Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ИЗ)"
Автор книги: Большая Советская Энциклопедия
Жанр:
Энциклопедии
сообщить о нарушении
Текущая страница: 18 (всего у книги 25 страниц)
Изомерия атомных ядер
Изомери'я а'томных я'дер, существование у некоторых атомных ядер метастабильных состояний – возбуждённых состояний с относительно большими временами жизни (см. Ядро атомное ). Некоторые атомные ядра имеют несколько изомерных состояний с разными временами жизни. Понятие И. а. я. Возникло в 1921, когда немецким физиком О. Ганом было открыто радиоактивное вещество уран Z (UZ), которое как по химическим свойствам, так и по массовому числу не отличалось от известного тогда урана UX2 . Позднее было установлено, что UZ и UX2 – два состояния одного и того же изотопа 234 Pa с разными энергией и периодом полураспада. По аналогии с изомерными органическими соединениями (см. Изомерия химических соединений) UZ и UX2 стали называться ядерными изомерами. В 1935 Б. В. Курчатовым, И. В. Курчатовым, Л. В. Мысовским и Л. И. Русиновым было обнаружено изомерное состояние у искусственного радиоактивного изотопа брома 80 Br, что послужило началом систематического изучения И. а. я. Известно большое число изомерных состояний с периодами полураспада от 10-6сек до многих лет. Одним из наиболее долгоживущих изомеров является 236 Np с периодом полураспада 5500 лет.
Распад изомеров чаще всего сопровождается испусканием конверсионных электронов (см. Конверсия внутренняя ) или g-квантов; в результате образуется ядро того же изотопа, но в более низком энергетическом состоянии. Иногда более вероятным является бета-распад , который приводит к возникновению изотопа другого элемента (рис. ). Изомеры тяжёлых элементов могут распадаться путём самопроизвольного деления (см. Ядра атомного деление ).
И. а. я. обусловлена особенностями структуры атомных ядер. Изомерные состояния образуются в тех случаях, когда переход ядра из состояния с большей энергией в более низкое энергетическое состояние путём испускания g-кванта затруднён. Чаще всего это связано с большим различием в значениях спинов S ядер в этих состояниях. Если при этом различие энергии в двух состояниях невелико, то вероятность испускания g-кванта становится малой и, как следствие, период полураспада возбуждённого состояния оказывается большим. Изомеры особенно часто встречаются у ядер в определённых областях значений массовых чисел (острова изомерии). Этот факт объясняет оболочечная модель ядра, которая предсказывает существование близких по энергии ядерных уровней с большим различием спинов при определённых значениях чисел протонов и нейтронов, входящих в состав ядра (см. Ядерные модели ). В некоторых случаях (например, для 180 Hf) возникновение изомеров связано с существенным различием формы ядра в двух близких энергетических состояниях, что также приводит к уменьшению вероятности g-излучения.
Лит.: Мухин К. Н., Введение в ядерную физику, М., 1963; Мошковский С., Теория мультипольного излучения, в кн.: Альфа-, бета– и гамма-спектроскопия, под ред. К. Зигбана, пер. с англ., в. 3, М., 1969, с. 5.
Н. Н. Делягин.
Рис. к статье Изомерия атомных ядер.
Изомеры
Изоме'ры, химические соединения, одинаковые по составу и молекулярной массе, но различающиеся по строению и свойствам (химическим и физическим). Подробнее см. Изомерия химических соединений. О ядерных И. см. Изомерия атомных ядер .
Изометрическое мышечное сокращение
Изометри'ческое мы'шечное сокраще'ние, сокращение мышцы, выражающееся в усилении её напряжения при неизменной длине (например, сокращение мышцы конечности, оба конца которой закреплены неподвижно). В организме к И. м. с. приближается напряжение, развиваемое мышцей при попытке поднять непосильный груз. Ср. Изотоническое мышечное сокращение .
Изометрия
Изоме'три'я (от изо... и ...метрия ) в биологии, сохранение пропорций органов и частей тела в период роста организма.
Изоморфизм (матем.)
Изоморфи'зм, одно из основных понятий современной математики, возникшее сначала в пределах алгебры в применении к таким алгебраическим образованиям, как группы , кольца , поля и т. п., но оказавшееся весьма существенным для общего понимания строения и области возможных применений каждого раздела математики.
Понятие И. относится к системам объектов с заданными в них операциями или отношениями. В качестве простого примера двух изоморфных систем можно рассмотреть систему R всех действительных чисел с заданной на ней операцией сложения x = x1 + x1 и систему Р положительных действительных чисел с заданной на ней операцией умножения y = y1y2. Можно показать, что внутреннее «устройство» этих двух систем чисел совершенно одинаково. Для этого достаточно систему R отобразить в систему Р , поставив в соответствие числу х из R число у = ax (а > 1) из Р. Тогда сумме x = x1 + x2 будет соответствовать произведение y = y1y2 чисел 
соответствующих x1 и x2 . Обратное отображение Р на R имеет при этом вид x = loga y. Из любого предложения, относящегося к сложению чисел системы R , можно извлечь соответствующее ему предложение, относящееся к умножению чисел системы Р . Например, если в R сумма
членов арифметической прогрессии выражается формулой
то в Р произведение
членов геометрической прогрессии выражается формулой
(умножению на n в системе R соответствует при переходе к системе Р возведение в n -ю степень, а делению на два – извлечение квадратного корня).
Изучение свойств одной из изоморфных систем в значительной мере (а с абстрактно-математической точки зрения – полностью) сводится к изучению свойств другой. Любую систему объектов S', изоморфную системе S , можно рассматривать как «модель» системы S («моделировать систему S при помощи системы S' ») и сводить изучение самых разнообразных свойств системы S к изучению свойств «модели» S'.
Общее определение И. систем объектов с заданными на них в конечном числе отношениями между постоянным для каждого отношения числом объектов таково. Пусть даны две системы объектов S и S', причём в первой определены отношения
а во второй – отношения
Системы S и S' с указанными в них отношениями называются изоморфными, если их можно поставить в такое взаимно однозначное соответствие
(где х – произвольный элемент S , а x' – произвольный элемент S' ), что из наличия Fk (x1 ,x2 ,... ) вытекает F'k (х'1 ,х'2 ,... ), и наоборот. Само указанное соответствие называется при этом изоморфным отображением, или изоморфизмом. [В приведённом выше примере в системе R определено отношение F (x, x1, x2 ), где x = x1 + x2, в системе Р – отношение F' (y , y1 , y2 ), где у = у1у2 ; взаимно однозначное соответствие устанавливается по формулам у = ax , х = 1oga y. ]
Понятие И. возникло в теории групп, где впервые был понят тот факт, что изучение внутренней структуры двух изоморфных систем объектов представляет собой одну и ту же задачу.
Аксиомы любой математической теории определяют систему объектов, изучаемую этой теорией, всегда только с точностью до И.: аксиоматически построенная математическая теория, применимая к какой-либо одной системе объектов, всегда полностью применима и к другой. Поэтому каждая аксиоматически изложенная математическая теория допускает не одну, а много «интерпретаций», или «моделей» (см., например, в ст. Геометрия , раздел Истолкование геометрии).
Понятие И. включает в себя как частный случай понятие гомеоморфизма , играющее основную роль в топологии .
Частным случаем И. является автоморфизм – взаимно однозначное отображение
системы объектов с заданными отношениями Fk (x1 , x2 , ...) на самоё себя, при котором из Fk (x1 , x2 , ...) вытекает F'k (x'1 , x'2 , ...), и наоборот. Это понятие тоже возникло в теории групп, но потом оказалось существенным в самых различных разделах математики.
Лит.: Курош А. Г., Курс высшей алгебры, 3 изд., М. – Л., 1952; Энциклопедия элементарной математики, под ред. П. С. Александрова [и др.], кн. 2, М. – Л., 1951.
Изоморфизм (химич.)
Изоморфи'зм (от изо... и греч. morphé – вид, форма), свойство веществ, аналогичных по химическому составу, кристаллизоваться в одинаковых формах. Впервые было показано немецким минералогом Э. Мичерлихом (1819) на примере KH2 PO4 , KH2 AsO4 и NH4 H2 PO4 . Вскоре было обнаружено, что первые два вещества образуют смешанные кристаллы («твёрдые растворы») с единой внешней формой при произвольном отношении P : As, в то время как в других парах аналогичные замещения ограничены количественно. Первый случай отвечает понятию «совершенный И.», а второй – понятию «ограниченный», или «несовершенный И.». Если количества замещающего элемента невелики, но существенны для поисковика минералога-геохимика, то говорят об эндокриптии (по А. Е. Ферсману , замещение узлов кристаллических решёток ионами того же знака, но разных свойств и мало сходных величин). Требование родственности взаимозамещающихся элементов при И. первоначально понималось как чисто химическая близость, и первые ряды изоморфных элементов (В. И. Вернадский ; см. Геохимия ) повторяли группы менделеевской системы с некоторыми дополнениями известных из аналитической химии групп, например Al, Cr, Fe. Выяснилось, однако, что невозможно, например, замещение Na на Rb; твёрдые растворы К– и Na-coeдинений энергично распадаются при низких температурах (распад К-, Na-полевых шпатов). Решающим для объяснения этих явлений при И. было введение (В. М. Гольдшмидт , 1926) представления об ионных радиусах , близость которых стала одним из основных условий И. У полновалентных катионов (Na1+ , Mg2+ ,..., S6+ ,...) ионный радиус r быстро уменьшается вдоль строки менделеевской системы и резко увеличивается вдоль вертикали на величины, большие чем 10—15% (экспериментальный предел для возможности И.). В результате изоморфными оказываются элементы, соседние по диагоналям (Д. И. Менделеев, А. Е. Ферсман), например ряд Na—Ca (rNa = 0,98
, rCa = 1,02
), который представлен в плагиоклазах, составляющих более 50% земной коры. Эта диагональ продолжается к редкоземельным элементам, и именно благодаря постоянному изоморфному вхождению редкоземельных элементов в Са-минералы эти элементы долгое время считались двухвалентными (только Д. И. Менделеев перевёл их в III группу). Другие характерные «диагональные» пары: Li—Mg, Mo—Re, Be—Al и т. д. Если, однако, строки менделеевской системы длинные (с 32 клетками), то описанное сокращение радиусов вдоль строки заходит так далеко, что катионы одной и той же менделеевской группы выравнивают свои радиусы, т. е. у элементов одной группы, разделённых по вертикали «лантанидным сжатием», И. становится весьма ярко выраженным. Это относится к парам Ba—Ra, Zr—Hf, Nb—Ta и др. Но как ни близки между собой Nb и Ta, их легче отделить друг от друга, чем отделить от Ti, с которым они связаны диагональным изоморфизмом. Таким образом, изовалентный И. представлен намного скромнее (во всяком случае количественно), чем гетеровалентный И. Возникает вопрос, как компенсировать в структуре кристалла изменение валентности, например её увеличение при И. Ca2+ ® Na1+ . Решение просто, когда элемент на середине диагонали замещается двумя соседними по разные стороны, например 
Особенно часто компенсация достигается за счёт одновременного гетеровалентного И. «в обратном направлении». В плагиоклазах замена Ca2+ на Na1+ сопровождается параллельно замещением Al3+ на Si4+ : 
Возникает вопрос, как быть с радиусами Si4+ (0,39
) и Al3+ (0,57
), различающимися на 46%. Значительная разница между радиусами не является препятствием при гетеровалентном И., так как в анионной, более отрицательной части соединений заменяют друг друга не атомы, а тетраэдрические группы, например SiO4-4 и AlO5-4 , в которых эффективные расстояния Si—О и Al—О (1,72 и 1,90
) разнятся всего лишь на 9%. Литий, например, в более «катионной» форме, имеющий координацию 6, замещает по правилу диагонали Mg (в биотитах); находясь же среди четырёх О, способен заменить Be в берилле: [LiO4 ] ® [BeO4 ]. Разобранные закономерности касаются в основном случаев изоморфных замещений между полновалентными ионами типа «благородных газов» в соединениях, которые подчиняются законам элементарной энергетики (формулы А. Ф. Капустинского). Для переходных металлов, образующих соединения существенно ковалентного типа и стремящихся создать возле себя за счёт донорско-акцепторного механизма группы электронов 8, 13—14, 18, закономерности И. иные. Так, в случае пары элементов с одним и тем же радиусом, например Zn2+ и Fe2+ , мы встречаемся с односторонним И. Цинк в своём главном соединении ZnS (сфалерит) допускает вхождение до 20% Fe, но Zn совершенно отсутствует в FeS. Причина лежит в возможности для Fe иметь как шестерную координацию, так и четверную, тогда как для Zn всегда в сульфидах – четверная координация.
И. очень распространён в природе. Широким развитием изоморфных замещений объясняется сложный химический состав большинства минералов, особенно из группы силикатов . Примером совершенного И. являются минералы переменного состава, дающие непрерывные ряды: плагиоклазы, скаполиты, вольфрамиты и др. Законы изоморфного замещения объясняют распределение редких элементов, находящихся в виде примесей в горных породах и рудах. Так, значительная часть иттрия и редких земель находится в апатите, сфене и флюорите, изоморфно замещая кальций; трёхвалентный ванадий замещает в магнетите окисное железо; селен – серу в пирите и т. д. Учение об И. является основой для изучения форм нахождения элементов в горных породах и процессов концентрации и рассеяния химических элементов в земной коре.
Лит.: Вернадский В. И., Очерки геохимии, 4 изд., М. – Л., 1934; Ферсман А. Е., Геохимия, 2 изд., т. 1, Л, 1934; Менделеев Д. И., Соч., т. 1, Л., 1937; Гольдшмидт В. М., Кристаллохимия, пер. с нем., Л., 1937; Сто лет периодического закона химических элементов, М., 1969.
Н. В. Белов.
Изоморфизм языковых планов
Изоморфи'зм языковы'х пла'нов, параллелизм в организации звуковой и смысловой сторон языка (так называемых плана выражения и плана содержания ). Термин «изоморфизм» связан с именем польского языковеда Е. Куриловича, употреблявшего его для обозначения структурных аналогий между звуковыми и семантическими единицами, например слогом и предложением (обе единицы представляют собой иерархическую структуру с центральным, обязательным компонентом: гласной для слога, сказуемым для предложения, и маргинальными, факультативными компонентами: согласными для первой единицы, прочими членами предложения для второй). Идея глубокого структурного параллелизма обоих языковых планов является одной из основных идей глоссематической концепции Л. Ельмслева, основателя копенгагенской структуральной школы (см. Глоссематика ). Об И. я. п. можно говорить, если имеют в виду отношения между абстрактными единицами, т. е. типами или классами единиц, того и другого планов (например, иерархическая последовательность таких типов звуковых единиц, как дифференциальный признак, фонема, слог, фонологическое слово, структурно аналогична последовательности таких семантических единиц, как сема, семема, ономатема, предложение), но не отношения между членами этих классов (конкретными фонемами и конкретными семемами и т. п.), так как количество единиц содержания значительно превышает количество единиц выражения. Некоторые авторы считают возможным говорить об изоморфизме языковых уровней (см. Уровни языка ), подчёркивая в первую очередь необходимость применять при исследовании уровней одни и те же методы и принципы.
Лит.: Ельмслев Л., Пролегомены к теории языка, в кн.: Новое в лингвистике, в. 1, М., 1960; Курилович Е., Понятие изоморфизма, в его кн.: Очерки по лингвистике, М., 1962; Макаев Э. А., К вопросу об изоморфизме, «Вопросы языкознания», 1961, № 5; Булыгина Т. В., О некоторых аналогиях в соотношениях звуковых и семантических единиц, там же, 1967, № 5.
Т. В. Булыгина.
Изоморфия
Изоморфи'я (от изо... и греч. morphé – вид, форма), независимое появление одинаковых морфологических признаков у представителей различных далёких в систематическом отношении групп организмов. См. также Гомойология .
Изонитрилы
Изонитри'лы, карбиламины, изоцианиды, органические соединения общей формулы 
структурные изомеры нитрилов (эфиров синильной кислоты, R – C º N). И. – бесцветные жидкости со специфическим отвратительным запахом, весьма токсичны; свойства некоторых из них приведены в таблице:
| Изонитрилы | tкип , °С | Плотность, г/см3 (t °C) |
| Meтилизоцианид СН3 NС…………… | 59,6 | 0,756 (7°) |
| Этилизоцианид C2 H5 NC……………. | 79,0 | 0,744 (25°) |
| Изопропилизоцианид (CH3 )2 CHNC. | 87,0 | 0,760 (0°) |
| Фенилизоцианид С6 Н5 NС………….. | 78 (при 40 мм pm. cm. ) | 0,975 (20°) |
И. нерастворимы в воде, растворимы в спирте и эфире, устойчивы к действию щелочей; разбавленными кислотами быстро гидролизуются до первичных аминов (RNH2 ) и муравьиной кислоты (HCOOH). Окись ртути окисляет И. до изоцианатов R – N = C = O, действие серы приводит к изотиоциановой кислоты эфирам R – N = C = S, реакция с хлором – к карбиламинхлоридам R – N = CCl2 ; изонитрильная группа под действием каталитически возбуждённого водорода восстанавливается до метиламиногруппы: 
При нагревании И. изомеризуются в нитрилы.
И. могут быть получены в результате взаимодействия смеси хлороформа (CHCl3 ) и первичного амина (RNH2 ) со спиртовым раствором щёлочи. Эта реакция – высокочувствительный способ качественного определения как аминов, так и хлороформа (а также бромоформа CHBr3 ), так как образующийся И. легко обнаруживается по сильному характерному запаху (изонитрильная проба по Гофману). И. получают также действием POCl3 на моноалкиламиды муравьиной кислоты, алкилированием серебряных, ртутных или свинцовых солей синильной кислоты (HCN) алкилиодидами и другими способами.
Некоторые И. используются для синтеза различных азотсодержащих веществ (амидов, нитрилов, аминокислот и др.). И. открыты А. Гофманом (1866).
В. Н. Фросин.
Изонитросоединения
Изонитросоедине'ния, кислотная изомерная форма нитросоединений .
Изонцо
Изо'нцо (Isonzo), словенск. – Соча (Soča), река в Югославии и Италии. Длина 136 км , площадь бассейна около 3,5 тыс. км2. Истоки в Юлийских Альпах (Югославия), около г. Гориция пересекает югославско-итальянскую границу, выходит на Венецианскую низменность (Италия) и впадает в Триестский залив Адриатического моря. Питание снегово-дождевое, многоводна весной и осенью, маловодна летом и зимой. Средний годовой расход воды 135 м3 /сек. Несколько ГЭС. В нижнем течении судоходна.
На И. во время 1-й мировой войны 1914—18, в 1915—17, происходили ожесточённые бои между итальянскими и австро-германскими войсками – так называемые 11 сражений на И., во время которых итальянским войскам не удалось прорвать оборону противника.
Изооктан
Изоокта'н, 2,2,4-триметилпентан, предельный углеводород алифатического ряда, С(СН3 )3 – CH2 – CH(CH3 )2 . И. – прозрачная бесцветная жидкость с запахом бензина; tпл – 107,38 °С, tkип 99,24 °C, плотность 0,69192 г/см3 (20 °C), n20D 1,39145, теплота сгорания 5,463 Мдж/моль, или 1305,29 ккал/моль (25 °С, p = const), теплота испарения 307,63 дж/г , или 73,50 кал/г (25 °С). И. нерастворим в воде, растворим в обычных органических растворителях; образует азеотропные смеси, например с бензолом, метиловым и этиловым спиртами. Антидетонационные свойства И. приняты за 100 единиц шкалы так называемых октановых чисел .
И. вместе с другими изомерами октана содержится в небольших количествах в бензинах прямой гонки. В промышленности И. получают гидрированием диизобутилена над катализатором, например медно-хромовым, или алкилированием изобутана изобутиленом в присутствии концентрированной H2 SO4 , AlCl3 , BF3 или др. катализаторов. И. применяют (как добавку) в производстве авиационных бензинов, к которым предъявляют требование высоких антидетонационных свойств.
Изоонкия
Изоонки'я, относительное постоянство онкотического давления плазмы крови, обусловленное поддержанием на определённом уровне концентрации в крови белков. Одна из важных физиологических констант организма (см. Гомеостаз ).
Изоосмия
Изоосми'я, изотония (от изо... и греч. osmós – толчок, tónos – напряжение), относительное постоянство осмотического давления в жидких средах и тканях организма, обусловленное поддержанием на данном уровне концентраций содержащихся в них веществ: электролитов, белков и т. д. И. – одна из важнейших физиологических констант организма, обеспечиваемых механизмами саморегуляции (см. Гомеостаз ). Отклонение осмотического давления от нормального физиологического уровня » 0,76—0,81 Мн/м2 (7,6—8,1 ат ) влечёт за собой нарушение обменных процессов между кровью и тканевой жидкостью.
