Т. Г. Петров Посвящается памяти




Скачать 254.35 Kb.
НазваниеТ. Г. Петров Посвящается памяти
страница1/3
Дата публикации23.02.2014
Размер254.35 Kb.
ТипДокументы
shkolnie.ru > Химия > Документы
  1   2   3


(Опубликовано: Петров Т.Г. .Вестник С.-Петерб. у-та. Сер. 7. 2009. Вып. 2. С. 21-28.)

УДК: 541.9+550.84

Иерархическая периодическая система

химических составов объектов любой природы и ее связь с

Периодической системой химических элементов
Т.Г. Петров

Посвящается памяти

Василия Ильича Лебедева

Кратко описан метод RHA (R-ранговая формула, H-энтропия, A-анэнтропия), разработанный для однозначного описания – индексирования – химических составов, и способ упорядочения получаемых индексов. В основу словарного упорядочения ранговых формул в качестве алфавита положена Периодическая система элементов. Это обеспечивает формирование иерархической периодической системы составов как универсальной классификации химических составов природных и искусственных объектов, а также объектов, которые будут открыты или синтезированы. Отмечена особая роль энтропийных характеристик при изучении процессов изменения составов. Сопоставление исходной и порожденной систем проведено по 17 позициям. Перечислены основные возможности использования иерархической периодической системы составов. Библиогр. 16 назв.
Ключевые слова: Периодическая система элементов, иерархическая периодическая система составов, алфавиты, ранговая формула, информационная энтропия, анэнтропия, разделение, смешение.

Химический состав является необходимой вещественной основой для формирования материального объекта с его структурой и всей совокупностью свойств. Неопределенно большое разнообразие химических составов геологических, биологических, технических и космических объектов, сложность составов, их поликомпонентность, и в подавляющем большинстве случаев, отсутствие естественных границ между составами объектов, имеющих разные названия, побудило найти способ индексации – однозначного описания и упорядочения данных о химических составах объектов любой природы. Такой способ под именем RHA опубликован [1] в качестве первого варианта для общей классификации геохимических систем: минералов, горных пород, руд, вод, газов, а также искусственных модельных объектов.

Позднее установлена связь этого способа с сопредельными областями знания: теорией информации, термодинамикой, комбинаторикой, лингвистикой, семиотикой, проводилось исследование свойств полученной системы, изучение ее возможностей, а также расширение областей применимости. Продемонстрирована универсальность предложенного языка для однозначного описания и упорядочения химических составов объектов любой природы [2,3], выявлено большое количество возможностей его использования в разных отраслях геологии [4,5] и других областях знания, не связанных с химией и геологией [2], найден способ свертки больших объемов информации в форме RHA, показаны возможности его использования при описании процессов изменения составов [3,6], для студентов геологических специальностей создано учебное пособие [3].

Цель статьи: кратко описать информационный язык RHA и показать сходство и различия между общеизвестной системой упорядочения отдельных химических элементов – Периодической системой элементов и системой упорядочения совокупностей разных элементов (смесей или соединений), а именно иерархической периодической системой составов, созданной на базе информационного языка RHA.

Приведем краткое описание языка RHA и способа упорядочения химических составов.

Первый параметр R – ранговая формула состава – последовательность символов химических элементов по снижению их атомных содержаний1 pi в анализе. Использование атомных содержаний (измеряемое в долях единицы) позволяет единообразно описывать составы вещества на любом уровне его организации (атомы, ионы, молекулы, смеси молекул, аморфные вещества). Атомные содержания соответствуют частоте (или вероятности) встречи атома i-го сорта в анализе.

Между символами элементов ставится знак равенства, если различия между их содержаниями существуют, но не превышают 15 относительных процентов, то есть при pn/pn+11.15. При строгом равенстве содержаний символы записываются по их порядку в Периодической Системе Элементов.

При разных длинах списков элементов в анализах для сопоставимости дальнейших расчетов длина ранговой формулы n стандартизируется, при этом n является мерой детальности изучения выборки анализов. Чем меньше детальность, тем больше игнорируемой информации, менее различимы составы. Чем выше детальность, тем больше выявляемое разнообразие, но менее надежны и исходные данные, и параметры R,H и A в виду растущих относительных ошибок определения малых элементов.

Второй параметр H – информационная энтропия К. Шеннона, рассчитываемая при выбранном n по формуле H =  pilnpi , где атомное содержание pi. Имея в виду, что pi, измеряется в долях единицы, pi =1. Максимальное значение энтропии реализуется при равновероятном распределении pi. Информационная энтропия служит мерой сложности химического состава [7,2,3], или мерой близости друг к другу всех содержаний химических элементов в составе. Согласно [8, 9] Н – аналог термодинамической энтропии смешения. (Существуют и иные интерпретации [10]). Нормировка к интервалу 0÷1 производится по формуле En = H/ lnn. При этом устраняется совпадение стандартных символов (H) информационной энтропии и водорода.

Третий параметр ^ A – анэнтропия, предложенная нами [1], в простейшем представлении A =  lnpi/n, где «–lnpi» вклад в информацию, приносимый i-тым символом сообщения. Анэнтропия является мерой «чистоты» состава, или оценкой степени близости состава к составу идеально чистого одноэлементного вещества. Она же – аналог химического сродства к смешению [9, 10], то есть степени неравновесности состава по отношению к равновероятному распределению элементов (не реализующемуся в природе). Нормировка к интервалу 0÷1 описана [2,3]. Нормированное значение анэнтропии приобретает символ Аn.

Существенным требованием к исходным анализам является их полнота при данной детальности, а именно, в анализе должны присутствовать все элементы, содержания которых превышают содержание n-го элемента.

Единичная совокупность значений R,En и An (или, для краткости, RHA) является однозначным алфавитно-цифровым обозначением состава – его индексом, или кодом.

Упорядочение ранговых формул производится также как и в алфавитных словарях. Для этого ранговая формула принимается за «слово», в котором роль «букв» играют символы химических элементов. Таким образом, «слово» OMg=S содержит три «буквы»: O, Mg, S. За алфавит упорядочения ранговых формул принята последовательность символов в Периодической Системе Элементов Менделеева. Этот прием, собственно, и порождает иерархическую периодическую систему химических составов. В результате возникает возможность однозначного упорядочения ранговых формул, В частности, линейного (по вертикали), как это показано в табл. 1.

Здесь сначала было произведено группирование ранговых формул по их первому символу, а затем упорядочение самих групп в соответствии с порядком этих символов в Периодической системе элементов. Соответственно, в таблице 1 в первом ранге имеем H,O,F,S,Cu, номера которых 1,8,9,16,29. Затем, в пределах каждой группы с одинаковым первым элементом (например, кислородом) строки записей упорядочиваются по второму (Mg,Si,Ca, их номера 12,14,20), и так далее. В пределах групп одинаковых ранговых формул упорядочение RHA-индексов производится по снижению H, что соответствует обычному направлению изменения энтропии при процессах разделения [12]. При одинаковых Н строки записи располагают по возрастанию анэнтропии А (по тем же причинам). Все это обеспечивает однозначность и линейность последовательности RHA-индексов составов вместе с возникновением иерархической структуры таблицы.
Таблица 1.

Упорядоченная по алфавиту (порядку элементов в Периодической системе элементов) выборка RHA-индексов из Базы Данных «Химические составы природных объектов» [11]

^ Ранговая формула

En

An

Объект


H

He

O

C

Ne

N




Mg=

Si=

Fe

S




0,135

0,837

Солнце

 

H

O

C

N

Ca=

P




K=

S

Na

Cl




0,428

0,434

тело человека

H

O

N

Cl

Si

Li




B =

S

C

Ca




0,278

0,980

вода, гейзер, Камчатка

O

C

Ca

Mg

Fe

Si




P

Al

Mn

K




0,561

0,210

карбонатит, Салланлатва







O

Mg

Si

Fe

Al

Ca




Na

K =

Cr

Ti




0,542

0,301

Марс




 

O

Mg

Si

Fe

Al

Ca




Na

Cr

K

Ti




0,511

0,305

Земля мантия+кора

O

Si

H

Al

C=

Ca=

Mg=

Fe=

K

Na




0.578

0,166

глина четвертичная

O

Si

H=

Al

Fe

K




Mg

C=

Ca

Ti




0,361

0,401

песчаники, Казахстан

O

Si

Na

Mg

Al=

Ca




Fe

Mn

W

Ti




0,286

0,804

кварц, Забайкалье

O

Si

Mg

Al

Ca=

Fe




Cr

Ti

Mn

Na




0,554

0,274

пироп Урал

 

O

Si

Mg

Fe

Al

Ca




Na

Mn

S

K




0,567

0,193

метеорит Жмеринка

O

Si

Al

Na

K

H




Fe

Ca

Mg

Ti




0,488

0,247

гранит, среднее из 2485 ан.

O

Si

Al

Ca=

Fe

Mg




Ti

Na

K

Mn




0,552

0,236

базальт, Луна

 

O

Si=

Ca

C

H=

Fe




P

F=

K

Al




0,617

0,138

карбонатит, Малави

O

Ca=

C

Fe

Mg

P




Si

Al

Sr

Na




0,519

0,278

карбонатит, Ковдор

 

O

Ca

Fe

P

Mg

Si




Al

Na

Mn

Ti




0,569

0,268

фоскорит, Ковдор

F

Ca

Ba=

Ti

Zr

O




Be=

Al

Bi

Mn




0,281

0,962

флюорит, Забайкалье

S

Fe

As

Sb

Zn

Pb




Co=

Ni

Bi

Se

0,282

0,967

пирит, Сибай

Cu

Sn

As

Fe

Sb

Pb




Ni=

Ag

Bi=

Co

0,069

0,526

бронза, нож, Алексеевка
  1   2   3

Похожие:

Т. Г. Петров Посвящается памяти iconПамяти учителя посвящается Турнир по минифутболу
В целях популяризации футбола, выявления сильнейшей команды среди мальчиков в мбоу сош с. Посёлки проведены соревнования по минифут-болу,...
Т. Г. Петров Посвящается памяти iconВнеклассное мероприятие по истории Данные об
Вечер памяти «Воинам – афганцам посвящается» к 25- летию вывода советских войск из Афганистана
Т. Г. Петров Посвящается памяти iconТехника хакерских атак Фундаментальные основы хакерства
Светлой памяти Сергея Иванова – главного редактора издательства "Солон" – посвящается эта книга
Т. Г. Петров Посвящается памяти iconПосвящается светлой памяти защитникам родины, участникам второй мировой...

Т. Г. Петров Посвящается памяти iconПредварителен договор за покупко-продажба и за строителство
Република България, вписано в Търговския регистър при Агенцията по вписвания – гр. София, със седалище и адрес на управление: България,...
Т. Г. Петров Посвящается памяти iconПамяти Э. Е. Лустенберг, одного из основателей бардовского движения в регионе, посвящается
Данный проект ориентирован на работу с молодежью культурное развитие, раскрытие талантов и способностей и организация досуга молодого...
Т. Г. Петров Посвящается памяти iconВладимир Владимирович Петров Мир лесных растений Человек и окружающая среда Петров
Леса покрывают больше одной трети территории Советского Союза. Они раскинулись на огромных просторах Севера европейской части страны,...
Т. Г. Петров Посвящается памяти iconПамяти Александра Невского посвящается
Киевская Русь, раздираемая внутренними противоречиями, распалась на множество княжеств. Вначале их было 15, потом 50. Киевская Русь...
Т. Г. Петров Посвящается памяти iconМирча элиаде йога: бессмертие и свобода
Посвящается памяти моего дорогого попечителя махараджи кассимбазара, господина маниндры чандры нанди, моего гуру профессора сурендраната...
Т. Г. Петров Посвящается памяти iconКонкурс сочинений «Что я знаю о блокаде Ленинграда.»
В каждой школе проходят мероприятия, посвящённые дню снятия блокады. Вот и в нашей, Разметелевской школе, прошли мероприятия, объединенные...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2014
shkolnie.ru
Главная страница