кожи на действие лечебных физических факторов весьма мало, и они нередко противоречивы. Между тем эти данные могли бы способствовать управлению действием физических факторов и повышению их терапевтической эффективности, что позволяет отнести эту проблему к числу актуальных в физиотерапии. В настоящей статье обобщены важнейшие сведения, включая и собственные данные, о влиянии таких физико-химических свойств кожи, как проницаемость, электропроводность и электросопротивление, уровень рН, а также оптические свойства.

Под кожной проницаемостью понимают способность вещества диффундировать (проникать) через кожные покровы. Кожу относят к мембранам первого порядка, которые в подавляющем большинстве препятствуют прохождению ионов и пропускают нейтральные молекулы с выраженными липофильными свойствами [12].

Согласно R. Tregear, в большинстве случаев проникновение веществ через кожу происходит по закону Фика, выражаемому простой формулой [13]:

J_s=K_pΔC_s,

где: J_s — поступление (приток) вещества; К_р — константа проницаемости; ΔС_s — разность концентрации по сторонам мембраны.

Не прибегая к частным данным, в отношении общих закономерностей проникновения веществ через кожу можно констатировать следующее [10]:

1. Кожа человека, как правило, проницаема для жирорастворимых соединений и растворителей липидов, а также для ряда газообразных веществ и недиссоциированных молекул слабых кислот. Она отличается слабой проницаемостью для солей, кислот и оснований, диссоциирующих в водных растворах.

2. Вещества, молекулы которых имеют размеры более 200—300 Å, не проникают через неповрежденный эпидермис.

3. Максимальной проницаемостью обладают вещества, сочетающие растворимость в жирах с умеренной растворимостью в воде. Такие вещества, растворяясь в жирах, легко проникают в эпидермис, а затем растворяются в тканевой жидкости и поступают в более глубокие слои кожи.

4. При длительном контакте с кожей она становится проницаемой для значительно большего числа веществ. Отсюда вытекает целесообразность оставления на коже «солевого плаща» после бальнеологических процедур.

5. Если вещество преодолевает основной барьер кожи, то остальные слои эпидермиса и дерма, как правило, не оказывают существенного сопротивления его продвижению в глубину кожи.

Конкретные сведения о проникновении в кожу и через нее различных химических и лекарственных веществ приведены в ряде книг и обзоров [13—16].

Для усиления проницаемости кожи используют органические растворители и поверхностно-активные вещества (спирт, бензол, диметилсульфоксид (ДМСО), пирролидон, пропиленгликоль, хлороформ, ацетон и др.), а также физические факторы [17, 18].

Кожная проницаемость представляет большой интерес для физиотерапии, так как она во многом определяет действие и терапевтический эффект некоторых физических методов лечения, прежде всего физико-фармакологических, теплогрязелечения и бальнеотерапии.

В основе физико-фармакологических методов лежит сочетанное действие на организм физических факторов и вводимых лекарственных веществ, во многом определяющих их специфичность. Поступ-ление последних в организм зависит от дозиметрических параметров применяемого физического фактора и степени проницаемости кожи [19, 20]. Поскольку при этих методах вводится в организм сравнительно небольшое количество лекарственных веществ, то нередко прибегают к использованию химических или физических факторов, изменяющих морфофункциональное состояние и повышающих проницаемость кожи.

Так, для повышения проницаемости кожи и увеличения поступления в организм лекарственных веществ при электрофорезе в качестве растворителя применяют 25—50% ДМСО. Более того, на основе использования ДМСО предложен оригинальный метод лекарственного электрофореза — электродрегинг [21]. Отличия электродрегинга от традиционной методики электрофореза:

а) в организм вводится в 1,5—2,0 раза больше лекарственного вещества;

б) лекарственное вещество быстрее убывает из кожного депо и проявляет системное фармакотерапевтическое действие;

в) в крови лекарственное вещество находится в значительно большей концентрации [21, 22].

Высокая эффективность метода продемонстрирована у пациентов с язвенной болезнью двенадцатиперстной кишки, пиелонефритом и хроническим панкреатитом.

Предварительная обработка кожи смесью Блюра и особенно ДМСО существенно повышает эффективность введения лекарственных веществ методом электрофореза [23]. Применение ультразвука, способствующего разрыхлению кожи и повышению ее проницаемости, заметно усиливает поступление лекарственных препаратов в организм при последующем электрофорезе [24]. Результаты этих исследований легли в основу разработки такого метода, как электрофонофорез [25]. Аналогичные данные получены и в отношении индуктотермии (индуктотермоэлектрофорез) и вакуума (вакуум-электрофорез), которые способствуют повышению эффективности электрофоретического введения лекарственных препаратов в организм и созданию более высоких их концентраций в тканях [19, 26].

Накожные аппликации гиалуронидазы, спирто-эфирной смеси, ДМСО, а также локальная гальванизация, вызывающие усиление кожной проницаемости, приводят к значительному увеличению количества вводимого ультразвуком вещества и повышению эффективности лекарственного ультрафонофореза [27].

Для повышения терапевтической эффективности лазерофореза (фотофореза) лекарственных веществ предложено его сочетать с изменяющими проницаемость кожи ультразвуком (сонофотофорез) или гальванизацией (электрофотофорез). Сонофотофорез лекарственных веществ (антибиотики, фотосенсибилизаторы) успешно используется при лечении гнойных ран, атеросклероза сосудов нижних конечностей [28], а лекарственный электрофотофорез — в терапии артериальной гипертензии и атеросклеротической окклюзии периферических сосудов [29].

При применении грязелечения одним из ключевых вопросов является проницаемость кожи, так как она определяет химический компонент действия лечебных грязей. В целях увеличения проникновения через кожу химических ингредиентов (гормоноподобные вещества, аминокислоты, органические соединения и др.) при грязелечении его сочетают с физическими факторами, которые повышают кожную проницаемость и способствуют трансдермальному транспорту веществ (с ультразвуком — пелофонотерапия, с электрическим током — электрогрязелечение, с индуктотермией — индуктотермогрязелечение и др.) [30, 31]. Достижению этой цели также способствуют нагрев лечебных грязей до определенных температур (42—44

Действие бальнеологических процедур также во многом зависит от поступления в кожу и организм растворенных в ванне солей, газов и других физиологически активных веществ, которое определяется прежде всего кожной проницаемостью [30, 34]. Из ванн, согласно опубликованным данным, в организм проникают ионы йода, брома и мышьяка, сероводород, кислород, углекислый газ и др. [30, 31]. Интенсивность поступления химических веществ в кожу при бальнеологических процедурах зависит от их содержания в ванне, ее состава, активной реакции среды (рН), продолжительности воздействия, температуры воды и др. [30, 35]. Варьируя эти параметры бальнеопроцедур, можно повысить проникновение находящихся в ванне веществ через кожу и тем самым усилить действие химического фактора [31, 35]. Этому же способствует применение различных комбинированных бальнеотерапевтических процедур [30, 36].

Таким образом, из представленных данных со всей очевидностью следует, что проницаемость кожи играет существенную роль для многих физиотерапевтических методов, в механизме действия которых присутствует химический фактор. Поэтому увеличение кожной проницаемости может быть использовано для усиления специфического влияния химического компонента таких физиотерапевтических методов и повышения их эффективности. К сожалению, из-за недостаточности данных и противоречивости некоторых из них практическое применение этого подхода в физиотерапии пока ограничено.

Нормальная кожа имеет кислую реакцию: уровень ее рН колеблется от 5,0 до 6,0 [37]. Этот фактор в прошлом обозначали понятием «кислотная мантия», предполагая, что она обладает защитной функцией [38]. «Кислотная мантия» формируется за счет активной реакции всех ее слоев. Сосочковый слой дермы характеризуется слабощелочной (рН 7,6—7,4), шиповидный слой эпидермиса — слабокислой (рН 7,0—6,7), а роговой слой — кислой (рН 6,0—3,0) реакцией [15]. Кожа обладает способностью к стабилизации значений рН примерно на уровне 5,5 даже в присутствии кислот и щелочей. Обобщив точки зрения различных авторов, Н. Behrendt и М. Green [37] пришли к выводу, что кислая реакция здоровой кожи в основном обусловлена молочной кислотой, а вторичное влияние на рН кожи оказывают глутаминовая и аспарагиновая кислоты, находящиеся в поте и эпидермисе. Пирролидонкарбоксиловая кислота также считается важным компонентом, определяющим кислотность поверхности кожи [39]. Буферное состояние в коже достигается за счет системы молочная кислота/лактат, имеющей хорошую буферную емкость при рН от 4,0 до 5,0. Уровень рН является одним из основных факторов, участвующих в механизмах бактерицидности кожи [1, 15].

В свете обсуждаемой проблемы наибольший интерес представляет влияние рН кожи на ее проницаемость. Достаточно подробно этот вопрос рассмотрен в монографии Ф.И. Колпакова [14]. Имеющиеся данные позволяют отметить, что обработка кожи кислотами или щелочами в концентрациях, повреждающих эпидермальный барьер, повышает ее проницаемость для химических веществ. Степень ее повышения зависит от физико-химических свойств проникающего в кожу вещества. Если оно обладает высокой проникающей способностью, то даже незначительное изменение рН кожи может существенно повысить проницаемость для такого вещества.

Изменение рН кожи, а также рН самих лечебных сред (лечебная грязь, минеральные воды) существенно влияет на трансдермальное поступление в организм различных химических веществ [30, 31]. Весьма своеобразно изменение рН кожи сказывается на введении веществ методом электрофореза. Накожные аппликации кислоты сопровождались увеличением электрофоретического переноса в организм анионов и снижением его в отношении катионов; аппликации раствора щелочи приводили к противоположным сдвигам во введении лекарственных ионов электрическим током [23].

Влияние рН кожи на электрофорез лекарственных веществ может быть продемонстрировано в связи с существованием в ней так называемого электрофизиологического барьера [40]. Он располагается на уровне базального слоя эпидермиса и представляет собой двойной электрический слой с разнородными зарядами. Наружный слой вследствие кислой реакции имеет положительный заряд, а обращенный внутрь — отрицательный. Вследствие этого электрофизиологический барьер больше препятствует глубокому проникновению в кожу при электрофорезе катионов, чем анионов. При электроэлиминации веществ из кожи наблюдается противоположная картина. Изменение рН в зоне базального слоя эпидермиса сказывается на структуре двойного электрического слоя, что сопровождается количественными сдвигами электрофоретической проницаемости кожи [19].

рН кожи может, по-видимому, влиять и на особенности действия других физиотерапевтических методов, но фактические данные по этому вопросу в доступной литературе отсутствуют.

Значение электрических характеристик кожи для физиотерапии определяется прежде всего тем, что большинство физиотерапевтических методов (воздействий) по своей природе являются электрическими. Это предполагает их тесное взаимодействие с электрическими процессами в биологических тканях, прежде всего в кожных покровах. Применение физиотерапевтических факторов неэлектрической природы также может сопровождаться электрическими взаимодействиями за счет термо-, пьезо- и фотоэлектрического эффектов, вызывая изменения концентрации и состояния ионов, сказывающиеся на электрических свойствах кожи и других тканей [41, 42].

Принято считать, что электрические свойства кожи, в частности электропроводность и электросопротивление, позволяют судить о ее функциональном состоянии и влиянии на нее внешних и внутренних факторов [43, 44]. Электропроводность кожи весьма низкая, определяется электропроводностью эпидермиса, зависимой от его толщины и содержания в нем воды и электролитов. Повышение температуры кожи на 1 ^оС сопровождается увеличением ее электропроводности на 2% [35]. Величина электропроводности и электросопротивления кожи теснейшим образом связана с интенсивностью потоотделения и концентрацией солей в тканевой жидкости [1, 15, 35]. Чем больше выделяется пота, тем меньше электросопротивление и выше электропроводность кожи. Лишенная потовых желез кожа (при наследственной эктодермальной дисплазии) характеризуется постоянным высоким электросопротивлением. Любые фармакологические воздействия (пилокарпин, ацетилхолин, адреналин и др.), стимулирующие потоотделение, сопровождаются повышением электропроводности кожи [44]. Электропроводность кожи зависит от возраста: у детей и подростков она выше, чем у взрослых. Кожа, находящаяся в состоянии отека, пропитанная тканевой жидкостью или воспалительным экссудатом, обладает по сравнению с нормальной кожей более высокой электропроводностью [19, 35]. На нее влияет состояние нервной и эндокринной систем организма. При возбуждении нервной системы электропроводность кожи повышается, уменьшается ее сопротивление электрическому току. Весьма существенно электропроводность кожи может изменяться при гормональной терапии, хирургических вмешательствах, многих патологических процессах, повреждениях кожного покрова [13, 35, 43]. Все эти нюансы, как известно, учитываются при проведении физиотерапевтических, в особенности электролечебных, процедур.

Весь спектр факторов, влияющих на электропроводность кожи, обобщен П.П. Слынько [35] в виде диаграммы. К сожалению, конкретные сведения о влиянии перечисленных факторов на электрические свойства кожи автором не приведены. Среди названных факторов не указаны лечебные физические факторы, хотя их влияние на электропроводность кожи теоретически представляется несомненным и важным для физиотерапии. Из имеющихся данных можно указать на влияние ультрафиолетовых лучей [45], гальванического тока [19, 46], массажа и электропунктуры [47] на электрические свойства кожи. В руководствах и учебниках указывается, что такие физические факторы, как ультразвук, микроволны и магнитные поля, изменяют электропроводность кожи. В них также подчеркивается, что происходящие изменения электрических свойств кожи играют определенную роль в биофизических механизмах действия этих физических факторов [48—50].

Поскольку показатели проницаемости кожи коррелируют с величиной ее омического сопротивления, то последняя должна существенно влиять и на введение лекарственных веществ с помощью электрофореза. Это предположение во многом подтвердилось в наших исследованиях по лекарственному электрофорезу [19, 23]. Результаты их можно свести к следующим положениям:

1. Смачивание кожи водой, сопровождающееся снижением ее электросопротивления, повышало по сравнению с просушенной кожей количество вводимых постоянным током лекарственных веществ на 17—23%.

2. Обезжиривание кожи с помощью спирта или смеси Блюра, а также удаление загрязнений кожи (туалет), приводящие к уменьшению электросопротивления, достоверно повышают трансдермальное введение лекарственных веществ электрофоретическим способом.

3. Количество вводимого в организм при электрофорезе и других физико-фармакологических методах лекарственного вещества хорошо коррелирует с числом активных желез в области проведения процедур (r=0,82—0,91). Искусственно вызываемое увеличение числа функционирующих кожных желез, характеризующееся снижением электросопротивления кожи, сопровождается повышением количества вводимых электрофорезом веществ.

4. Увеличение температуры кожи приводит к уменьшению электросопротивления. Количественные исследования лекарственного электрофореза показали, что использование рабочих растворов различной температуры, оказывающих влияние на температуру кожного покрова, существенно изменяет трансдермальный транспорт лекарственных веществ гальваническим током: небольшое повышение температуры (на 0,5—1,0 °С) увеличивает его, а охлаждение и применение сильно нагретых растворов тормозит.

5. Сочетание лекарственного электрофореза с физическими факторами (индуктотермия, ультразвук, микроволны), снижающими электросопротивление кожи и повышающими ее проницаемость, способствуют введению большего количества лекарственного вещества и повышают терапевтическую эффективность метода в целом.

Можно также отметить, что состояние электрических свойств кожи в точках акупунктуры не только используется для их нахождения, но и во многом определяет выбор параметров воздействия при пунктурной физиотерапии, в особенности при электропунктуре и электроакупунктуре [51—53].

Таким образом, хотя теоретически представляется весьма значимым влияние электрических свойств кожи на механизм и особенности действия лечебных физических факторов, фактические данные об этом весьма немногочисленны. Надо полагать, что расширение таких сведений будет способствовать более осмысленному и эффективному использованию физических методов лечения в клинической медицине.

Гетерогенность внутренней структуры, а также наличие поглощающих свет веществ определяют сложные закономерности взаимодействия оптического излучения различной длины волны с кожей человека и важность ее оптических свойств в фотобиологии и фототерапии. Определению оптических параметров кожи посвящено относительно небольшое число работ. Из них следует, что отражение света слабопигментированной кожей достигает 43—55% и зависит от многих факторов (температура тела, пол, возраст, состояние кровообращения и др.). Пигментированная кожа отражает оптическое излучение на 6—8% слабее. У мужчин коэффициент отражения на 5—7% ниже, чем у женщин [54]. Учитывая важную роль отражения света, при дозиметрии фототерапевтических процедур, в частности лазеротерапии, в лазерных терапевтических аппаратах рекомендуется использовать биофотометрические насадки с нормируемыми характеристиками [55].

Охлаждение участка кожи вызывает уменьшение отражения света на 10—15% [56]. Этот эффект используется нами, например, при комбинировании хлорэтиловых блокад и ультрафиолетовых облучений у пациентов с болевыми синдромами. Нанесение на кожу различных лекарственных веществ также сопровождается изменением ее отражающей способности: в зависимости от лекарственной формы и цветности она может либо возрастать, либо снижаться [57]. Кожа является сильно рассеивающей средой, так как состоит из большого числа случайно распределенных в объеме рассеивающих центров [58, 59], размеры которых в большинстве случаев соизмеримы с длиной волны применяемых оптических излучений. Рассеяние кожей наиболее значительно в области длин волн от 600 до 1500 нм [59, 60]. Степень рассеяния света зависит также и от оптических свойств кожного покрова.

Кожа, как и другие биологические ткани, характеризуется спектральной зависимостью поглощения оптического излучения. Ею усиленно поглощаются ультрафиолетовые и близлежащие к ним лучи, а также лучи с длиной волны более 1400—2000 нм. Наименьшее поглощение света кожей наблюдается в диапазоне длин волн от 800 до 1200 нм. Этот спектральный диапазон в фотобиологии часто называют «терапевтическим окном». Оптические излучения данного диапазона могут использоваться для воздействия на более глубоко расположенные патологические очаги и внутренние органы [54, 56, 61].

Кожа содержит хромофоры, которые поглощают свет в видимой и ближней ультрафиолетовой областях. К их числу относятся витамины, флавины, флавиновые ферменты, гемоглобин, меланин, каратиноиды и др. В инфракрасной области поглощение кожи определяется в основном водой [62]. Можно отметить, что в эпидермисе наибольший коэффициент поглощения имеет меланин, а в дерме — гемоглобин и оксигемоглобин.

Характер и последствия взаимодействия оптического излучения с телом человека определяется и его проникающей способностью, которая во многом зависит от оптических свойств кожных покровов. Глубина проникновения света возрастает при переходе от ультрафиолетового излучения до видимого (оранжевого): с 0,7—0,8 до 2,5 мм, а для красного диапазона излучения соответствует уже 20—30 мм. В ближнем инфракрасном диапазоне оптического излучения проникающая способность достигает максимальных значений (60—70 мм), а затем вновь резко снижается [54, 63].

Нами совместно с физиками проведен анализ важнейших параметров кожи, влияющих на распространение в ней света (лазерного излучения) различной длины волны. К основным параметрам, которые наиболее существенно влияют на закономерности переноса света в среде и требуют учета при дозировании фототерапии, отнесены толщина эпидермиса, концентрация меланина в нем, объемная концентрация кровеносных сосудов, степень оксигенации крови и средний диаметр капилляров в зоне воздействия. По этим данным были рассчитаны значения коэффициента отражения и глубины проникновения лазерного излучения различной длины волны в нормальную и патологически измененную (витилиго, красная волчанка, отек кожи, острая рана) кожу. С учетом глубины проникновения и коэффициента отражения лазерного излучения различной длины волны были построены графики, характеризующие среднюю глубину проникновения лазерного излучения используемых в физиотерапии длин волн, и составлены таблицы поглощенных доз лазерного излучения для различных морфофункциональных состояний кожи [64]. Эти данные, вероятно, могут быть использованы для более точного дозирования лазерной терапии.

Согласно приведенным данным, изменением оптических свойств кожи и выбором длины волны можно влиять на биологическое действие и терапевтическую эффективность оптического излучения. Так, для более поверхностных воздействий (в дерматологии и косметологии) целесообразно использовать источники, работающие в ультрафиолетовой и близлежащих видимых областях спектра, для которых характерны неглубокое проникновение и хорошее поглощение. При необходимости воздействия на глубокорасположенные патологические очаги или внутренние органы, для надвенного облучения крови рекомендуется пользоваться лазерами и другими светотерапевтическими приборами, работающими в инфракрасной области спектра. При этом, вне сомнения, важно учитывать и особенности биологического действия оптических излучений различной длины волны [48].

Отражение и рассеивание света зависит от угла его падения на кожную поверхность [54]. Поэтому при проведении фототерапевтических процедур оптическое излучение следует направлять перпендикулярно к облучаемой поверхности, что обеспечивает минимальное отражение светового потока и его максимальное биологическое действие.

Для снижения отражения кожей оптического излучения можно воспользоваться охлаждением кожного покрова. Как уже отмечалось, охлаждение кожи снижает коэффициент отражения на 10—15%. Повышение температуры кожи увеличивает рассеивание света в дерме и снижает его в подкожно-жировом слое [65].

Изменить отражение кожей световых лучей и тем самым увеличить их действие можно также с помощью минеральных масел, имеющих показатель преломления от 1,46 до 1,48 [66]. Для этих целей предлагается также использовать димексид, глицерин и пропиленгликоль [67]. Применение этих просветляющих агентов хорошо себя зарекомендовало при удалении татуировок [68] и комплексной терапии красного плоского лишая [69]. Данный прием используется также и при чрескожном лазерном облучении крови.

При изучении механизмов взаимодействия света с различными компонентами тканей, а также для повышения избирательности поглощения света патологически измененными структурами клеток или тканей применяют окрашивание (тушь, метиленовая синь и др.). В клинической медицине этот подход находит все большее применение при фотохимиотерапии псориаза и некоторых пролиферативных заболеваний [70, 71].

В последние годы активно развивается антимикробная фотодинамическая терапия, основанная на фотодеструкции патогенных микроорганизмов при сочетанном воздействии красителя-сенсибилизатора и оптического излучения с длиной волны, соответствующей спектру поглощения красителя. Для широкого практического внедрения антимикробной фотодинамической терапии необходимы доступные, разрешенные к использованию сенсибилизаторы, спектральный диапазон поглощения которых соответствует спектру излучения сертифицированных фототерапевтических аппаратов на основе лазерных или светодиодных источников. Нами в качестве фотосенсибилизаторов для фотодинамической терапии изучены различные типы антимикробных лекарственных препаратов, обладающих способностью к генерации синглетного кислорода. Показано, что в качестве таких фотосенсибилизаторов могут быть использованы фурацилин, фурасол, диагиперон, а также настойка эвкалипта. Фотодинамическая терапия с применением в качестве фотосенсибилизатора указанных антибактериальных средств эффективна при лечении нейродистрофических заболеваний женских половых органов, патологий периодонта, гнойно-воспалительных заболеваний ЛОР-органов и др. [72].

При фототерапии, прежде всего при лазеротерапии и лазеропунктуре, для улучшения оптических свойств кожи (и подлежащих тканей) и повышения эффективности лечения прибегают к компрессии (дозированному давлению на кожу торцом световода или излучающей головкой). Этот прием за счет уменьшения толщины ткани и удаления крови из облучаемого участка в несколько раз увеличивает глубину проникновения оптического (лазерного) излучения [73]. Аналогичные изменения оптических свойств кожи вызывает и ее растяжение [66].

Для изменения оптических свойств кожи можно использовать воздействие лечебными физическими факторами. Ультрафиолетовое облучение кожи, например, приводит к возникновению эритемы, образованию меланина, отеку и другим эффектам, которые существенно изменяют оптические параметры кожи и сказываются на эффективности последующих физиотерапевтических, прежде всего фототерапевтических, процедур [66]. Магнитное поле, как полагают многие авторы, изменяет электростатические взаимодействия между диполями, ионами, диполями и ионами, что оказывает влияние на дифракцию и рассеивание света. Оно, снижая их в облучаемой ткани, обеспечивает на этом фоне более глубокое (на 25%) проникновение и эффективное действие лазерного облучения [48, 74]. Этот механизм, по-видимому, реализован в методе магнитолазеротерапии, который эффективнее обычной лазеротерапии при многих заболеваниях [48, 61, 74, 75]. Изменение оптических свойств кожи, по нашему мнению, во многом определяет особенности действия и эффективность и других сочетанных методов фототерапии. Дальнейшее углубленное изучение оптических свойств кожи будет содействовать оптимизации светолечебных методов и повышению их терапевтической эффективности при многих заболеваниях.

Заключение

Физико-химические свойства кожи, являющейся входными воротами при абсолютном большинстве физических методов лечения, во многом определяют закономерности отражения, распространения, проникновения и поглощения энергии физических факторов. С одной стороны, важно знать, как и какие физиотерапевтические методы влияют на физико-химические параметры кожи, чтобы использовать их для коррекции нарушений при различных заболеваниях. Сегодня имеются отдельные сведения о влиянии лечебных физических факторов на проницаемость, уровень рН, оптические и электрические свойства кожи, однако их явно недостаточно для широкого практического использования. С другой стороны, большой интерес представляет использование изменений физико-химических характеристик кожи для оптимизации физиотерапевтических процедур и повышения их эффективности. Особенно важны эти данные для сочетанных физиотерапевтических методов, при которых один физический фактор, изменяющий физико-химические свойства кожи, может существенно влиять на действие сочетаемых с ним других физиотерапевтических агентов. Имеющиеся отдельные положительные примеры использования изменений физико-химических свойств кожи (проницаемости и уровня рН для повышения эффективности физико-фармакологических методов; оптических свойств в фототерапии; электрических свойств для повышения количества вводимых лекарственных веществ с помощью электрофореза и сочетанных методов и др.) позволяют отнести данную проблему к числу актуальных для физиотерапии и считать необходимым проведение дальнейших углубленных комплексных исследований с использованием современных методов и технологий.

Дополнительная информация

Источник финансирования: поисково-аналитическая работа по подготовке статьи проведена на личные средства автора.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Сведения об авторах

Улащик Владимир Сергеевич, д.м.н., проф., академик НАНБ [Vladimir S. Ulashchik, MD, PhD, Professor]; адрес: Республика Беларусь, 220072, Минск, проспект Победителей, 47 [address: 47 Pobediteley prosp., 220072 Minsk, Republic of Belarus]; ORCID: http://orcid.org/0000-0002-0593-8861; eLibrary SPIN: 8293-5162; e-mail: [email protected]

Физические и химические свойства полимерных материалов, мембран

Как легко определять свойства элементов и их соединений — Российская газета

Не так уж часто удается написать заметку о том, что не просто войдет в школьные учебники будущего, а станет одной из базовых картинок-иллюстраций. Химики из Сколковского института науки и технологий Артем Оганов и Захед Алахъяри придумали и рассчитали, как расположить химические элементы в порядке постепенного изменения их химических свойств. Такая последовательность удобнее, чем таблица Менделеева, для предсказания твердости, стабильности, намагниченности и других свойств элементов и их соединений. О том, как было сделано и что значит это отрытые, «Коту» рассказал профессор Сколтеха Артем Оганов.

Артем Оганов — кристаллограф-теоретик, создатель ряда новых материалов, а главное, методов, которые позволяют открывать новые материалы. Решил считавшуюся нерешаемой задачу предсказания кристаллической структуры вещества на основе его химического состава. Создал программу USPEX, способную предсказывать устойчивые химические соединения по набору исходных элементов. Один из самых цитируемых в мире ученых.

Я хорошо помню, как мне пришло в голову решение этой задачи. Мы с семьей садились в самолет. У меня четверо детей, и все они расположились у меня на голове и прочих частях тела и к тому же продолжали непрерывно двигаться. Опытные родители знают, что сопротивляться этому бессмысленно, а беспокоиться неразумно. Поэтому мой мозг перестал метаться, анализируя внешние сигналы, и застыл, сфокусировавшись в одной точке. Точка эта оказалась на спинке впередистоящего кресла. Там-то и начал проступать основной график будущей работы. Я вдруг увидел, что элементы таблицы Менделеева не размазаны равномерно в пространстве своих свойств, а, как звезды в Галактике, расположены более-менее на плоскости.

Эта проблема волновала меня последние 15 лет. В 1984 году британский физик Дэвид Петтифор опубликовал работу, в которой ввел понятие менделеевских чисел, — с их помощью он сгруппировал элементы в порядке изменения их химических свойств. В таблице Менделеева свойства элементов меняются скачками. Так, после самого химически активного неметалла фтора идет инертный неон, а сразу за ним — активнейший металл натрий. Можно ли найти вариант, при котором рядом бы стояли похожие по свойствам элементы?

Петтифор предложил решение — выстроил элементы в некоторой последовательности, приписав им некие числа Менделеева. Но как приписал, не объяснил. И тем более не объяснил, какой у них физический смысл. Эти числа не расчет, а произвол, хотя и основанный на наблюдениях за свойствами бинарных соединений — веществ, состоящих из двух разных атомов. Скажем, если NaCl и KCl похожи, то и натрий с калием должны стоять рядом. Все это время ученые модифицировали и улучшали менделеевские числа, но что это такое, так никто и не объяснил.

У химических элементов есть разные характеристики, которые влияют на их свойства. Прежде всего размер атома (его радиус), валентность, поляризуемость*, электроотрицательность**. Но валентность — параметр непостоянный, у разных элементов могут быть разные валентности, а мы неоднократно открывали химические соединения, которые с точки зрения привычных представлений о валентности не могли бы существовать. Но существуют. Поляризуемость очень сильно коррелирует с электроотрицательностью.

^{*Поляризуемость — способность атома или молекулы становиться электрически полярными во внешнем электромагнитном поле. Поляризуемость показывает, насколько легко может возникнуть заряженная частица (ион) или новая химическая связь.}

^{**Электроотрицательность — способность атома оттягивать электроны других атомов в химических соединениях. Самая высокая степень электроотрицательности у галогенов и сильных окислителей (F, O, N, Cl), низкая — у активных металлов (Li, Na, K).}

Получается, что для определения фундаментальных свойств атомов можно использовать только атомный радиус и электроотрицательность. И если по оси Х — радиус, а по оси Y — электроотрицательность, мы получаем плоскость, на которой сильно вытянутым облаком располагаются элементы. Внутри этого облака, воспользовавшись несложным математическим приемом, можно провести линию, вдоль которой элементы встанут в порядке максимально плавного изменения свойств.

Так мы открыли физический и химический смысл менделеевских чисел: это наилучшее представление всех химических свойств атома одним числом. Но мы предложили не только объяснение, но и улучшенную версию чисел Менделеева, в которой нет места субъективности — только расчеты на основе фундаментальных характеристик атомов. Мы назвали это «Универсальной последовательностью элементов», по-английски Universal Sequence Of Elements, сокращенно USE. И действительно, наша последовательность удобна в применении: она предсказывает свойства химических соединений лучше, чем петтифоровские менделеевские числа и их позднейшие модификации.

Если расположить элементы на осях, то на плоскости будут бинарные соединения — молекулы и кристаллы, состоящие из двух типов атомов. Мы обнаружили, что на этом поле — его можно назвать химическим пространством — возникают области соединений с близкими свойствами, например твердостью кристаллов, магнетизмом, энергией связи. Известно, например, что алмаз, состоящий только из углерода, — самый твердый из кристаллов. А как искать другие твердые вещества? По соседству с алмазом в его химическом пространстве.

Улучшенные менделеевские числа помогут находить новые соединения с полезными свойствами и смогут прояснить некоторые вопросы, связанные с привычной таблицей Менделеева. Например, уже сейчас можно ставить точку в споре, где должен находиться водород: над литием или над фтором. Согласно менделеевским числам, водород ближе к галогенам, чем к щелочным металлам.

Ссылка: Zahed Allahyari and Artem R. Oganov, Nonempirical Definition of the Mendeleev Numbers: Organizing the Chemical Space: J. Phys. Chem. C 2020, 124, 43, 23867-23878.

Универсальная последовательность элементов (USE)

Журнал «Кот Шрёдингера»

Как вычисляются числа Менделеева

Универсальная последовательность элементов определяется их проекцией на линию, обозначенную синим цветом. Журнал «Кот Шрёдингера»

Физико-химические свойства и методы количественного определения гиалуроновой кислоты (обзор) | Амандусова

1. Сигаева Н. Н., Колесов С. В., Назаров П. В., Вильданова Р. Р. Химическая модификация гиалуроновой кислоты и ее применение в медицине. Вестник Башкирского университета. 2012;17(3):1220–1241.

2. Uddin Md. S., Mamun A. A., Kabir Md. T., Setu J. R., Zaman S., Begum Y., Amran Md. S. Quality Control Tests for Ophthalmic Pharmaceuticals: Pharmacopoeial Standards and Specifications. Journal of Advances in Medical and Pharmaceutical Sciences. 2017;14(2):1–17. DOI: 10.9734/JAMPS/2017/33924.

3. Егоров Е. А. Гиалуроновая кислота: применение в офтальмологии и терапии синдрома «сухого глаза». РМЖ. Клиническая Офтальмология. 2013;2:71–73.

4. Tan S. W., Johns M. R., Greenfield P. F. Hyaluronic acid – a versatile biopolymer. Aust. J. Biotechnol. 1990;4(1):38–43.

5. Meyer K., Palmer J. W. The polysaccharide of the vitreous humor. J. Biol. Chem. 1934;107:629–634.

6. Necas J., Bartosikova L., Brauner P., Kolar J. Hyaluronic acid (hyaluronan): a review. Veterinarni Medicina. 2008;53:397–411. DOI: 10.17221/1930-VETMED.

7. Liao Y.-H., Jones S. A., Forbes B., Martin G. P., Brown M. B. Hyaluronan: Pharmaceutical Characterization and Drug Delivery. Drug Delivery. 2005;12:327–342. DOI: 10.1080/10717540590952555.

8. Хабаров В. К вопросу о концентрации гиалуроновой кислоты в препаратах для биоревитализации. Эстетическая медицина. 2015;14(1):3–6.

9. Ruckmani K., Shaikh S. Z., Pavne K., Aamer K., Javed A. A New Simple and Rapid Method for the Determination of Sodium Hyaluronate in Active Pharmaceutical Ingredient and Ophthalmic Formulations by DP5 Photorode. World Journal of Analytical Chemistry. 2014;2(2):15– 22. DOI: 10.12691/wjac-2-2-1.

10. Niu X. L., Sun W., Jiao K. Voltammetric determination of hyaluronic acid based on its interaction with phenosafranine. Russian Journal of Electrochemistry. 2009;45:902–907. DOI: 10.1134/s1023193509080102.

11. Kakehi K., Hayase S., Oda Y., Honda S. High-perfomance capillary electrophoresis of hyaluronic acid: determination of its amount and molecucular mass. Journal of Chromatography A. 1997;768(2):295– 305. DOI: 10.1016/s0021-9673(96)01095-3.

12. Gp-sec/malls Analysis of Hyaluronic Acid. Available at: http://www.chromatographyonline.com/gpcsec-malls-analysis-hyaluronicacid-0. Accessed: 01.03.2019.

13. Ruckmania K., Shaikhan S. Z., Khalilb P., Muneerab M. S., Thusleemb O. A. Determination of sodium hyaluronate in pharmaceutical formulations by HPLC–UV. Journal of Pharmaceutical Analysis. 2013;3(5):324–329. DOI: 10.1016/j.jpha.2013.02.001.

14. Arnold K., Servaty R., Schiller J., Binder H. Hydration of polymeric components of cartilage – an infrared spectroscopic study on hyaluronic acid and chondroitin sulfate. International Journal of Biological Macromolecules. 2001;28(2):121–127. DOI: 10.1016/s0141-8130(00)00161-6.

15. Pepeliaev S., Hrudíkova R., Jilkova J., Pavlik J., Smirnou D., Cerny Z., Franke L. Colorimetric enzyme-coupled assay for hyaluronic acid determination in complex samples. European Polymer Journal. 2017;94:460–470. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2017.07.036.

Клинический анализ мочи (физико-химические свойства + микроскопия) на автоматическом анализаторе IRIS

Краткое описание:

Моча является важным продуктом метаболизма и отражает работу почек, состояние обмена веществ, крови и мочевыводящих путей. Клинический анализ мочи — исследование, которое входят в перечень ежегодного профилактического осмотра детей и взрослых, назначается при наличии любых жалоб на состояние здоровья и является основным анализом для диагностики болезней почек и мочевыводящих путей. Анализ представляет собой определение общих и физико-химических свойств мочи, а также количественный подсчет мочевых частиц, составляющих мочевой осадок: клеточных элементов, цилиндров и солей.
Определяемые параметры:

Физико-химические свойства:

-глюкоза
-белок
-билирубин
-уробилиноген
-рн
-эритроциты (реакция на гемоглобин)
-кетоны
-нитриты
-лейкоциты (реакция на эстеразу)
-прозрачность
удельный вес
-цвет
-аскорбиновая кислота

Микроскопия:

-эритроциты
-лейкоциты
-скопления лейкоцитов
-бактерии
-дрожжи (почкующиеся, гифовые)
-эпителий (плоский, переходный, почечный)
-слизь
-сперматозоиды
-трихомонады
-цилиндры (гиалиновые, эпителиальные, лейкоцитарные, эритроцитарные, гранулярные, клеточные, широкие, жировые, восковые)
-кристаллы

Подготовка к исследованию:

Сбор мочи производится в домашних условиях, до назначения  противомикробных препаратов либо не ранее чем через 10-14 дней после их отмены. Перед исследованием мочи не рекомендуется употребление алкоголя, острой и соленой пищи, а также пищевых продуктов, изменяющих цвет мочи, по мере возможности исключить прием мочегонных средств (согласовать с лечащим врачом).
Перед сбором необходим тщательный туалет наружных половых органов. На исследование собирается первая утренняя порция мочи, выделенная сразу после сна. Первые 5 мл мочи спускаются в унитаз, вся последующая выделенная моча подлежит сбору. Для сбора и транспортировки мочи необходимо использовать только стерильный одноразовый контейнер.

ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖЕЛЧИ ПОСЛЕ ХОЛЕЦИСТЭКТОМИИ ПО ПОВОДУ ЖЕЛЧНОКАМЕННОЙ БОЛЕЗНИ | Вахрушев

1. Вахрушев Я.М., Хохлачева Н.А., Горбунов А.Ю. Желчнокаменная болезнь (эпидемиология, ранняя диагностика, диспансеризация). Ижевск: Типография УДГУ. 2014; 132 с. Vakhrushev Ya.M., Khokhlacheva N.A, Gorbunov A.Yu. Gallstone disease (epidemiology, early diagnosis, clinical examination). Izhevsk: Printing house of UdSU. 2014; 132 р. [In Russian].

2. Вахрушев Я.М., Горбунов А.Ю., Тронина Д.В., Хохлачева Н.А. Желчнокаменная болезнь как возможное проявление системной патологии органов пищеварения. Терапевтический архив. 2015; 2: 54-58. DOI: 10.17116/terarkh301587254-58 Vakhrushev Ya.M., Gorbunov A.Yu., Tronina D.V., Khokhacheva N.A. Gallstone disease as a possible manifestation of the systemic pathology of the digestive system. Therapeutic archive. 2015; 2: 54-58 [In Russian]. DOI: 10.17116/terarkh301587254-58

3. Григорьева И.Н., Малютина С.К., Воевода М.И. Роль гиперлипидемии при желчнокаменной болезни. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология.2010;4:64-68. Grigoryeva I.N., Malyutina S.K., Voevoda M.I. The role of hyperlipidemia in cholelithiasis. Experimental and clinical gastroenterology. 2010; 4: 64-68 [In Russian].

4. Ильченко А.А. Болезни желчного пузыря и желчных путей. Руководство для врачей. Москва: МИА, 2011; 880 с. Ilchenko A.A. Diseases of the gallbladder and biliary tract. A guide for doctors. Moscow: MIA. 2011; 880 р. [In Russian].

5. Селезнева Э.Я., Быстровская Е.В., Орлова Ю.Н. и др. Алгоритм диагностики и лечения желчнокаменной болезни. Российский медицинский журнал. 2015; 23 (13):730-737. Selezneva E.Ya., Bystrovskaya E.V., Orlova Yu.N. et al. Algorithm of diagnosis and treatment of cholelithiasis. Russian medical journal. 2015; 23 (13): 730-737 [In Russian].

6. Быстровская Е.В. Постхолецистэктомический синдром: патогенетические и терапевтические аспекты проблемы. Медицинский совет. 2012; 2: 83-87. Bystrovskaya E.V. Postcholecystectomy syndrome: pathogenetic and therapeutic aspects of the problem. Medical advice. 2012; 2: 83-87 [In Russian].

7. Вахрушев Я.М., Горбунов А.Ю. Сравнительная оценка различных способов консервативной терапии больных ранней стадией желчнокаменной болезни. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2013; 6: 7-10. Vakhrushev Yа.M., Gorbunov A.Yu. Comparative evaluation of various methods of conservative therapy in patients with early stage of cholelithiasis. Experimental and clinical gastroenterology. 2013; 6: 7-10 [In Russian].

8. Kimura Т., Yonekura Т., Yamauchi К. Laparoscopic treatment of gallbladder volvulus: a pediatric case report and literature review. Journal of Laparoendoscopic and Advanced Surgical Techniques. 2008; 18 (2): 330-334 [In Russian].

9. Шкляев А.Е., Малахова И.Г. Летальные исходы от патологии органов пищеварения в ЛПУ Удмуртской Республики: анализ за 2005-2010 годы. Здоровье, демография, экология финно-угорских народов. 2012; 1: 33-36. Shklyaev A.E., Malakhova I.G. Lethal outcomes from the pathology of the digestive system in the LPU of the Udmurt Republic: analysis for 2005-2010. Health, demography, ecology of Finno-Ugric peoples. 2012; 1: 33-36 [In Russian].

10. Хохлачева Н.А., Сучкова Е.В., Вахрушев Я.М. Совершенствование организации и проведения диспансеризации пациентов с желчнокаменной болезнью. Здоровье, демография, экология финно-угорских народов. 2013; 4: 42-46. Khokhlacheva NA, Suchkova EV, Vakhrushev Ya.M. Improvement of the organization and conduct of clinical examination of patients with cholelithiasis. Health, demography, ecology of Finno-Ugric peoples. 2013; 4: 42-46 [In Russian].

11. Лукашевич А.П., Сучкова Е.В., Хохлачева Н.А., Горбунов А.Ю. Прогнозирование развития желчнокаменной болезни у пациентов с патологией гепатобилиарной системы. Практическая медицина. 2015; 7(92): 115-119. Lukashevich A.P., Suchkova E.V., Khokhacheva N.A., Gorbunov A. Yu. Predicting the development of cholelithiasis in patients with pathology of the hepatobiliary system. Practical medicine. 2015; 7 (92): 115-119 [In Russian].

12. Мирошниченко В.П., Громашевская Л.Л., Касаткина М.Г. и др. Определение содержания желчных кислот и холестерина в желчи. Лабораторное дело. 1978; 3: 149-153. Miroshnichenko V.P., Gromashevskaya L.L., Kasatkina M.G. et al. The determination of the content of bile acids and cholesterol in bile. Laboratory work. 1978; 3: 149-153 [In Russian].

13. Вахрушев Я.М., Лукашевич А.П., Горбунов А.Ю. и др. Интестинальные механизмы в нарушении энтерогепатической циркуляции желчных кислот при желчнокаменной болезни. Вестник Российской академии медицинских наук. 2017; 2: 105-111. Vakhrushev Ya.M., Lukashevich A.P., Gorbunov A.Yu. et al. Integinal mechanisms in the violation of enterohepatic circulation of fatty acids in cholelithiasis. Bulletin of the Russian Academy of Medical Sciences. 2017; 2: 105-111 [In Russian].

14. Скорняков В.И., Саяпин А.В., Кожемякин Л.А. Метод определения сиаловых кислот. Лабораторное дело.1989; 2: 32-34. Skornyakov V.I., Sayapin A.V., Kozhemyakin L.A. Method for the determination of sialic acids. Laboratory affair.1989; 2: 32-34 [In Russian].

15. Вахрушев Я.М., Хохлачева Н.А., Сучкова Е.В. и др. Влияние холецистэктомии на течение желчнокаменной болезни. Здоровье, демография, экология финно-угорских народов. 2016; 2: 39-43. Vakhrushev Ya.M., Khokhlacheva N.A, Suchkova E.V. et al. Effect of cholecystectomy on the course of cholelithiasis. Health, demography, ecology of Finno-Ugric peoples. 2016; 2: 39-43 [In Russian].

16. Вахрушев Я.М., Хохлачева Н.А. Желчнокаменная болезнь: эпидемиология, факторы риска, особенности клинического течения, профилактика. Архивъ внутренней медицины. 2016; 3(29): 30-35. Vakhrushev Ya.M., Khokhacheva N.A. Gallstone disease: epidemiology, risk factors, features of the clinical course, prevention. Archive of internal medicine. 2016; 3 (29): 30-35 [In Russian].

17. Иванченкова Р.А., Егоров А В., Леонович А Е. и др. Инновации в диагностике и лечении желчнокаменной болезни. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2012; 4: 66-73. Ivanchenkova R.A., Egorov A.V., Leonovich A.E. et al. Innovations in the diagnosis and treatment of cholelithiasis. Experimental and clinical gastroenterology. 2012; 4: 66-73 [In Russian].

18. Бузоверя М.Э., Щербак Ю.П., Шишпор И.В. и др. Микроструктурный анализ биологических жидкостей. Журнал технической физики. 2012; 82 (7): 123-128 [In Russian]. Buzoverya M.E., Shcherbak Yu.P., Shishpor I.V. et al. Microstructural analysis of biological fluids. Journal of Technical Physics. 2012; 82 (7): 123-128 [In Russian].

19. Вахрушев Я.М., Хохлачева Н.А., Сучкова Е.В., Пенкина И.А. Влияние холецистэктомии на течение желчнокаменной болезни. Здоровье, демография, экология финно-угорских народов. 2016; 2: 39-43. Vakhrushev Ya.M., Khokhacheva N.A., Suchkova E.V., Penkina I.A. Effect of cholecystectomy on the course of cholelithiasis. Health, demography, ecology of Finno-Ugric peoples. 2016; 2: 39-43 [In Russian].

20. Неронов Б.А., Максимов Б.А., Чернышев А.Л. и др. Нарушение внешнесекреторной функции печени у больных, перенесших холецистэктомию. Дневник казанской медицинской школы. 2013; 2 (2): 23-27. Neronov B.A., Maksimov B.A., Chernyshev A.L. et al. Violation of the exocrine function of the liver in patients who underwent cholecystectomy. Diary of the Kazan Medical School. 2013; 2 (2): 23-27 [In Russian].

21. Фирсова ВГ., Паршиков В.В., Кукош М.В. Желчнокаменная болезнь: возможности дифференцированного подхода к лечению и нерешенные вопросы. Медицинский альманах. 2011; 2: 78-82. Firsova VG., Parshikov VV, Kukosh MV Gallstone disease: the possibilities of a differentiated approach to treatment and unresolved issues. Medical almanac. 2011; 2: 78-82 [In Russian].

1.3 Физические и химические свойства — Химия 2e

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Определять свойства и изменения вещества как физические или химические
• Определять свойства материи как экстенсивные или интенсивные

Характеристики, которые отличают одно вещество от другого, называются свойствами. Физическое свойство — это характеристика вещества, не связанная с изменением его химического состава.Знакомые примеры физических свойств включают плотность, цвет, твердость, точки плавления и кипения, а также электропроводность. Некоторые физические свойства, такие как плотность и цвет, можно наблюдать без изменения физического состояния вещества. Другие физические свойства, такие как температура плавления железа или температура замерзания воды, можно наблюдать только по мере того, как материя претерпевает физические изменения. Физическое изменение — это изменение состояния или свойств материи без какого-либо сопутствующего изменения химической идентичности веществ, содержащихся в материи.Физические изменения наблюдаются при плавлении воска, при растворении сахара в кофе и при конденсации пара в жидкую воду (рис. 1.18). Другие примеры физических изменений включают намагничивание и размагничивание металлов (как это делается с обычными противоугонными бирками) и измельчение твердых частиц в порошки (которые иногда могут приводить к заметным изменениям цвета). В каждом из этих примеров происходит изменение физического состояния, формы или свойств вещества, но не изменяется его химический состав.

Рис. 1.18 (a) Воск претерпевает физические изменения, когда твердый воск нагревается и образует жидкий воск. (б) Конденсация пара внутри кастрюли — это физическое изменение, поскольку водяной пар превращается в жидкую воду. (кредит а: модификация работы «95jb14» / Wikimedia Commons; кредит б: модификация работы «mjneuby» / Flickr)

Превращение одного типа материи в другой (или невозможность изменения) является химическим имущество. Примеры химических свойств включают воспламеняемость, токсичность, кислотность и многие другие типы реакционной способности.Железо, например, соединяется с кислородом в присутствии воды с образованием ржавчины; хром не окисляется (рис. 1.19). Нитроглицерин очень опасен, потому что легко взрывается; неон почти не представляет опасности, потому что он очень инертен.

Рис. 1.19 (a) Одно из химических свойств железа — то, что оно ржавеет; (б) одно из химических свойств хрома состоит в том, что это не так. (кредит а: модификация работы Тони Хисгетта; кредит б: модификация работы «Атома» / Wikimedia Commons)

Химическое изменение всегда производит один или несколько типов материи, которые отличаются от материи, существовавшей до изменения.Образование ржавчины — это химическое изменение, потому что ржавчина — это другой тип вещества, чем железо, кислород и вода, присутствовавшие до образования ржавчины. Взрыв нитроглицерина — это химическое изменение, потому что образующиеся газы представляют собой вещества, очень отличающиеся от исходного вещества. Другие примеры химических изменений включают реакции, которые проводятся в лаборатории (например, взаимодействие меди с азотной кислотой), все формы горения (горения) и приготовление, переваривание или гниение пищи (Рисунок 1.20).

Рис. 1.20 (a) Медь и азотная кислота претерпевают химические изменения с образованием нитрата меди и коричневого газообразного диоксида азота. (b) Во время горения спички целлюлоза в спичке и кислород воздуха подвергаются химическому изменению с образованием диоксида углерода и водяного пара. (c) Приготовление красного мяса вызывает ряд химических изменений, включая окисление железа в миоглобине, что приводит к знакомому изменению цвета с красного на коричневый. (г) Банан становится коричневым — это химическое изменение, связанное с образованием новых, более темных (и менее вкусных) веществ.(кредит b: модификация работы Джеффа Тернера; кредит c: модификация работы Глории Кабада-Леман; кредит d: модификация работы Роберто Верцо)

Свойства материи делятся на две категории. Если свойство зависит от количества присутствующего вещества, это обширное свойство. Масса и объем вещества являются примерами обширных свойств; например, галлон молока имеет большую массу, чем чашка молока. Стоимость обширной собственности прямо пропорциональна количеству рассматриваемого вещества.Если свойство образца материи не зависит от количества присутствующего вещества, это интенсивное свойство. Температура — это пример интенсивного свойства. Если галлон и чашка молока имеют температуру 20 ° C (комнатная температура), при их объединении температура остается на уровне 20 ° C. В качестве другого примера рассмотрим различные, но взаимосвязанные свойства тепла и температуры. Брызги горячего кулинарного масла на руку вызывают кратковременный небольшой дискомфорт, тогда как горшок с горячим маслом вызывает серьезные ожоги.И капля, и горшок с маслом имеют одинаковую температуру (интенсивное свойство), но горшок явно содержит гораздо больше тепла (экстенсивное свойство).

Химия в повседневной жизни

Опасный алмаз

Возможно, вы видели символ, показанный на рис. 1.21, на контейнерах с химическими веществами в лаборатории или на рабочем месте. Этот алмаз с химической опасностью, который иногда называют «огненным алмазом» или «опасным алмазом», дает ценную информацию, которая кратко описывает различные опасности, о которых следует помнить при работе с определенным веществом.

Рис. 1.21. Алмазный алмаз Национального агентства противопожарной защиты (NFPA) обобщает основные опасности химического вещества.

Национальное агентство противопожарной защиты (NFPA) 704 Система идентификации опасностей была разработана NFPA для предоставления информации о безопасности определенных веществ. Система детализирует воспламеняемость, реактивность, здоровье и другие опасности. Верхний (красный) ромб внутри общего символа ромба указывает уровень пожарной опасности (диапазон температур для точки вспышки).Синий (левый) ромб указывает на степень опасности для здоровья. Желтый (правый) ромб указывает на опасность реакционной способности, например, насколько легко вещество подвергнется детонации или сильному химическому изменению. Белый (нижний) ромб указывает на особые опасности, например, если он является окислителем (который позволяет веществу гореть в отсутствие воздуха / кислорода), вступает в необычную или опасную реакцию с водой, является коррозионным, кислотным, щелочным, биологическая опасность, радиоактивность и т. д. Каждая опасность оценивается по шкале от 0 до 4, где 0 означает отсутствие опасности, а 4 — чрезвычайно опасную.

Хотя многие элементы сильно различаются по своим химическим и физическим свойствам, некоторые элементы обладают схожими свойствами. Например, многие элементы хорошо проводят тепло и электричество, а другие плохо проводят. Эти свойства можно использовать для сортировки элементов по трем классам: металлы (элементы с хорошей проводимостью), неметаллы (элементы с плохой проводимостью) и металлоиды (элементы с промежуточной проводимостью).

Периодическая таблица — это таблица элементов, в которой элементы с похожими свойствами расположены близко друг к другу (рисунок 1.22). Вы узнаете больше о таблице Менделеева, продолжая изучать химию.

Рис. 1.22 Периодическая таблица показывает, как элементы могут быть сгруппированы в соответствии с определенными схожими свойствами. Обратите внимание, что цвет фона указывает, является ли элемент металлом, металлоидом или неметаллом, тогда как цвет символа элемента указывает, является ли элемент твердым, жидким или газообразным.

Физические и химические свойства вещества

1.5: Физические и химические свойства вещества

Характеристики, позволяющие отличить одно вещество от другого, называются свойствами.

Физические свойства вещества

Физическое свойство — это характеристика вещества, не связанная с изменением его химического состава. Знакомые примеры физических свойств включают плотность, цвет, твердость, точки плавления и кипения, а также электропроводность. Мы можем наблюдать некоторые физические свойства, такие как плотность и цвет, без изменения физического состояния наблюдаемой материи. Другие физические свойства, такие как температура плавления железа или температура замерзания воды, можно наблюдать только по мере того, как материя претерпевает физические изменения.

Физическое изменение — это изменение состояния или свойств материи без какого-либо сопутствующего изменения ее химического состава (идентичности веществ, содержащихся в материи). Мы наблюдаем физические изменения, когда, например, воск плавится, сахар растворяется в кофе, а пар конденсируется в жидкую воду. Другие примеры физических изменений включают намагничивание и размагничивание металлов (как это делается с обычными защитными бирками от кражи) и измельчение твердых тел в порошки. В каждом из этих примеров происходит изменение физического состояния, формы или свойств вещества, но не изменяется его химический состав.

Химические свойства вещества

Превращение одного типа материи в другой (или невозможность изменения) является химическим свойством. Примеры химических свойств включают воспламеняемость, токсичность, кислотность, реакционную способность (многие типы) и теплоту сгорания. Железо, например, соединяется с кислородом в присутствии воды с образованием ржавчины; хром не окисляется. Нитроглицерин очень опасен, потому что легко взрывается; неон почти не представляет опасности, потому что он очень инертен.

Чтобы определить химическое свойство, мы ищем химическое изменение. Химическое изменение всегда производит один или несколько типов материи, которые отличаются от материи, существовавшей до изменения. Образование ржавчины — это химическое изменение, потому что ржавчина — это другой тип вещества, чем железо, кислород и вода, присутствовавшие до образования ржавчины. Взрыв нитроглицерина — это химическое изменение, потому что образующиеся газы представляют собой вещества, очень отличающиеся от исходного вещества. Другие примеры химических изменений включают реакции, которые проводятся в лаборатории (например, взаимодействие меди с азотной кислотой), все формы горения (горения), созревание фруктов и приготовление, переваривание или гниение пищи.

Этот текст адаптирован из Openstax, Chemistry 2e, раздел 1.3: Физические и химические свойства.

1.3 Физические и химические свойства — химия

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Определять свойства и изменения вещества как физические или химические
• Определять свойства материи как экстенсивные или интенсивные

Характеристики, позволяющие отличить одно вещество от другого, называются свойствами.Физическое свойство — это характеристика вещества, не связанная с изменением его химического состава. Знакомые примеры физических свойств включают плотность, цвет, твердость, точки плавления и кипения, а также электропроводность. Мы можем наблюдать некоторые физические свойства, такие как плотность и цвет, без изменения физического состояния наблюдаемой материи. Другие физические свойства, такие как температура плавления железа или температура замерзания воды, можно наблюдать только по мере того, как материя претерпевает физические изменения.Физическое изменение — это изменение состояния или свойств материи без какого-либо сопутствующего изменения ее химического состава (идентичности веществ, содержащихся в материи). Мы наблюдаем физические изменения, когда воск тает, когда сахар растворяется в кофе и когда пар конденсируется в жидкую воду (рис. 1). Другие примеры физических изменений включают намагничивание и размагничивание металлов (как это делается с обычными противоугонными бирками) и измельчение твердых частиц в порошки (которые иногда могут приводить к заметным изменениям цвета).В каждом из этих примеров происходит изменение физического состояния, формы или свойств вещества, но не изменяется его химический состав.

Изменение одного типа вещества в другой тип (или невозможность изменения) — это химическое вещество Недвижимость .Примеры химических свойств включают воспламеняемость, токсичность, кислотность, реакционную способность (многие типы) и теплоту сгорания. Железо, например, соединяется с кислородом в присутствии воды с образованием ржавчины; хром не окисляется (рис. 2). Нитроглицерин очень опасен, потому что легко взрывается; неон почти не представляет опасности, потому что он очень инертен.

Чтобы определить химическое свойство, мы ищем химическое изменение. Химическое изменение всегда производит один или несколько типов материи, которые отличаются от материи, существовавшей до изменения. Образование ржавчины — это химическое изменение, потому что ржавчина — это другой тип вещества, чем железо, кислород и вода, присутствовавшие до образования ржавчины. Взрыв нитроглицерина — это химическое изменение, потому что образующиеся газы представляют собой вещества, очень отличающиеся от исходного вещества.Другие примеры химических изменений включают реакции, которые проводятся в лаборатории (например, взаимодействие меди с азотной кислотой), все формы горения (горения) и приготовление, переваривание или гниение пищи (рис. 3).

Свойства материи можно разделить на две категории. Если свойство зависит от количества присутствующего вещества, это обширное свойство .Масса и объем вещества являются примерами обширных свойств; например, галлон молока имеет большую массу и объем, чем чашка молока. Стоимость обширной собственности прямо пропорциональна количеству рассматриваемого вещества. Если свойство образца вещества не зависит от количества присутствующего вещества, это интенсивное свойство . Температура — это пример интенсивного свойства. Если галлон и чашка молока имеют температуру 20 ° C (комнатная температура), при их объединении температура остается на уровне 20 ° C.В качестве другого примера рассмотрим различные, но взаимосвязанные свойства тепла и температуры. Брызги горячего кулинарного масла на руку вызывают кратковременный небольшой дискомфорт, тогда как горшок с горячим маслом вызывает серьезные ожоги. И капля, и горшок с маслом имеют одинаковую температуру (интенсивное свойство), но горшок явно содержит гораздо больше тепла (экстенсивное свойство).

Опасный алмаз

Вы могли видеть символ, показанный на Рисунке 4, на контейнерах с химикатами в лаборатории или на рабочем месте.Этот алмаз с химической опасностью, который иногда называют «огненным алмазом» или «опасным алмазом», дает ценную информацию, которая кратко описывает различные опасности, о которых следует помнить при работе с определенным веществом.

Национальное агентство противопожарной защиты (NFPA) 704 Система идентификации опасностей была разработана NFPA для предоставления информации о безопасности определенных веществ.Система детализирует воспламеняемость, реактивность, здоровье и другие опасности. Верхний (красный) ромб внутри общего символа ромба указывает уровень пожарной опасности (диапазон температур для точки вспышки). Синий (левый) ромб указывает на степень опасности для здоровья. Желтый (правый) ромб указывает на опасность реакционной способности, например, насколько легко вещество подвергнется детонации или сильному химическому изменению. Белый (нижний) ромб указывает на особые опасности, например, если он является окислителем (который позволяет веществу гореть в отсутствие воздуха / кислорода), вступает в необычную или опасную реакцию с водой, является коррозионным, кислотным, щелочным, биологическая опасность, радиоактивность и т. д.Каждая опасность оценивается по шкале от 0 до 4, где 0 означает отсутствие опасности, а 4 — чрезвычайно опасную.

Хотя многие элементы сильно различаются по своим химическим и физическим свойствам, некоторые элементы обладают схожими свойствами. Мы можем идентифицировать наборы элементов, которые демонстрируют общее поведение. Например, многие элементы хорошо проводят тепло и электричество, а другие плохо проводят. Эти свойства можно использовать для сортировки элементов по трем классам: металлы (элементы с хорошей проводимостью), неметаллы (элементы с плохой проводимостью) и металлоиды (элементы, обладающие свойствами как металлов, так и неметаллов).

Периодическая таблица — это таблица элементов, в которой элементы с похожими свойствами расположены близко друг к другу (рис. 4). Вы узнаете больше о таблице Менделеева, продолжая изучать химию.

Все вещества обладают определенными физическими и химическими свойствами и могут претерпевать физические или химические изменения. Физические свойства, такие как твердость и температура кипения, и физические изменения, такие как плавление или замерзание, не влекут за собой изменение состава вещества. Химические свойства, такие как воспламеняемость и кислотность, а также химические изменения, такие как ржавление, приводят к образованию вещества, которое отличается от того, что было раньше.

Измеримые свойства делятся на две категории.Обширные свойства зависят от количества присутствующего вещества, например, от массы золота. Интенсивные свойства не зависят от количества присутствующего вещества, например, плотности золота. Тепло — это пример экстенсивного свойства, а температура — пример интенсивного свойства.

Химия: упражнения в конце главы

1. Классифицируйте шесть подчеркнутых свойств в следующем абзаце как химические или физические:

   Фтор — это бледно-желтый газ , который вступает в реакцию с большинством веществ .Свободный элемент плавится при −220 ° C и кипит при −188 ° C . Мелкодисперсные металлы горят во фторе ярким пламенем. Девятнадцать граммов фтора вступят в реакцию с 1,0 граммами водорода .

2. Классифицируйте каждое из следующих изменений как физические или химические:

   (а) конденсация пара

   (б) сжигание бензина

   (в) сквашивание молока

   (г) растворение сахара в воде

   (д) плавка золота

3. Классифицируйте каждое из следующих изменений как физические или химические:

   (а) сжигание угля

   (б) таяние льда

   (c) смешивание шоколадного сиропа с молоком

   (г) взрыв петарды

   (д) намагничивание отвертки

4. Объем пробы газообразного кислорода изменился с 10 мл до 11 мл при изменении температуры.Это химическое или физическое изменение?
5. 2,0-литровый объем газообразного водорода в сочетании с 1,0 литром газообразного кислорода для получения 2,0 литров водяного пара. Кислород претерпевает химические или физические изменения?
6. Объясните разницу между экстенсивными и интенсивными свойствами.
7. Укажите следующие свойства как обширные или интенсивные.

   (а) том

   (б) температура

   (в) влажность

   (г) тепло

   (е) точка кипения

8. Плотность (d) вещества — это интенсивное свойство, которое определяется как отношение его массы (m) к его объему (V).

   [латекс] \ text {density} = \ frac {\ text {mass}} {\ text {volume}} [/ latex] [latex] \ text {d} = \ frac {\ text {m}} {\ текст {V}} [/ latex]

   Учитывая, что масса и объем являются экстенсивными свойствами, объясните, почему их соотношение, плотность, является интенсивным.

Что такое химическое свойство?

Химическое свойство — это характеристика или поведение вещества, которое можно наблюдать, когда оно подвергается химическому изменению или реакции. Химические свойства наблюдаются либо во время реакции, либо после нее, так как расположение атомов в образце должно быть нарушено для исследования свойства.Это отличается от физического свойства, которое является характеристикой, которую можно наблюдать и измерять без изменения химической идентичности образца.

Ключевые выводы: химическое свойство

• Химическое свойство — это характеристика вещества, которая может наблюдаться, когда оно участвует в химической реакции.
• Примеры химических свойств включают воспламеняемость, токсичность, химическую стабильность и теплоту сгорания.
• Химические свойства используются для установления химических классификаций, которые используются в этикетках на контейнерах и местах хранения.

Примеры химических свойств

Примеры химических свойств вещества могут включать:

Помните, что химическое изменение должно произойти, чтобы химическое свойство можно было наблюдать и измерять. Например, железо окисляется и становится ржавчиной. Ржавчина — это не свойство, которое можно описать на основе анализа чистого элемента.

Использование химических свойств

Химические свойства представляют большой интерес для материаловедения.Эти характеристики помогают ученым классифицировать образцы, идентифицировать неизвестные материалы и очищать вещества. Знание свойств помогает химикам делать прогнозы о типах ожидаемых реакций. Поскольку химические свойства не так очевидны, они указаны на этикетках емкостей с химическими веществами. К контейнерам следует прикреплять предупреждающие знаки, основанные на химических свойствах, при этом необходимо вести полную документацию для удобства использования.

Источники

• Эмилиани, Чезаре (1987). Словарь физических наук: термины, формулы, данные . Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-503651-0.
• Masterton, William L .; Херли, Сесиль Н. (2009). Химия: принципы и реакции (6-е издание). Brooks / Cole Cengage Learning.
• Мейерс, Роберт А. (2001). Энциклопедия физических наук и технологий (3-е изд.). Академическая пресса. ISBN 978-0-12-227410-7.

Примеры химических свойств

Химические свойства — это характеристики материала, которые становятся очевидными, когда материал подвергается химической реакции или химическому изменению.Люди не могут наблюдать химические свойства, просто рассматривая образец материала или касаясь его; реальная структура материала должна быть изменена, чтобы люди могли наблюдать химические свойства.

Примеры химических свойств

Химические свойства могут быть установлены только путем изменения химической идентичности вещества, и они отличаются от физических свойств, которые можно наблюдать, рассматривая образец или касаясь его.

Необходимо изменить внутренние свойства вещества, чтобы определить его химические свойства.Например:

• Воспламеняемость — насколько легко что-то загорится или воспламеняется, это химическое свойство, потому что вы не можете определить, просто взглянув на что-либо, насколько легко это будет гореть. Испытания на огнестойкость проводятся, чтобы определить, насколько сложно или легко будет гореть определенный материал.

  Информация о воспламеняемости используется в строительных нормах и правилах пожарной безопасности, требованиях к страхованию, а также в хранении, обращении и транспортировке легковоспламеняющихся материалов.

• Токсичность. Насколько вещество может повредить животное, растение, клетку, орган или другой организм, определяется его токсичностью.Материалы с химическим свойством токсичности включают свинец, газообразный хлор, плавиковую кислоту и ртуть. Токсичность измеряется по тому, как свинец, газообразный хлор, ртуть или другое вещество влияет на организм — в основном, по тому, какой ущерб он наносит организму и как быстро это повреждение происходит.

  Например, свинец — это токсичное вещество, которое может повредить различные части человеческого тела, включая кости, сердце, почки, кишечник, а также нервную и репродуктивную системы.

• Способность к окислению — это то, что происходит за счет получения кислорода, потери водорода или потери электронов, и является химическим свойством, которое приводит к изменению степени окисления вещества.Пример тому — ржавчина. Со временем железо и сталь (которые сделаны из железа) заржавеют. Однако они быстрее ржавеют, если их смешивать с чистым кислородом.

  Примеры окисления включают то, как яблоко становится коричневым после того, как оно было разрезано, то, как пенни становится зеленым, и то, как крыло на автомобиле может стать ржавым.

• Радиоактивность — излучение атома с нестабильным ядром является химическим свойством. В периодической таблице элементов элементы, не имеющие стабильных изотопов, считаются радиоактивными.

  Некоторые из наиболее радиоактивных элементов: водород, бериллий, углерод, кальций, кобальт, цинк и железо.

Физические и химические свойства | Химия для специальностей

Результаты обучения

• Определять свойства и изменения вещества как физические или химические
• Определять свойства материи как экстенсивные или интенсивные

Характеристики, позволяющие отличить одно вещество от другого, называются свойствами.Физическое свойство — это характеристика вещества, не связанная с изменением его химического состава. Знакомые примеры физических свойств включают плотность, цвет, твердость, точки плавления и кипения, а также электропроводность. Мы можем наблюдать некоторые физические свойства, такие как плотность и цвет, без изменения физического состояния наблюдаемой материи. Другие физические свойства, такие как температура плавления железа или температура замерзания воды, можно наблюдать только по мере того, как материя претерпевает физические изменения.Физическое изменение — это изменение состояния или свойств материи без какого-либо сопутствующего изменения ее химического состава (идентичности веществ, содержащихся в материи). Мы наблюдаем физические изменения, когда воск тает, когда сахар растворяется в кофе и когда пар конденсируется в жидкую воду (рис. 1). Другие примеры физических изменений включают намагничивание и размагничивание металлов (как это делается с обычными противоугонными бирками) и измельчение твердых частиц в порошки (которые иногда могут приводить к заметным изменениям цвета).В каждом из этих примеров происходит изменение физического состояния, формы или свойств вещества, но не изменяется его химический состав.

Рис. 1. (a) Воск претерпевает физические изменения, когда твердый воск нагревается и образует жидкий воск. (б) Конденсация пара внутри кастрюли — это физическое изменение, поскольку водяной пар превращается в жидкую воду. (кредит а: модификация работы «95jb14» / Wikimedia Commons; кредит б: модификация работы «mjneuby» / Flickr)

Изменение одного типа вещества в другой (или невозможность изменения) — это химическое свойство .Примеры химических свойств включают воспламеняемость, токсичность, кислотность, реакционную способность (многие типы) и теплоту сгорания. Железо, например, соединяется с кислородом в присутствии воды с образованием ржавчины; хром не окисляется (рис. 2). Нитроглицерин очень опасен, потому что легко взрывается; неон почти не представляет опасности, потому что он очень инертен.

Рис. 2. (a) Одно из химических свойств железа — ржавчина; (б) одно из химических свойств хрома состоит в том, что это не так.(кредит а: модификация работы Тони Хисгетта; кредит б: модификация работы «Атома» / Wikimedia Commons)

Химическое изменение всегда производит один или несколько типов вещества, которое отличается от вещества, присутствовавшего до изменения. Образование ржавчины — это химическое изменение, потому что ржавчина — это другой тип вещества, чем железо, кислород и вода, присутствовавшие до образования ржавчины. Взрыв нитроглицерина — это химическое изменение, потому что образующиеся газы представляют собой вещества, очень отличающиеся от исходного вещества.Другие примеры химических изменений включают реакции, которые проводятся в лаборатории (например, взаимодействие меди с азотной кислотой), все формы горения (горения) и приготовление, переваривание или гниение пищи (рис. 3).

Рис. 3. (a) Медь и азотная кислота претерпевают химические изменения с образованием нитрата меди и коричневого газообразного диоксида азота. (b) Во время горения спички целлюлоза в спичке и кислород воздуха подвергаются химическому изменению с образованием диоксида углерода и водяного пара.(c) Приготовление красного мяса вызывает ряд химических изменений, включая окисление железа в миоглобине, что приводит к знакомому изменению цвета с красного на коричневый. (г) Банан становится коричневым — это химическое изменение, связанное с образованием новых, более темных (и менее вкусных) веществ. (кредит b: модификация работы Джеффа Тернера; кредит c: модификация работы Глории Кабада-Леман; кредит d: модификация работы Роберто Верцо)

Свойства материи делятся на две категории. Если свойство зависит от количества присутствующего вещества, это обширное свойство .Масса и объем вещества являются примерами обширных свойств; например, галлон молока имеет большую массу и объем, чем чашка молока. Стоимость обширной собственности прямо пропорциональна количеству рассматриваемого вещества. Если свойство образца вещества не зависит от количества присутствующего вещества, это интенсивное свойство . Температура — это пример интенсивного свойства. Если галлон и чашка молока имеют температуру 20 ° C (комнатная температура), при их объединении температура остается на уровне 20 ° C.В качестве другого примера рассмотрим различные, но взаимосвязанные свойства тепла и температуры. Брызги горячего кулинарного масла на руку вызывают кратковременный небольшой дискомфорт, тогда как горшок с горячим маслом вызывает серьезные ожоги. И капля, и горшок с маслом имеют одинаковую температуру (интенсивное свойство), но горшок явно содержит гораздо больше тепла (экстенсивное свойство).

Опасный алмаз

Вы могли видеть символ, показанный на Рисунке 4, на контейнерах с химическими веществами в лаборатории или на рабочем месте.Этот алмаз с химической опасностью, который иногда называют «огненным алмазом» или «опасным алмазом», дает ценную информацию, которая кратко описывает различные опасности, о которых следует помнить при работе с определенным веществом.

Рисунок 4. Алмазный алмаз Национального агентства противопожарной защиты (NFPA) суммирует основные опасности химического вещества.

Национальное агентство противопожарной защиты (NFPA) 704 Система идентификации опасностей была разработана NFPA для предоставления информации о безопасности определенных веществ.Система детализирует воспламеняемость, реактивность, здоровье и другие опасности. Верхний (красный) ромб внутри общего символа ромба указывает уровень пожарной опасности (диапазон температур для точки вспышки). Синий (левый) ромб указывает на степень опасности для здоровья. Желтый (правый) ромб указывает на опасность реакционной способности, например, насколько легко вещество подвергнется детонации или сильному химическому изменению. Белый (нижний) ромб указывает на особые опасности, например, если он является окислителем (который позволяет веществу гореть в отсутствие воздуха / кислорода), вступает в необычную или опасную реакцию с водой, является коррозионным, кислотным, щелочным, биологическая опасность, радиоактивность и т. д.Каждая опасность оценивается по шкале от 0 до 4, где 0 означает отсутствие опасности, а 4 — чрезвычайно опасную.

Хотя многие элементы сильно различаются по своим химическим и физическим свойствам, некоторые элементы обладают схожими свойствами. Мы можем идентифицировать наборы элементов, которые демонстрируют общее поведение. Например, многие элементы хорошо проводят тепло и электричество, а другие плохо проводят. Эти свойства можно использовать для сортировки элементов по трем классам: металлы (элементы с хорошей проводимостью), неметаллы (элементы с плохой проводимостью) и металлоиды (элементы, обладающие свойствами как металлов, так и неметаллов).

Периодическая таблица — это таблица элементов, в которой элементы с похожими свойствами расположены близко друг к другу (рис. 5). Вы узнаете больше о таблице Менделеева, продолжая изучать химию.

Рис. 5. Периодическая таблица показывает, как элементы могут быть сгруппированы по определенным схожим свойствам. Обратите внимание, что цвет фона указывает, является ли элемент металлом, металлоидом или неметаллом, тогда как цвет символа элемента указывает, является ли элемент твердым, жидким или газообразным.

: Физические и химические свойства

Вы можете просмотреть стенограмму «Physical Vs. Химические изменения — объяснение »здесь (открывается в новом окне).

Ключевые концепции и резюме

Все вещества обладают определенными физическими и химическими свойствами и могут претерпевать физические или химические изменения. Физические свойства, такие как твердость и температура кипения, и физические изменения, такие как плавление или замерзание, не влекут за собой изменение состава вещества.Химические свойства, такие как воспламеняемость и кислотность, а также химические изменения, такие как ржавление, приводят к образованию вещества, которое отличается от того, что было раньше.

Измеримые свойства делятся на две категории. Обширные свойства зависят от количества присутствующего вещества, например, от массы золота. Интенсивные свойства не зависят от количества присутствующего вещества, например, плотности золота. Тепло — это пример экстенсивного свойства, а температура — пример интенсивного свойства.

Попробуйте

1. Классифицируйте шесть подчеркнутых свойств в следующем абзаце как химические или физические: Фтор — это бледно-желтый газ, который вступает в реакцию с большинством веществ. Свободный элемент плавится при −220 ° C и кипит при −188 ° C. Мелкодисперсные металлы горят во фторе ярким пламенем. Девятнадцать граммов фтора вступят в реакцию с 1,0 граммами водорода.
2. Классифицируйте каждое из следующих изменений как физические или химические:
   1. конденсация пара
   2. сжигание бензина
   3. сквашивание молока
   4. растворение сахара в воде
   5. плавка золота
3. Классифицируйте каждое из следующих изменений как физические или химические:
   1. сжигание угля
   2. таяние льда
   3. смешивание шоколадного сиропа с молоком
   4. взрыв петарды
   5. намагничивание отвертки
4. Объем пробы газообразного кислорода изменился с 10 мл до 11 мл при изменении температуры.Это химическое или физическое изменение?
5. 2,0-литровый объем газообразного водорода в сочетании с 1,0 литром газообразного кислорода для получения 2,0 литров водяного пара. Кислород претерпевает химические или физические изменения?
6. Объясните разницу между экстенсивными и интенсивными свойствами.
7. Укажите следующие свойства как обширные или интенсивные.
   1. объем
   2. температура
   3. влажность
   4. тепло
   5. точка кипения
8. Плотность (d) вещества — это интенсивное свойство, которое определяется как отношение его массы (m) к его объему (V).[латекс] \ text {density} = \ dfrac {\ text {mass}} {\ text {volume}} [/ latex]; [латекс] \ text {d} = \ dfrac {\ text {m}} {\ text {V}} [/ latex]. Учитывая, что масса и объем являются экстенсивными свойствами, объясните, почему их соотношение, плотность, является интенсивным.

2. (а) физический; (б) химический; (c) химическая; (г) физический; (e) физический

4. физический

6. Стоимость экстенсивного свойства зависит от количества рассматриваемой материи, тогда как ценность интенсивной собственности одинакова независимо от количества рассматриваемой материи.

8. Обладая обширными свойствами, масса и объем прямо пропорциональны количеству исследуемого вещества. Разделение одного экстенсивного свойства на другое фактически «отменит» эту зависимость от количества, давая соотношение, которое не зависит от количества (интенсивное свойство).

Глоссарий

химическое изменение: изменение, производящее другой вид материи по сравнению с исходной материей

химическое свойство: поведение, связанное с превращением одного вида материи в материю другого типа

обширное свойство: свойство вещества, зависящее от количества вещества

интенсивное свойство: свойство вещества, не зависящее от количества вещества

физическое изменение: изменение состояния или свойств вещества, не связанное с изменением его химического состава

Физические и химические свойства вещества

Физические и химические свойства вещества

Свойства вещества можно разделить на экстенсивные или интенсивные, а также на физические или химические.

Цели обучения

Признать разницу между физическими и химическими, интенсивными и экстенсивными свойствами

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Все свойства вещества являются либо физическими, либо химическими, а физические свойства либо интенсивными, либо обширными.
• Обширные свойства, такие как масса и объем, зависят от количества измеряемого вещества.
• Интенсивные свойства, такие как плотность и цвет, не зависят от количества присутствующего вещества.
• Физические свойства можно измерить без изменения химической идентичности вещества.
• Химические свойства можно измерить только путем изменения химической идентичности вещества.

Ключевые термины

• интенсивное свойство : Любая характеристика вещества, не зависящая от количества присутствующего вещества.
• обширное свойство : Любая характеристика вещества, зависящая от количества измеряемого вещества.
• физическое свойство : Любая характеристика, которая может быть определена без изменения химической идентичности вещества.
• химическое свойство : Любая характеристика, которая может быть определена только путем изменения молекулярной структуры вещества.

Все свойства материи либо экстенсивные, либо интенсивные, либо физические, либо химические. Обширные свойства, такие как масса и объем, зависят от количества измеряемого вещества. Интенсивные свойства, такие как плотность и цвет, не зависят от количества вещества.И экстенсивные, и интенсивные свойства являются физическими свойствами, что означает, что их можно измерить без изменения химической идентичности вещества. Например, точка замерзания вещества является физическим свойством: когда вода замерзает, это неподвижная вода (H ₂ O) — просто она находится в другом физическом состоянии.

Твердое тело, жидкости и газы : Вода может существовать в нескольких состояниях, включая лед (твердое тело), ​​воду (жидкость) и водяной пар (газ).

Между тем, химическое свойство — это любое свойство материала, которое проявляется в ходе химической реакции; то есть любое качество, которое может быть установлено только путем изменения химической идентичности вещества.Химические свойства нельзя определить, просто взглянув на вещество или прикоснувшись к нему; Чтобы исследовать химические свойства вещества, необходимо повлиять на его внутреннюю структуру.

Физические свойства

Физические свойства — это свойства, которые можно измерить или наблюдать без изменения химической природы вещества. Некоторые примеры физических свойств:

• цвет (интенсивный)
• плотность (интенсивная)
• том (обширный)
• масса (обширная)
• точка кипения (интенсивная): температура, при которой вещество кипит
• точка плавления (интенсивная): температура, при которой вещество плавится

Физические свойства : Материя имеет массу и объем, что демонстрирует этот бетонный блок.Вы можете наблюдать его массу, чувствуя, насколько он тяжелый, когда пытаетесь поднять его; вы можете наблюдать его объем, глядя на него и замечая его размер. Масса и объем являются примерами обширных физических свойств.

Химические свойства

Помните, определение химического свойства заключается в том, что измерение этого свойства должно приводить к изменению химической структуры вещества. Вот несколько примеров химических свойств:

• Теплота сгорания — это энергия, выделяющаяся при полном сгорании (сгорании) соединения с кислородом.Обозначение теплоты сгорания ΔH _c .
• Химическая стабильность означает, будет ли соединение реагировать с водой или воздухом (химически стабильные вещества не вступают в реакцию). Гидролиз и окисление — две такие реакции, обе представляют собой химические изменения.
• Воспламеняемость означает, будет ли соединение гореть под воздействием огня. Опять же, горение — это химическая реакция, обычно высокотемпературная реакция в присутствии кислорода.
• Предпочтительная степень окисления — это степень окисления с наименьшей энергией, для достижения которой металл будет подвергаться реакциям (если присутствует другой элемент, принимающий или отдающий электроны).

Физические и химические изменения вещества

Есть два типа изменения материи: физическое изменение и химическое изменение.

Цели обучения

Определите ключевые особенности физических и химических изменений

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Физические изменения меняют только внешний вид вещества, но не его химический состав.
• Химические изменения заставляют вещество превращаться в совершенно новое вещество с новой химической формулой.
• Химические изменения также известны как химические реакции. «Ингредиенты» реакции называются реагентами, а конечные результаты — продуктами.

Ключевые термины

• химическое изменение : процесс, при котором вещество превращается в новое вещество с новой химической формулой.
• химическая реакция : Процесс, включающий разрыв или образование межатомных связей и преобразование вещества (или веществ) в другое.
• физическое изменение : процесс, при котором вещество не становится принципиально другим веществом.

Есть два типа изменения материи: физическое изменение и химическое изменение. Как следует из названия, физическое изменение влияет на физические свойства вещества, а химическое изменение влияет на его химические свойства. Многие физические изменения обратимы (например, нагревание и охлаждение), тогда как химические изменения часто необратимы или обратимы только с дополнительным химическим изменением.

Physical & Chemical Changes: Это видео описывает физические и химические изменения в материи.

Физические изменения : Смешивание смузи включает физические изменения, но не химические.

Физические изменения

Другой способ думать об этом заключается в том, что физическое изменение не заставляет вещество становиться принципиально другим веществом, но химическое изменение заставляет вещество превращаться во что-то химически новое.Например, смешивание смузи включает в себя два физических изменения: изменение формы каждого фрукта и смешивание множества разных кусочков фруктов. Поскольку никакие химические вещества в компонентах смузи не меняются во время смешивания (например, вода и витамины из фруктов остаются неизменными), мы знаем, что никаких химических изменений не происходит.

Резка, разрыв, дробление, измельчение и перемешивание — это еще одни типы физических изменений, поскольку они изменяют форму, но не состав материала.Например, смешивание соли и перца создает новое вещество без изменения химического состава любого из компонентов.

Фазовые изменения — это изменения, которые происходят при плавлении, замораживании, кипячении, конденсации, сублимации или осаждении веществ. Это также физические изменения, потому что они не меняют природу вещества.

Кипящая вода : Кипящая вода является примером физического изменения, а не химического изменения, потому что водяной пар по-прежнему имеет ту же молекулярную структуру, что и жидкая вода (H ₂ O).Если бы пузырьки были вызваны разложением молекулы в газ (например, H ₂ O → H ₂ и O ₂ ), то кипение было бы химическим изменением.

Химические изменения

Химические изменения также известны как химические реакции. «Ингредиенты» реакции называются реагентами, а конечные результаты — продуктами. Переход от реагентов к продуктам обозначен стрелкой:

Реагенты → Продукция

Образование пузырьков газа часто является результатом химического изменения (за исключением случая кипения, которое является физическим изменением).Химическое изменение также может привести к образованию осадка, например к появлению мутного материала при смешивании растворенных веществ.

Гниение, горение, приготовление пищи и ржавчина — все это следующие типы химических изменений, поскольку они производят вещества, представляющие собой совершенно новые химические соединения. Например, сгоревшая древесина превращается в золу, углекислый газ и воду. Под воздействием воды железо превращается в смесь нескольких гидратированных оксидов и гидроксидов железа. Дрожжи осуществляют ферментацию для производства спирта из сахара.

Неожиданное изменение цвета или выделение запаха также часто указывает на химическое изменение. Например, цвет элемента хрома определяется его степенью окисления; одно соединение хрома изменит цвет только в том случае, если оно подвергнется реакции окисления или восстановления. Тепло от варки яйца изменяет взаимодействие и форму белков яичного белка, тем самым изменяя его молекулярную структуру и превращая яичный белок из полупрозрачного в непрозрачный.

Лучший способ быть полностью уверенным в том, является ли изменение физическим или химическим, — это выполнить химический анализ вещества, например масс-спектроскопию, для определения его состава до и после реакции.