Викиучебник ruwikibooks https://ru.wikibooks.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%B3%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B0 MediaWiki 1.47.0-wmf.4 first-letter Медиа Служебная Обсуждение Участник Обсуждение участника Викиучебник Обсуждение Викиучебника Файл Обсуждение файла MediaWiki Обсуждение MediaWiki Шаблон Обсуждение шаблона Справка Обсуждение справки Категория Обсуждение категории Полка Обсуждение полки Импортировано Обсуждение импортированного Рецепт Обсуждение рецепта Задача Обсуждение задачи TimedText TimedText talk Модуль Обсуждение модуля Event Event talk 0 14882 269024 264911 2026-06-01T15:34:32Z ~2026-32779-75 79507 /* Секция «begin - end» */ 269024 wikitext text/x-wiki # [[Основы PascalABC.Net|Основы]] # [[Основы PascalABC.Net/Таблица типов|Таблица типов]] # [[Справочные примеры PascalABC]] {{Внимание|В настоящее время '''рекомендуется''' использовать технологию [https://dotnet.microsoft.com/download/dotnet/5.0 '''.NET 5'''] для создания кроссплатформенных приложений на '''.NET'''-языках. Однако, она '''не поддерживаются''' в '''PascalABC.NET'''. Для использования '''.NET 5''' рекомендуется применять такие среды разработки, как [https://visualstudio.microsoft.com/downloads/ '''Visual Studio'''] и [https://www.jetbrains.com/rider/download/ '''Rider'''].}} =Синтаксис программ= Минимальная структура программы: <syntaxhighlight lang="Pascal"> begin {main code here} end. </syntaxhighlight> Пример: <syntaxhighlight lang="Pascal"> begin writeln('Hello world'); end. </syntaxhighlight> ===Константы=== В данной секции располагаются определенные пользователем константы. Синтаксис объявления констант выглядит так: <syntaxhighlight lang="Pascal"> const <имя> = <значение>;</syntaxhighlight> Например: <syntaxhighlight lang="Pascal"> const a = 12; s = 'ABC.NET';</syntaxhighlight> ===Секция «var»=== Данная секция предназначена для переменных и массивов. Переменные объявляются так: <syntaxhighlight lang="Pascal"> var <имя>: <тип>; </syntaxhighlight> ===Простейшие типы=== ====Тип строка==== Тип строка - это тип переменных, который позволяет хранить в переменной любой текст. Объявление строковой переменной: <syntaxhighlight lang="Pascal"> var <имя>: string; </syntaxhighlight> Строки могут быть не более 255 символов. Изначальное значение строковых переменных - это «пустая строка» - <nowiki>''</nowiki>. {| class="wikitable" |- ! Операция !! Описание |- | s1 + s2 || Объединение строк |- | s1*n || Дублирование строки n раз |} ====Тип целое число integer==== Кроме типа '''string''' в PascalABC.Net есть еще тип целое число - «'''integer'''». Само число a может принимать (в PascalABC.Net) значения от -32768 до 32767. Пример объявления переменной типа integer: <syntaxhighlight lang="Pascal"> var <имя>: integer; </syntaxhighlight> {| class="wikitable" |- ! Операция !! Описание |- | a + b || Сложение чисел |- | a - b || Разность чисел |- | a * b || Произведение чисел |- | a div b || Целочисленное деление |- | a mod b || Остаток от деления |} ====Тип вещественное число real==== Декларация переменной типа '''real''': <syntaxhighlight lang="Pascal"> var <имя>: real; </syntaxhighlight> Пример присваивания переменной данного типа: <syntaxhighlight lang="Pascal">;; a := 1.0; // Не 1,0! a := 1; // Эквивалентно 1.0. </syntaxhighlight> {| class="wikitable" |- ! Операция !! Описание |- | a + b || Сложение чисел |- | a - b || Разность чисел |- | a * b || Произведение чисел |- | a / b || Частное чисел |} ====Тип символ==== Тип символ или «'''char'''» используется в основном для хранения одного любого символа вне зависимости от того, является ли данный символ буквой или цифрой. Объявление переменной символьного типа: <syntaxhighlight lang="Pascal"> var <имя>: char; </syntaxhighlight> ===Секция «begin - end»=== Данный раздел программы содержит все команды, выполняемые при ее запуске. Данная секция программы выглядит так: <syntaxhighlight lang="Pascal"> begin <команда_n>; end. </syntaxhighlight> ===Комментарии=== Комментарий - это часть кода, которую игнорирует компилятор. Он создается следующим образом: <syntaxhighlight lang="Pascal"> { <текст_комментария> } </syntaxhighlight> Или: <syntaxhighlight lang="Pascal"> // <текст_комментария> </syntaxhighlight> ==Массивы== Массивы - это именованный список элементов одного типа. ''P. S. Для работы с массивами существует учебный модуль Arrays.'' ===Статические=== Статические массивы имеют фиксированный размер. Общий синтаксис объявления данных массивов выглядит так: <syntaxhighlight lang="pascal"> var <имя>: array [0..N - 1] of <тип>; </syntaxhighlight> , где N - длина массива. Пример: <syntaxhighlight lang="pascal"> const N = 5; var A: array [0..N] of integer; K: integer; j: integer; Found: boolean; begin Found := false; K := ReadInteger('K:'); for var i := 0 to N - 1 do begin if not Found then Readln(A[i]) else Readln(A[i + 1]); if not Found and (A[i] = K) then begin Found := true; j := i + 1; end; end; A[j] := A[N]; for var i := 0 to N do WriteFormat('{0} ', A[i]); end. </syntaxhighlight> [[Книга программиста/Задачи на PascalABC.Net#Вставка_элемента|Посмотреть статью с примером.]] ===Матрицы=== ====Двумерные==== Матрица - это n-мерный список значений, имеющий свой тип и ограниченный некоторыми значениями. Пока будем рассматривать только статические двухмерные и трехмерные матрицы. Перед тем, как перейти к их изучению вспомни таблицы в Excel. Каждая таблица имеет свой размер - ширину и длину. Возьмем за правило ассоциировать двухмерные матрицы с таблицами. Объявление матрицы: <syntaxhighlight lang="Pascal"> var <имя>: array [0..N - 1, 0..M - 1] of <тип>; </syntaxhighlight> , где N, M количество строчек и столбцов соответственно. ====Трехмерные==== Трехмерный матрицы обладают третьим измерением: <syntaxhighlight lang="Pascal"> var <имя>: array [0..N - 1, 0..M - 1, 0..K - 1] of <тип>; </syntaxhighlight> ====N-мерные матрицы==== Декларация N-мерной матрицы: <syntaxhighlight lang="Pascal"> var <имя>: array [0..A - 1, 0..B - 1, ..., 0..Z - 1] of <тип>; </syntaxhighlight> , где A..Z означают количество элементов в соответствующем измерении. ===Статические и динамические массивы=== Динамические массивы позволяют управлять количеством элементом в каждом из их измерений во время выполнения программы. {| class="wikitable" |- ! Пример объявления массива: !! Статический !! Динамический !! Вызов SetLength (для динамического массива) |- | Векторный || <syntaxhighlight lang="pascal"><имя>: array [0..N - 1] of <тип></syntaxhighlight> || <syntaxhighlight lang="pascal"><имя>: array of <тип></syntaxhighlight> || <syntaxhighlight lang="pascal">SetLength(<имя>, N)</syntaxhighlight> |- | Двумерный || <syntaxhighlight lang="pascal"><имя>: array [0..N - 1, 0..M - 1] of <тип></syntaxhighlight> || <syntaxhighlight lang="pascal"><имя>: array [,] of <тип></syntaxhighlight> || <syntaxhighlight lang="pascal">SetLength(<имя>, N, M)</syntaxhighlight> |- | Трехмерный || <syntaxhighlight lang="pascal"><имя>: array [0..N - 1, 0..M - 1, 0..K - 1] of <тип></syntaxhighlight> || <syntaxhighlight lang="pascal"><имя>: array [,,] of <тип></syntaxhighlight> || <syntaxhighlight lang="pascal">SetLength(<имя>, N, M, K)</syntaxhighlight> |} ===Понятие индекса массива=== Индекс массива - это номер элемента массива. Индекс может принимать значения [0, N - 1], где N - количество элементов некоторой размерности. Обращение к элементу одномерного массива с некоторым индексом: <syntaxhighlight lang="Pascal"> <имя>[<индекс>] </syntaxhighlight> Составим таблицу, которую следует запомнить: {| class="wikitable sortable" |- ! N-мерный массив !! Общий синтаксис указания элемента массива || Пример |- | Векторный || <syntaxhighlight lang="Pascal"><имя>[i]</syntaxhighlight> || <syntaxhighlight lang="Pascal">A[1]</syntaxhighlight> |- | Двумерный || <syntaxhighlight lang="Pascal"><имя>[i, j]</syntaxhighlight> || <syntaxhighlight lang="Pascal">A[1, 1]</syntaxhighlight> |- | Трехмерный || <syntaxhighlight lang="Pascal"><имя>[i, j, k]</syntaxhighlight> || <syntaxhighlight lang="Pascal">A[1, 1, 1]</syntaxhighlight> |} Где i, j, k - индексы. ===Индекс в виде значения элемента массива=== Индексом может быть значение элемента массива: <syntaxhighlight lang="Pascal"> <имя>[<имя_1>[индекс]] </syntaxhighlight> ==Операторы, стандартные процедуры и функции== ===Вывода на экран=== ====Вывод текста==== Вывести текст - это значит отобразить текст на экране. Общий синтаксис для вывода текста выглядит так: <syntaxhighlight lang="Pascal"> Write('<текст>'); </syntaxhighlight> ====Вывод значений переменных==== Вывод значений произвольного количества переменных: <syntaxhighlight lang="Pascal"> Write(<имя_1>, <имя_2>, ... , <имя_n>); </syntaxhighlight> Например: <syntaxhighlight lang="Pascal"> var A, B, C: integer; begin A := 1; B := 6; C := 2; Write(A, B, C); end. </syntaxhighlight> Для перехода на новую строку после вывода последнего значения используйте Writeln вместо Write. ===Ввод данных с клавиатуры=== Чтение с клавиатуры - это процесс ввода данных с клавиатуры и запись в соответствующий элемент программы этих данных. Элементами программы являются как переменные, так и элементы массивов. Тип данных, вводимых с клавиатуры, должен соответствовать типу элемента, в который записываются данные с клавиатуры. Использование '''Readln''' для чтения с клавиатуры и перехода на новую строку: <syntaxhighlight lang="Pascal"> Readln(<имя_переменной_1>, <имя_переменной_2>, ... ,<имя_переменной_n>); </syntaxhighlight> ===Условный оператор=== Общий синтаксис условного оператора if: <syntaxhighlight lang="Pascal"> if (<условие>) then begin <команда_1>; ... <команда_N>; end; </syntaxhighlight> Команды '''<команда_1>...<команда_N>''' будут выполнены только при истинности условия. ====Сравнение==== Условные обозначения в программировании операций сравнения приведены в таблице: {| class="wikitable sortable" |- ! Операция !! Эквивалент в Паскале |- | ≤ (меньше или равно) || <code><=</code> |- | ≥ (больше или равно) || <code>>=</code> |- | < (меньше) || <code><</code> |- | > (больше) || <code>></code> |- | = (равно) || <code>=</code> |- | ≠ (не равно) || <code><></code> |} Общий синтаксис сравнения двух величин: <syntaxhighlight lang="Pascal"> <элемент_1><знак_сравнения><элемент_2>; </syntaxhighlight> Пример: <syntaxhighlight lang="Pascal"> const N = 10; var A: array of integer; Max: integer; begin SetLength(A, N); for var i := 0 to N - 1 do A[i] := Random(100); Max := integer.MinValue; for var i := 0 to N - 1 do if A[i] > Max then Max := A[i]; Writeln(A); Writeln(Max); end. </syntaxhighlight> [[Задачи на PascalABC.Net#Поиск максимума|Посмотреть статью с примером.]] ===Оператор case=== Оператор case используется для сопоставления значения некоторого выражения с константными значениями: <syntaxhighlight lang="pascal"> case <выражение> of <константное_значение_1>: begin <операторы_1>; end; ... <константное_значение_n>: begin <операторы_n>; end; else <операторы> end; </syntaxhighlight> Если некоторое i-тое константное выражение совпадает с значением выражения, то i-ая группа операторов будет выполнена. Группа операторов после else будет выполнена, если значение выражения не совпало ни с одной из констант. begin - end не нужны, если после двоеточия только один оператор. Пример: <syntaxhighlight lang="pascal"> var S, S2: string; i: integer := 1; // Выделение слова из строки: function GetWord(s: string; var from: integer): string; begin while (from <= Length(s)) and char.IsLetter(s.Chars[from]) do begin Result += s.Chars[from]; Inc(from); end; end; begin Readln(S); var L := Length(S); while i <= L do begin while (i <= L) and not char.IsLetter(S.Chars[i]) do begin S2 += S.Chars[i]; Inc(i); end; var w := GetWord(S, i); // Преобразование числа в слово: case LowerCase(w) of 'ноль', 'нуль': S2 += '0'; 'один': S2 += '1'; 'два': S2 += '2'; 'три': S2 += '3'; 'четыре': S2 += '4'; 'пять': S2 += '5'; 'шесть': S2 += '6'; 'семь': S2 += '7'; 'восемь': S2 += '8'; 'девять': S2 += '9'; else S2 += w end; end; S := S2; Writeln(S2); end. </syntaxhighlight> [[Задачи на PascalABC.Net#Замена слов на цифры|Посмотреть статью с примером.]] ===Оператор цикла while=== Оператор цикла позволяет выполнять группу операторов (или один) циклически пока условие является истинным. <syntaxhighlight lang="Pascal"> while (<условие>) do begin <оператор_1>; ... <оператор_n> end; </syntaxhighlight> Пример: <syntaxhighlight lang="Pascal"> var S, S2: string; i: integer := 1; begin Readln(S); // Пока не дошли до конца строки: while i <= Length(S) do begin if S.Chars[i] = ' ' then begin S2 += ' '; Inc(i); end; // Пропускаем все лишние пробелы. while (i <= Length(S)) and (S.Chars[i] = ' ') do Inc(i); // Бежим по строке до тех пор пока не встретим пробел. while (i <= Length(S)) and (S.Chars[i] <> ' ') do begin S2 += S.Chars[i]; Inc(i); end; end; S := S2; Writeln(S); end. </syntaxhighlight> [[Задачи на PascalABC.Net#Удаление лишних пробелов|Посмотреть статью с примером.]] ===Счетчик=== «Счетчик» - это оператор цикла for, выполняющий группу операторов определенное количество раз. Общий синтаксис оператора цикла for: <syntaxhighlight lang="Pascal"> for var <переменная_цикла> := <значение_1> to <значение_2> do begin <оператор_1>; ... <оператор_n>; end; </syntaxhighlight> Если второе значение меньше первого - используйте '''downto''' вместо '''to'''. Пример: <syntaxhighlight lang="Pascal"> const N = 10; var A: array of integer; begin SetLength(A, N); for var i := 0 to N - 1 do Readln(A[i]); Writeln(A); end. </syntaxhighlight> [[Задачи на PascalABC.Net#Чтение массива|Посмотреть статью с примером.]] ===Оператор break=== Для выхода из цикла можно использовать '''break''': <syntaxhighlight lang="Pascal"> const N = 9; var A: array [0..N - 1] of integer; begin for var i := 0 to N - 1 do begin Readln(A[i]); if A[i] mod 2 = 0 then break; end; end. </syntaxhighlight> ===Новая итерация цикла=== Для завершения текущей итерации цикла и начала другой используйте оператор '''continue'''. ==Функции== Общий синтаксис описания функции: <syntaxhighlight lang="Pascal"> function <имя>(<описание_параметров>): <тип_возвращаемого_значения>; begin <оператор_1>; ... <оператор_n>; end; </syntaxhighlight> или: <syntaxhighlight lang="pascal"> function <имя>(<описание_параметров>) := <выражение>; // Вывод типа возвращаемого значения производится на основе типа выражения. </syntaxhighlight> Можно устанавливать значение переменной '''Result''' для указания возвращаемого значения. Пример: <syntaxhighlight lang="pascal"> function F(a, b: integer): integer; begin if a < b then Result := a else Result := F(a - b, b); end; begin Writeln(F(ReadlnInteger('A:'), ReadlnInteger('B:'))); end. </syntaxhighlight> [[Книга программиста/Задачи на рекурсию#Остаток от деления a на b|Посмотреть статью с примером.]] ==Процедуры== Синтаксис объявления процедуры: <syntaxhighlight lang="pascal"> procedure <имя>(<описание_параметров>); begin <оператор_1>; ... <оператор_n>; end; </syntaxhighlight> или: <syntaxhighlight lang="pascal"> procedure <имя>(<описание_параметров>) := <оператор>; </syntaxhighlight> Пример: <syntaxhighlight lang="Pascal"> uses Crt, GraphABC, ABCButtons; var B: ButtonABC; procedure P() := Writeln('Привет мир!'); // Сокращённый синтаксис объявления процедур, содержащих один оператор. begin B := new ButtonABC(0, 0, 100, 40, 'Button', clRed); B.OnClick := P; end. </syntaxhighlight> [[Модуль ABCButtons|Посмотреть статью с примером.]] ==Оператор exit== Для выхода из некоторой функции или процедуры можно использовать оператор '''exit'''. ==Встроенные процедуры и функции== {| class="wikitable" |- ! Описание !! Комментарии |- | <syntaxhighlight lang="Pascal">Random(<максимальное_значение>)</syntaxhighlight> || Генерирует случайное число в диапазоне [0, максимальное_значение - 1]. |- | <syntaxhighlight lang="Pascal">Inc(<имя>)</syntaxhighlight> || Увеличивает значение переменной на 1 (переменная типа real не может быть параметром). |- | <syntaxhighlight lang="Pascal">Dec(<имя>)</syntaxhighlight> || Уменьшает значение переменной на 1 (переменная типа real не может быть параметром). |- | <syntaxhighlight lang="Pascal">Succ(<символ>)</syntaxhighlight> || Возвращает следующий символу символ. |- | <syntaxhighlight lang="Pascal">Pred(<символ>)</syntaxhighlight> || Возвращает предыдущий символу символ. |} ==Подключение модулей== Модуль - это часть программы, вынесенная в отдельный файл. Для подключения модуля следует писать в разделе uses его имя: <syntaxhighlight lang="Pascal"> uses <имя_модуля_1>, <имя_модуля_2>, ... , <имя_модуля_n>; </syntaxhighlight> ==Свои типы== Примеры объявления своих типов: <syntaxhighlight lang="pascal"> type Int = integer; // Тип числа. ShortStr = string[255]; // Тип короткой строки. Numbers = (One, Two, Three, Four, Five, Six, Seven, Eight, Nine, Ten); // Тип названия числа. TArray<T> = array of T; // Тип одномерного массива с элементами типа T. TMatrix<T> = array [,] of T; // Тип матрицы с элементами типа T. </syntaxhighlight> Пример вывода обобщённого массива: <syntaxhighlight lang="pascal"> type TArray<T> = array of T; procedure Show<T>(a: TArray<T>); begin for var i := 0 to a.Length - 1 do Writeln(a[i]); end; begin Show(ArrRandom()); end. </syntaxhighlight> =Примеры= ==Мигание текста== <syntaxhighlight lang="pascal"> uses System; begin var rnd := new Random(); while true do begin Console.SetCursorPosition(0, 0); Console.ForegroundColor := ConsoleColor(rnd.Next(15)); Console.Write('Hello world!'); Sleep(200); end; end. </syntaxhighlight> ==Класс ввода данных пользователя== <syntaxhighlight lang="pascal"> uses FormsABC; const Width = 50; type TUserData = class private _Name, _Password: Field; _LogIn: Button; _W: integer; function GetW() := _W; procedure SetW(v: integer); begin _Name.FieldWidth := v; _Password.FieldWidth := v; _W := v; end; public property Name: Field read _Name; property Password: Field read _Password; property LogIn: Button read _LogIn; property W: integer read GetW write SetW; constructor(nText, pText, logInText: string); begin _Name := new Field(nText, Width); _Password := new Field(pText, Width); _LogIn := new Button(logInText); end; end; begin var UserInput := new TUserData('Name', 'Password', 'Ok'); end. </syntaxhighlight> var x, y: real; begin writeln('введите введите x'); readln(x); if x>0 then y:=sqrt(x) else y:=sqr(x); writeln(y); writeln('введите x'); readln(x); if x=0 then y:=0 else y:=0; writeln(y); writeln('введите x'); readln(x); if x<0 then y:=x+x else y:=x+x; writeln(y); end. [[Категория:Учебники без шаблона]] qlmkt0b3feul9p6u9ise95zpkqjcny1 0 20749 269025 264345 2026-06-02T09:39:00Z Ivtorov 37653 /* Ссылки и литература */ 269025 wikitext text/x-wiki {{{{Book template}}/Содержание}} <center>'''Глава 2. Гавайская геология'''</center> ;1. [[Гавайеведение/Гавайская геология/Образование Гавайских островов|Образование Гавайских островов]] ;2. [[Гавайеведение/Гавайская геология/Гавайские вулканы|Гавайские вулканы]] ;3. [[Гавайеведение/Гавайская геология/Геологическая деятельность моря|Геологическая деятельность моря]] [[Файл:Book-Hawaii-Vtorov-Kauai-1200-052.jpg|thumb|377px|Кратер [[w:ru:Халемаумау|Халемаумау]] вулкана Килауэа]] == Гавайские вулканы == === История изучения === {{Википедия|Геология Гавайев}} [[Файл:Book-Hawaii-Vtorov-226-4.jpg|thumb|Вулканическая обсерватория на краю кальдеры Килауэа]] Томас Джаггар, профессор геологии Массачусетского технологического института, в 1912 году основал [[w:ru:Гавайская вулканическая обсерватория|Гавайскую вулканическую обсерваторию]] и был её директором до 1940 года. Основной задачей стало изучение работы вулканов и предсказание извержений. Ему принадлежит заслуга в убеждении американского Конгресса основать 1 августа 1916 года [[w:ru:Хавайи-Волкейнос|Гавайский вулканический национальный парк]] (Hawai’i Volcanoes National Park). Сейчас обсерватория обладает сетью датчиков, камер и сейсмометров по всему острову, дистанционно наблюдает за нагревом и составом вулканических газов, а также проводит спутниковые измерения поверхности вулканов. На острове ежегодно фиксируется более 100 тыс. мелких землетрясений. Заметные колебания земли встречаются не чаще раза в десятилетие. === Измерения === [[Файл:Book-hawaii-vtorov-145.jpg|thumb|Сейсмометры практически не изменились за 100 лет]] Важными вулканологическими измерениями является наблюдение за деформацией формы поверхности вулкана. Сегодня они осуществляются с помощью 60 GPS-датчиков, расставленных по всему острову и лазерных дальномеров. Это позволяет оценить процессы наклона поверхности от «сдувания и надувания» вулканов (анг. DI — Deflation/Inflation), под действием движения магмы по внутренним резервуарам в результате конвекции. Кроме этого измеряют деформации сбрасывания и разрывов от скольжения пластов по склону (бесшумные землетрясения), раскачивания поверхности и изменения гравитации. [[Файл:Book-hawaii-vtorov-010.jpg|thumb|Килауэа]] Во время извержений вулканологи измеряют объемы, тип и скорость излияния лавы и оценивают степень опасности. Спокойные не взрывные выбросы и не высокие фонтаны жидкой горячей базальтовой лавы, которые тонкими слоями разливаются по поверхности, образуя щитовидные вулканы (англ. Shield volcano), геологи так и назвали гавайский тип извержений. Такие извержения хорошо изучены и вполне предсказуемы. Они начинаются по одинаковому сценарию: высокочастотные землетрясения (англ. Harminic tremor) от нарастания давления магмы продолжаются несколько месяцев. Непосредственно перед началом извержения они заменяются низкочастотными колебаниями от подъёма магмы. При этом деформируется (надувается) поверхность вулкана и изменяется состав вулканических газов. Затем в образовавшемся отверстии под давлением выходят вулканические газы, нередко они поднимают кратковременный фонтан лавы. Рекордный фонтан высотой 580 метров был зафиксирован в 1959 году во время извержения Килауэа Ики (Kīlauea Iki) или маленького Килауэа. [[Файл:Book-hawaii-vtorov-108.jpg|thumb|Отсюда 60 лет назад бил фонтан раскалённой пемзы и пепла (в 4 раза выше глубины кратера Килауэа Ики)]] После падения давления газов начинается вытекание жидкой лавы. Гавайская лава одна из самых горячих на Земле. Вытекая на поверхность, магма превращается в лаву. Она похожа на жидкий мёд, обычно в ней уже мало газов, но они бурлят и лопаются на поверхности. Жидкая лава имеет температуру 1150°С поэтому вечером она светится желтым цветом, а остывая становится оранжевой и красной. К такому кипящему «мартену» невозможно подойти даже на несколько метров из-за сильного жара, поэтому геологи используют специальные теплоотражающие костюмы, чтобы зачерпнуть пробы лавы. Застывшая гавайская лава похожа на пористый хлеб, В ней большая концентрация железа, магния, кальция и даже титана. === Вулканические формы === Поток лавы текущий долгое время формирует русло направленное вниз по склону, как правило, в сторону океана. Такой канал постепенно застывает по краям и сверху, так образуется лавовая труба (англ. Lava tube). Застывшая лава благодаря газам обладает пористой структурой и хорошей теплозащитой. Внутри трубы поток остывает гораздо медленнее (всего 1°С на 1 км пути) и часто преодолевает более 10 километров пока не достигнет берега океана. В одной из таких труб на склоне была зафиксирована рекордная скорость потока лавы в 56 км/ч. На пути движения лавы могут образовываться лавопады (англ. Lava falls) и лавовые озёра (англ. Lava lake). В глубинах застывшего озера лава остаётся горячей ещё несколько десятилетий. За последние 30 лет наблюдений непрерывного извержения Килауэа отмечено, что 75 % потоков лавы доходили до океана, а самая долгая «огненная река» текла 22 месяца. [[Файл:Book-hawaii-vtorov-142.jpg|thumb|Канатная форма лавы — пахоэхоэ]] Хорошо видны застывшие свежие потоки лавы в Вулканическом национальном парке. Одинаковая по составу лава может протекать и застывать в двух формах, которые зависят от совокупности факторов: стадии извержения, степени наклона склона, температуры и газового состава. Первая форма это в основном гладкая и ровная лава, она похожа на новый асфальт, но её стекловидная поверхность блестит на солнце. Такая лава была очень горячей и жидкой, это позволило ей легко растекаться. Этот тип лавы получил название «пахоэхоэ» (гав. Pāhoehoe), что переводится, как лава, по которой «удобно ходить босиком». Звуки протекающей лавы похожи на жарящуюся яичницу с колбасой. Края пахоэхоэ часто застывают в форме пальца, или вздуваются в виде купола. Когда она выливается на равнину и приостанавливает своё течение, то её застывшая верхняя корка начинает сдвигаться притоком новых порций лавы и сморщивается в красивую складчатую структуру похожую на сложенные «канаты». Поэтому такую форму называют канатные лавы или «рисунки Пеле». Другой тип лавовых потоков похож издали на свежевспаханные поля. Это более холодная и вязкая, медленно текущая лава с шумно перекатывающимися черепками и слипшимися комками. Её называют «аа» лава (гав. ‘A’ā). По полям аа лавы практически невозможно ходить, она состоит из нагромождения острых осколков и неустойчивых хрупких камней. Неслучайно островитяне дали ей такое название, шагая по ней босиком, они то и дело кричали «а-а …». Эти гавайские названия давно стали общепризнанными геологическими терминами, вошедшими во все учебники. Потоки пахоэхоэ лавы могут течь десятки километров и часто формируют лавовые трубы. Из-за того, что верхний слой лавы движется быстрее, возникает ощущение движения гусеницы трактора, которая постепенно нарастает в высоту по мере продвижения фронта потока. [[Файл:Book-Hawaii-Vtorov-243-3.jpg|thumb|Кристаллы оливина в лаве Мауна-Лоа]] На подводных съемках можно увидеть, как лава вытекает из глубоководного вулкана Лоихи или стекает в океан из лавовой трубы. Такой поток лавы заметно отличается от наземного. Вода мгновенно охлаждает поток и он застывает в виде плотных вздутий, которые продолжают трескаться под внутренним давлением потока, образуя всё новые «подушки». Поэтому такой тип лавы назван подушечная (англ. Pillow). Подводный вулкан имеет коническую форму и растёт быстрее, так как его лава нагромождается, а не растекается по склонам. [[Файл:Book-Hawaii-Vtorov-287.jpg|thumb|Вулканические бомбы на Мауна-Кеа]] [[Файл:Book-Hawaii-Vtorov-299-3.jpg|thumb|Волосы Пеле на Килауэа]] Во время прогулок по лаве то и дело обнаруживаешь интересные камни, капли, нити и черепки разной формы. Все они имеют научные названия и широко представлены в геологическом музее Джаггера (Jaggar Museum) в Вулканическом национальном парке. Некоторые кратковременные редкие извержения (несколько раз в столетие) сопровождаются газовыми выбросами лавы. При этом она застывает в полёте в разных причудливых фрагментах или тефрах (англ. Tephra): совсем мелкие продукты извержений (до 2 мм) это пепел (англ. Ash), более крупные (2 — 50 мм) — лапили (англ. Lapilli) или шлак (англ. Cinder), самые крупные — округлые вулканические бомбы (англ. Volcanic bombs) разной «аэродинамической» формы (веретено, лента, корка, лепёшка, орех и пр.). Мелкие фонтаны лавы могут застывать в виде стекловолокна (англ. Pele’s hair — волосы Пеле). Более крупные в виде капель (англ. Pele’s tears — слёзы Пеле). Если лава вытекает на берег, то вода оставшаяся под ней закипает, от этого лопаются пузыри лавы, так получаются тонкие полупрозрачные пластины (гав. Limu o Pele — водоросль Пеле). Сильно вспененная лава образует застывшую пену или пемзу (англ. Pumice). Если пепел от извержения в воздухе смешивается с дождём, то земля покрывается мелкими шариками. Интересно отметить, что вулканического стекла (обсидиана) на Гавайях нет, он характерен для другого типа вулканов, расположенных в местах взаимодействия плит земной коры. Вокруг кратеров боковых конусов Мауна-Кеа разбросаны вулканические бомбы, похожие на каменные «мячи». Поищите шары, которые разбиты молотками, в их сердцевине иногда попадаются блестящие прозрачные кристаллы зеленовато-желтого минерала — оливина (olivine — магниево-железный силикат). Оливин красивый, но очень хрупкий минерал, его концентрация больше в старых вулканах. Если волны размывают кратер такого вулкана, то оливин превращается в зелёный песок, о котором будет написано в следующем разделе. Перидот (Peridot) — более ценная разновидность оливина, его крупные кристаллы используют ювелиры. Он встречается гораздо реже, так как его кристаллизация происходит при очень высокой температуре 1890°С. Таким образом, геологи по застывшему лавовому потоку легко определяют характер извержения его мощность, возраст и различные характеристики лавы. === Вог — вулканический смог === [[Файл:Book-Hawaii-Vtorov-275.jpg|thumb|Вог из кратера Халемаумау на вулкане Килауэа, 2017]] Вулканические газы состоят в основном из водяного пара (H₂O), углекислого газа (CO₂), азота (N₂), оксида серы (SO₂), сероводорода (H₂S), водорода (H₂), хлорной кислоты (HCl) и других газов. Туристов предупреждают о опасности вулканических газов, их запах похож на зажигающиеся спички с примесью тухлых яиц. Даже если стараться не дышать он вызывает кашель, першение в горле и раздражает глаза. Дым вулкана, смешиваясь с парами воды, образует смог, который называется вог (Vog). По своей сути такой дым это мельчайшие капли кислот, они вызывают кислые дожди, которые угнетают растения и растворяют зубы. Текущее извержение Пуу Оо и Купайанаха выделяет более 1800 тонн оксида серы (SO₂) ежедневно, что сопоставимо с несколькими грязными угольными электростанциями. От кислых дождей особенно страдают соседние пустыня Кау и городок Пахала. Иногда вог доходит до Коны, и его след виден даже из космоса (http://earthobservatory.nasa.gov/NaturalHazards/view.php?id=38709). [[Файл:Book-Hawaii-Vtorov-299.jpg|thumb|Выход вулканических газов из трещин]] [[Файл:Book-Hawaii-Vtorov-296.jpg|thumb|кристаллизация серы]] Даже тогда, когда вулканы не извергаются, они демонстрируют свою поствулканическую активность испарениями дождевой и грунтовой воды и выделением газов из трещин и лавовых труб. Такие выходы вулканических газов называются фумаролы. Края фумаролов разукрашены красноватыми и желтоватыми налётами серы (S). Самые красивые отложения самородков серы (Sulphur Banks, Ha’akulamanu) находятся у дамящихся трещин на краю Килауэа рядом с въездом в Гавайский вулканический национальный парк. === Другие вулканические явления === Интересно, что в отличии от многих других вулканических мест на Гавайях совсем нет гейзеров, или фонтанов горячей воды. Зато на юго-западе острова, в рифтовой зоне, местные жители и туристы могут насладиться купанием в своеобразных термах — заливах с тёплой морской водой подогреваемой близостью вулкана. Подробнее об этих местах написано в разделе Путеводитель. [[Файл:Book-Hawaii-Vtorov-216.jpg|thumb|Цвета лавы на Килауэа]] На молодых вулканах извергается чёрная базальтовая лава (англ. Tholeiitic basalt), такая лава вытекает из Мауна-Лоа и Килауэа. На старых вулканах состав лавы меняется. Вершина Мауна-Кеа покрыта более светлой щелочной и силикатной лавой — андезитом (англ. Andesite, или Hawaiite, Mugearite). Она извергалась 65 тыс. лет назад из множества шлаковых конусов на вершине. При древних извержениях внутри ледника образовывались не пористые и очень прочные базальтовые камни (англ. Аdze Basalt). Эти камни древние гавайцы добывали на высоте 3780 метров, использовали в качестве наиболее твёрдых топоров и торговали ими с другими островами. [[Файл:Book-hawaii-vtorov-011a.jpg|thumb|Поверхность лавового озера в кратере Халемаумау вулкана Килауэа (модель взаимодействия тектонических плит земной коры)]] На щитовых вулканах, в результате оседания вершины в освободившуюся от магмы полость и обрушения стенок кратеров, формируются очень широкие (более 1,6 км) котловины, которые называются кальдеры (Caldera). Они часто заполнены разлившимися озёрами застывшей лавы, в которых появляются уже вторичные более мелкие кратеры. Такие обрушения кальдеры происходят регулярно каждые несколько сот или тысяч лет. У Килауэа кальдера округлая размером 3 на 4,4 км (Kīlauea Caldera). Этот провал произошел около 500 лет назад всего за несколько дней или недель. На Мауна-Лоа кальдера (гав. Moku’āweoweo — горящий остров) более вытянутая — 2,5 на 6 км. Мауна-Кеа принадлежит к старым постщитовым вулканам, его кальдера на высоте 3871 м, засыпана более поздними слоями андезитной лавы и частично стёрта сходящим ледником. Такой тип кальдеры, которая находится ниже вершины вулкана, называется возрождённой. От кальдер по трещинам и цепям боковых кратеров расходятся зоны разломов. Землетрясения способствуют разломам, например на Килауэа трещины расширяются со скоростью до 10 см в год. [[Файл:Book-hawaii-vtorov-112.jpg|thumb|Чёрная «река лавы» на обрывистых Гавайских берегах]] Потоки лавы, которые достигают берега океана, постепенно увеличивают площадь острова, образуя лавовые дельты. Стоит отметить что, такие новые каменные берега очень не надёжны, от землетрясений они трескаются и сползают в океан. Крупный обвал берега в море наблюдался 28 ноября 2005 года, тогда за 5 часов в океане оказалось почти 14 гектаров «новой» лавовой земли, которые прихватили с собой и 4 гектара старого берега (посмотрите ускоренное видео на http://gallery.usgs.gov/videos/136). Однако лава продолжила заливать этот берег, и через 2 года он опять увеличился на 26 гектаров, это не помешало ему продолжать обваливаться и ещё через 3 года от новой суши опять почти ничего не осталось. При подводных исследованиях вокруг острова было отмечено более 50 таких провалов и оползней. Если русло или подземный канал для вытекания лавы ещё не сформировались, то в кратере образуется озеро жидкой лавы. Если лава находит боковой выход, то его уровень резко падает, а края осыпаются. В этом озере, питаемом магмой, бурлят вулканические газы, которые прорываются наружу через тонкую корку остывшего верхнего слоя лавы. Ночью хорошо заметны яркие границы и медленное направленное движение тёмных островков на поверхности лавы. Такое движение лавы, которое происходит за счёт перемешивания остывших и горячих слоёв озера, в уменьшенном масштабе и ускоренном режиме является моделью тектонического движения гигантских плит земной коры под воздействием подстилающих её потоков магмы. В озере лавы видны главные типы взаимодействия плит: Чёткие конвергентные границы, образованные схождением плит путём опускания одной под другую. Рваные растянутые дивергентные границы от расхождения плит, и трансформные границы в результате бокового сдвига тектонических плит. === Борьба с вулканом === [[Файл:Book-hawaii-vtorov-121.jpg|thumb|Поток лавы перекрыл дорогу]] Люди давно экспериментируют с тем, как остановить поток лавы. Древние гавайцы верили, что успокоить богиню Пеле можно с помощью даров — любимых ею красных ягод, цветов и перьев птиц. Сам Камехамеха ещё в 1801 году «навсегда» усмирил целый вулкан Хуалалай, бросив в его лаву частичку самого себя — прядь волос завёрнутых в лист. В 1881 году принцесса Киликолани (англ. Ruth Keelikolani), использовала более современные технологии, она сбрасывала в лаву красные шелковые ткани и даже бутылку бренди. В конце концов, поток лавы остановился прямо в пригородах Хило. В 1936 году директор вулканической обсерватории Томас Джаггар уговорил военных бомбардировать устье лавовой трубы, куда уходил поток лавы с Мауна-Лоа грозивший городу Хило. Несколько 500-фунтовых бомб (227 кг) было сброшено с самолёта, одна попала в трубу. Взрыв произвёл «выброс части лавы», но не изменил направление потока. Через 2 дня извержение, длившееся больше года, прекратилось. Джаггар был уверен, что именно бомбы остановили его. Гавайские знатоки утверждают, что богине это не понравилось, и она покарала за это почти всех лётчиков в войне, которая началась через несколько лет. Сейчас гавайцы более философски относятся к лаве, которая протекает через их селения. Они повторяют, что мы не в силах контролировать не только звёзды с луной, но и вулканы. С момента открытия островов на Килауэа дважды в 1790 и 1924 годах были отмечены взрывные извержения. Они произошли из-за попадания в кратер грунтовых вод, в результате поднялись высоко в воздух густые облака пара, газов, пыли и пепла. За всю известную историю на Гавайских островах погибло от извержений около 5 тысяч человек, и только 5 из них в прошлом веке. За последние 50 лет потоки лавы уничтожили 211 зданий, только несколько домов удалось вовремя перевезти в безопасное место. == История извержений == === Вулкан Килауэа === {{Википедия|Килауэа}} Килауэа — самый активный и самый молодой из наземных гавайских вулканов. Даты крупных извержений<ref>''Гщенко И. И.'' Килауэа // Извержения вулканов Мира. М.: Наука, 1979. С. 87.</ref>: {{кол|4}} * 1750 (по рассказам) * 1790 * 1823 * 1832 * 1840 * 1868 * 1877 * 1884—1885 * 1894 * 1918—1919 * 1921—1924 * 1927—1931 * 1934 * 1952 * 1954—1955 * 1957 * 1959—1965 * 1967—1975 * 1983—{{comment|н.&nbsp;в.|настоящее время}} {{конец кол}} [[Файл:Animation of Kīlauea Lower East Rift Zone Fissures and Flows.gif|thumb|350px|Потоки лавы<br>май—август 2018]] Подсчитано, что за 200 лет (1750—1955) вулканом было извергнуто около 3.29 км³ лавы и пепла. В 1955 году (28 февраля — 26 мая) лава извергалась в 32—45 км от кальдеры. По сообщению [[w:ru:Макдональд, Гордон (геолог)|Гордона Макдональда]], извержение состояло из трех фаз, каждой из которых предшествовали многократные землетрясения и подземный грохот. Количество выброшенной лавы составляло около 0,11 км³<ref>''Яковлева С. В.'' Вопросы четвертичной геологии на XX сессии Международного Геологического конгресса в Мексике 3-11 сентября 1956 г. // [[w:ru:Бюллетень Комиссии по изучению четвертичного периода|Бюллетень Комиссии по изучению четвертичного периода]]. 1959. № 23. С. 119.</ref>. Последнее извержение началось '''3 января 1983 года''' и продолжается по настоящее время. В фазу новой интенсивной активности вулкан вступил 6 марта 2011 года<ref>[http://www.voanews.com/russian/news/Volcano-US-2011-03-07-117516088.html Килауэа не шутит] // Голос Америки, 18 марта 2011</ref>. C 5 мая по 22 сентября 2018 года — Гавайский вулканический национальный парк был полностью закрыт для посещения туристами, после сильного извержения вулкана, сопровождавшегося землетрясениями и большими выбросами вулканических газов и пепла<ref>''Andrews R. G.'' [https://earther.gizmodo.com/hawaii-s-national-park-is-re-opening-after-the-eruption-1829221015 Hawaii’s National Park Is Re-Opening After the Eruption of a Lifetime] // Gizmodo Media Group. 2018. 22 сентября.</ref>. == Минералы и горные породы == {{Википедия|Оливин}} {{Википедия|Базальт}} Базальты на разных стадиях вулканизма<ref>''Кутолин В. А.'' Толеитовые базальты Гавай // Статистическое изучение химизма базальтов разных формаций. Москва: Наука, 1969. С. 44-45.</ref>: # Толеитовые базальты изливались в начальную стадию вулканической деятельности и образовали нижнюю часть гавайских вулканов. # Щелочные оливиновые базальты приурочены к следующей менее мощной фазе вулканизма, сопровождавшейся образованием кальдер и шлаковых конусов. # Пикритовые и оливиновые базальты, нефелиновые базальты и нефелин-мелилитовые базальты характерны для конечной слабой стадии вулканизма. Толеитовые базальты состоят в основном из оксидов кремния (49 %), алюминия (15 %), кальция (10 %) и железа (11 %)<ref>''MacDonald G.A., Katsura T.'' Chemical composition of Hawaiian lavas // Journal of Petrology. 1964. Vol. 5. N 1.</ref>. == Геологические организации и общества == * Hawaiian Volcano Research Association (1925) * Hawaiian Volcano Observatory * U.S. Geological Survey (USGS) == Продолжение == * [[Геологическая деятельность моря]] == Примечания == {{примечания|2|height=200}} == Литература == {{Википедия|Волосы Пеле}} {{Википедия|Слёзы Пеле}} {{Википедия|Водоросли Пеле}} * ''Макеев А. Б., Лютоев В. П., Второв И. П., Брянчанинова Н. И., Макавецкас А. Р.'' Состав и спектроскопия ксенокристов оливина из гавайских толеитовых базальтов // Учёные записки Казанского университета. Серия: Естественные науки. 2020. Т. 162. Кн. 2. С. 253—273. — doi: [https://kpfu.ru/portal/docs/F_2091274233/162_2_est_5.pdf 10.26907/2542-064X.2020.2.253-273]. * Литература на [[Гавайеведение/Гавайская геология]]. == Ссылки == * [https://preprints.ru/files/2785 Гавайские вулканы] — презентация, Центральный дом учёных. {{Гавайеведение}} [[Категория:Гавайеведение]] 3yhmos4mwf58zomaez80lqjfhnkwisz 0 33819 269023 251033 2026-06-01T13:44:10Z ~2026-32573-72 79506 Изменение направления ссылки в разделе "Вводные определения" 269023 wikitext text/x-wiki {{Навигация учебника}} Алканы — простейшие органические молекулы, состоящие исключительно из атомов углерода и водорода с одинарной связью. Алканы используются в качестве основы для наименования большинства органических соединений (их '''номенклатура'''). Алканы имеют общую формулу C_nH_2n+2. Хотя их реакционная способность часто довольно неинтересна, они обеспечивают прекрасную основу для понимания связей, конформации и других важных концепций, которые можно обобщить для более «полезных» молекул. =Введение= [[image:Dimethylpropane.png|thumb|2,2-диметилпропан или неопентан.<br />Пример алкана]] Алканы являются простейшими и наименее реакционноспособными [[w:hydrocarbon|углеводородными]] видами, содержащими только углероды и водороды. Они очень важны в коммерческом отношении, поскольку являются основным компонентом бензина и смазочных масел и широко используются в органической химии; хотя роль чистых алканов (таких как гексаны) в основном делегируется растворителям. Отличительной чертой алкана, отличающей его от других соединений, которые также содержат исключительно углерод и водород, является отсутствие ненасыщенности. То есть он не содержит двойных или тройных связей, которые обладают высокой реакционной способностью в органической химии. Хотя они и не полностью лишены реакционной способности, их отсутствие реакционной способности в большинстве лабораторных условий делает их относительно неинтересным, хотя и очень важным компонентом органической химии. Как вы узнаете позже, энергия, заключенная в углерод-углеродной связи и углерод-водородной связи, довольно высока, и их быстрое окисление производит большое количество тепла, как правило, в форме огня. Как уже говорилось, это важный, хотя и не очень важный компонент в химии. == Вводные определения == '''Органические соединения''' по определению содержат '''углерод''' и '''водород''', а также обычно другие элементы (например, '''азот''' и '''кислород'''). (CO₂ не является органическим соединением, поскольку в нем нет водорода). «Углеводороды» — это органические соединения, содержащие только углерод и водород. '''Алканы''' - это углеводороды или органические соединения, состоящие только из одинарных связей углерод-углерод. Поэтому они насыщенные. (в отличие от двойных и тройных связей). Простейший алкан - '''[[w:Метан|метан]].''' ==Метан== Метан (CH₄, один углерод, связанный с четырьмя водородами) — простейшая органическая молекула. Это газ при [[w:Standard_conditions_for_temperature_and_pressure|стандартной температуре и давлении (STP)]]. {| |- |[[Файл:Methane-2D-flat-small.png|150px]] |- | Метан |} Это сплющенное, двумерное представление метана, которое вы будете видеть обычно. Истинная трехмерная форма метана не имеет никаких углов в 90 градусов между связанными атомами водорода. Связи указывают на четыре угла [[w:Tetrahedron|тетраэдра]], образуя углы связи cos^-1(-1/3) ≈ 109,5 градусов. [[Image:Tetrahedral-angle-3D-balls.png|right|thumb|3D-рендеринг метана, правильная тетраэдрическая форма.]] ==Этан== Два атома углерода, соединенные друг с другом посредством шести атомов водорода, называются '''[[w:Этан|этан]]'''. [[Image:Ethane-flat.png|80px]] Этан — вторая по простоте молекула углеводорода. Его можно представить как две молекулы метана, соединенные друг с другом, но с двумя атомами водорода меньше. Обратите внимание, что если бы мы просто создали новую связь между углеродными центрами двух молекул метана, это нарушило бы правило октета для вовлеченных атомов. Существует несколько распространенных методов рисования органических молекул. Они часто используются взаимозаменяемо, хотя некоторые методы работают лучше в той или иной ситуации. Важно знать распространенные методы, поскольку это «языки», которые химики-органики могут использовать для обсуждения структуры друг с другом. =Рисование алканов= При записи структур алканов можно использовать различные уровни стенографии в зависимости от текущих потребностей. Например, пентан можно записать. Его формула — C₅H₁₂. [[Файл:Pentane.svg|150px]], или CH₃&ndash;CH₂&ndash;CH₂&ndash;CH₃, или CH₃(CH₂)₃CH₃, или свернуть до [[File:Pentane-2D-Skeletal.svg|100px]] ==Сокращение рисования линий== Хотя нециклические алканы называются линейными алканами, технически они состоят из связанных цепей. Это отражено в методе рисования линий. Каждая конечная точка и изгиб линии представляет один атом углерода, а каждая короткая линия представляет одну единственную связь углерод-углерод. Предполагается, что каждый углерод окружен максимальным числом атомов водорода, если не указано иное. {| | [[Файл:Propane-2D-Skeletal.svg|60px]] [[Файл:Butane_simple.svg|85px]] [[Файл:Pentane-2D-Skeletal.svg|100px]] |- | ''Пропан, бутан, пентан'' |} Структуры, нарисованные без явного указания всех атомов углерода, часто называют «скелетными» структурами, поскольку они представляют скелет или остов молекулы. В органической химии углерод используется очень часто, поэтому химики знают, что на концах каждой линии есть атом углерода, который специально не обозначен. =Конформации= '''Конформеры''', также называемые '''конформационными изомерами''', или '''вращательными изомерами''', или '''ротомерами''', представляют собой конфигурации одной и той же молекулы, временно отличающиеся вращением в пространстве вокруг одной или нескольких одинарных связей. Другие типы изомеров могут быть преобразованы из одной формы в другую только путем «разрыва» связей, но конформационные изомеры могут быть получены простым «вращением» связей. ==Проекции Ньюмена== Проекции Ньюмена — это рисунки, используемые для представления различных положений частей молекул относительно друг друга в пространстве. Помните, что одинарные связи могут вращаться в пространстве, если им не мешать. Проекции Ньюмена представляют различные положения вращающихся частей молекулы. {| |- | Конформеры легко взаимопревращаются, обычно тысячи раз в секунду, поскольку части молекул вращаются. | [[Image:Spinningnewman.png]] |- | На следующих рисунках метильные группы находятся на переднем и заднем концах молекулы, а круг представляет все, что находится между ними. | <div align=center>[[Image:Methylnewman.png]]<small> ''Примечание: вот как метильные группы представлены в проекциях Ньюмена'' </small></div> |} <center> {| CELLPADDING="4" |- | <center>[[Изображение:Staggerednewmanprojection.png]]</center> | <center>[[Изображение:Eclipsednewmanprojection.png]]</center> |- | <center>'''Шахматная конформация'''</center> | <center>'''Затменная конформация'''<br> (передняя часть перекрывает заднюю и также нестабильна)</center> |}</center> ==Конформации и энергия== Различные конформации имеют различные потенциальные энергии. Заторможенная конформация имеет более низкую потенциальную энергию, чем заслоненная конформация, и является предпочтительной. В этане барьер для вращения составляет приблизительно 25 кДж/моль, что указывает на то, что каждая пара заслоненных водородов увеличивает энергию примерно на 8 кДж/моль. Это число применимо и к другим органическим соединениям, в которых атомы водорода находятся на схожих расстояниях друг от друга. При очень низких температурах все конформации возвращаются к более стабильной (из-за минимизации вибрации атомов в их среднем положении), заторможенной конформации с более низкой энергией. ==Стерические эффекты== Стерические эффекты связаны с размером. Два громоздких объекта сталкиваются друг с другом и вторгаются в пространство друг друга. Если мы заменим один или несколько атомов водорода в приведенных выше проекциях Ньюмана на метильную или другую группу, потенциальная энергия возрастет, особенно для заслоненных конформаций. Давайте рассмотрим проекцию бутана Ньюмена, вращающегося против часовой стрелки вокруг своей оси. <center> {| CELLPADDING="2" |- | <center>[[Image:Newmanprojection1.png]]</center> | [[Image:U+21C4.svg|50px]] | <center>[[Image:Newmanprojection2.png]]</center> | [[Image:U+21C4.svg|50px]] | <center>[[Image:Newmanprojection3.png]]</center> | [[Image:U+21C4.svg|50px]] | <center>[[Image:Newmanprojection4.png]]</center> |- | <center>Анти</center> || || <center>Перекрытие</center> | || <center>Гош</center> || || <center>Затмение</center> |} </center> Когда более крупные группы перекрываются, они отталкиваются друг от друга сильнее, чем водород, и потенциальная энергия возрастает. ==Энтропия== Энтропия, представленная как '''&Delta;S''', является математической конструкцией, которая представляет беспорядок или вероятность. Естественные системы хотят найти наименьшую возможную энергию или организацию, что переводится в наибольшую энтропию. ''Заметка о потенциальной энергии: если вы в этом не разбираетесь, вспомните аналогию с большим камнем, закинутым на вершину холма. Наверху у него максимальная потенциальная энергия. Когда вы толкаете его и позволяете ему катиться вниз по склону, потенциальная энергия, накопленная в нем, преобразуется в кинетическую энергию, которую можно использовать для выработки тепла или разрушения чего-либо.'' Обратите внимание, что статистически молекула этана имеет в два раза больше возможностей находиться в гош-конформации, чем в анти-конформации. Однако, поскольку гош-конфигурация сближает метильные группы в пространстве, это порождает высокоэнергетические стерические взаимодействия, которые не происходят без подвода энергии. Таким образом, показанные молекулы бутана почти никогда не будут обнаружены в таких неблагоприятных конформациях. = Получение алканов = ===Реакция Вюрца=== Реакция Вюрца представляет собой сочетание галогеналканов с использованием металлического натрия в растворителе, таком как сухой эфир. <p> <B> 2R-X + 2Na → RR + 2Na⁺X⁻</B></p> =====Механизм===== Реакция представляет собой обмен галогена и металла с участием свободных радикалов R• (аналогично образованию реактива Гриньяра и последующему образованию связи углерод-углерод в реакции нуклеофильного замещения). Один электрон от металла переносится к галогену, образуя галогенид металла и алкильный радикал. :RX + M → R• + M⁺X⁻ Затем алкильный радикал принимает электрон от другого атома металла, образуя алкильный анион, и металл становится катионным. Это промежуточное соединение было выделено в нескольких случаях. :Р• + М → Р⁻М⁺ Затем нуклеофильный углерод алкильного аниона вытесняет галогенид в реакции S_N2, образуя новую ковалентную связь углерод-углерод. :R⁻M⁺ + RX → RR + M⁺X⁻ :'''Реакция КОРИ-ХАУСА''' :[Также называется «сочетанием алкилгалогенидов с металлоорганическими соединениями»] :Это лучший метод, чем реакция Вюрца. Алкилгалогениды и литийдиалкилмедь реагируют, давая высший углеводород :R'-X + R₂CuLi ---->RR' + R-Cu + LiX :(R и R' могут быть одинаковыми или разными) :Это ===Редукция Клемменсена=== Восстановление по Клемменсену — это восстановление кетонов (или альдегидов) до алканов с использованием амальгамы цинка и соляной кислоты. [[Image:Clemmensen Reduction Scheme.png|center|300px|Редукция Клемменсена]] Восстановление Клемменсена особенно эффективно при восстановлении арилалкилкетонов. С алифатическими или циклическими кетонами восстановление цинковым металлом гораздо более эффективно Субстрат должен быть стабильным в сильнокислых условиях восстановления Клемменсена. Кислотночувствительные субстраты должны реагировать в восстановлении Вольфа-Кишнера, которое использует сильнощелочные условия; еще один, более мягкий метод - восстановление Мозинго. В результате восстановления Клемменсена углерод вовлеченной карбонильной группы преобразуется из sp²-гибридизации в sp³-гибридизацию. Атом кислорода теряется в виде одной молекулы воды. ===Редукция Вольфа-Кишнера=== [[Image:Wolff-Kishner Summary V.1.svg|center|400px|Редукция Вольфа-Кишнера]] Восстановление Вольфа-Кишнера — это химическая реакция, которая полностью восстанавливает кетон (или альдегид) до алкана. Конденсация карбонильного соединения с гидразином образует гидразон, а обработка основанием вызывает восстановление углерода в сочетании с окислением гидразина до газообразного азота, что приводит к получению соответствующего алкана. =====Механизм===== [[Image:Wolff-Kishner-Huang Reduction.png|center|600px|Механизм восстановления Вольфа-Кишнера]] Механизм сначала включает образование гидразона в механизме, который, вероятно, аналогичен образованию имина. Последовательные депротонирования в конечном итоге приводят к выделению азота. Механизм может быть обоснован выделением азота как термодинамической движущей силы. Эта реакция также используется для различения альдегидов и кетонов. ===Восстановление Мозинго=== Сначала тиокеталь получают реакцией кетона с соответствующим тиолом. Затем продукт гидрогенолизуют до алкана с использованием никеля Ренея [[Image:Mozingo reaction.svg|center|600px]] = Свойства алканов = Алканы '''не очень реакционноспособны''' по сравнению с другими химическими веществами. Это происходит потому, что атомы углерода основной цепи в алканах достигли своего октета электронов посредством образования четырех ковалентных связей (максимально допустимое число связей по правилу октета; поэтому валентность углерода равна 4). Эти четыре связи, образованные углеродом в алканах, являются сигма-связями, которые более стабильны, чем другие типы связей, из-за большего перекрытия атомных орбиталей углерода с атомными орбиталями соседних атомов. Чтобы заставить алканы реагировать, необходим ввод дополнительной энергии; либо через тепло, либо через излучение. Бензин представляет собой смесь алканов и, в отличие от многих химикатов, может храниться в течение длительного времени и транспортироваться без проблем. Только при воспламенении он имеет достаточно энергии для продолжения реакции. Это свойство затрудняет преобразование алканов в другие типы органических молекул. (Существует всего несколько способов сделать это). Алканы также '''менее плотные, чем вода''', как можно заметить, нефть, алкан, плавает на воде. Алканы являются '''неполярными растворителями'''. Поскольку присутствуют только атомы C и H, алканы неполярны. Алканы несмешиваются в воде, но свободно смешиваются с другими неполярными растворителями. Алканы, состоящие из слабых диполь-дипольных связей, не могут разорвать прочную водородную связь между молекулами воды, поэтому они не смешиваются с водой. Такой же характер имеют и алкены. Поскольку алканы содержат только углерод и водород, при сгорании образуются соединения, содержащие только углерод, водород и/или кислород. Как и другие углеводороды, при сгорании в большинстве случаев образуются в основном углекислый газ и вода. Однако алканы требуют больше тепла для сгорания и не выделяют столько тепла при сгорании, как другие классы углеводородов. Поэтому при сгорании алканов образуются более высокие концентрации органических соединений, содержащих кислород, таких как альдегиды и кетоны, при сгорании при той же температуре, что и другие углеводороды. Общая формула для алканов — C_NH_2N+2; простейший возможный алкан — это метан, CH₄. Следующий по простоте — этан, C₂H₆; ряд продолжается бесконечно. Каждый атом углерода в алкане имеет sp³-гибридизацию. Алканы также известны как парафины или собирательно как ряд парафинов. Эти термины также используются для алканов, атомы углерода которых образуют одну неразветвленную цепь. Алканы с разветвленной цепью называются изопарафинами. '''Метан''' - ''Бутан''' - очень легковоспламеняющиеся газы при стандартной температуре и давлении (СТП). '''Пентан''' - чрезвычайно легковоспламеняющаяся жидкость, кипящая при 36 °C, и ее температуры кипения и плавления неуклонно увеличиваются оттуда; октадекан - первый алкан, который находится в твердом состоянии при комнатной температуре. Более длинные алканы - это восковые твердые вещества; воск свечи обычно имеет цепи от C₂₀ до C₂₅. По мере увеличения длины цепи в конечном итоге мы достигаем полиэтилена, который состоит из углеродных цепей неопределенной длины, которые обычно представляют собой твердое белое твердое вещество. == Химические свойства == Алканы очень плохо реагируют с ионными или другими полярными веществами. Значения pKa всех алканов превышают 50, поэтому они практически инертны к кислотам и основаниям. Эта инертность является источником термина парафины (лат. para + affinis, в данном случае со значением «отсутствие сродства»). В сырой нефти молекулы алканов остаются химически неизменными в течение миллионов лет. Однако окислительно-восстановительные реакции алканов, в частности с кислородом и галогенами, возможны, поскольку атомы углерода находятся в сильно восстановленном состоянии; в случае метана достигается минимально возможная степень окисления углерода (−4). Реакция с кислородом приводит к горению без дыма; с галогенами — к замещению. Кроме того, было показано, что алканы взаимодействуют и связываются с некоторыми комплексами переходных металлов. Свободные радикалы, молекулы с неспаренными электронами, играют большую роль в большинстве реакций алканов, таких как крекинг и реформация, где длинноцепочечные алканы превращаются в короткоцепочечные алканы, а прямоцепочечные алканы — в изомеры с разветвленной цепью. В сильно разветвленных алканах и циклоалканах углы связи могут значительно отличаться от оптимального значения (109,5°), чтобы предоставить различным группам достаточно места. Это вызывает напряжение в молекуле, известное как стерическое затруднение, и может существенно увеличить реакционную способность. То же самое предпочтительно и для алкенов. =Введение в номенклатуру= Прежде чем мы сможем понять реакции в органической химии, мы должны начать с базовых знаний о наименовании соединений. [[w:ИЮПАК|ИЮПАК]] номенклатура — это система, в которой большинство химиков-органиков согласились предоставить руководящие принципы, позволяющие им учиться на работах друг друга. Другими словами, номенклатура обеспечивает основу языка для органической химии. Названия всех алканов заканчиваются на ''-ан''. Независимо от того, связаны ли атомы углерода вместе конец к концу в кольце (называемые ''циклическими алканами'' или ''циклоалканами'') или содержат ли они боковые цепи и ответвления, название каждой углеродно-водородной цепи, в которой отсутствуют какие-либо двойные связи или функциональные группы, будет заканчиваться суффиксом ''-ан''. Алканы с неразветвленными углеродными цепями просто называются по числу атомов углерода в цепи. Первые четыре члена ряда (по числу атомов углерода) называются следующим образом: # CH₄ = '''метан''' = один насыщенный водородом углерод # C₂H₆ = '''этан''' = два насыщенных водородом углерода # C₃H₈ = '''пропан''' = три насыщенных водородом углерода # C₄H₁₀ = '''бутан''' = четыре насыщенных водородом углерода Алканы с пятью или более атомами углерода называются путем добавления суффикса ''-ан'' к соответствующему числовому множителю, за исключением того, что окончание ''-а'' удаляется из основного числового термина. Таким образом, C₅H₁₂ называется ''пентан'', C₆H₁₄ называется ''гексан'', C₇H₁₆ называется ''гептан'' и так далее. Алканы с прямой цепью иногда обозначаются префиксом ''n-'' (нормальный), чтобы отличать их от алканов с разветвленной цепью, имеющих то же число атомов углерода. Хотя это не является строго необходимым, использование все еще распространено в случаях, когда есть важное различие в свойствах между изомерами с прямой и разветвленной цепью: например, ''н-гексан'' является нейротоксином, тогда как его изомеры с разветвленной цепью — нет. ==Количество атомов водорода по отношению к атомам углерода== Это уравнение описывает соотношение между числом атомов водорода и углерода в алканах: :'''Н = 2С + 2''' где "C" и "H" используются для обозначения числа атомов углерода и водорода, присутствующих в одной молекуле. Если C = 2, то H = 6. Во многих учебниках это изложено в следующем формате: :'''C_nH_2n+2''' где "C_n" и "H_2n+2" представляют собой число атомов углерода и водорода, присутствующих в одной молекуле. Если C_n = 3, то H_2n+2 = 2(3) + 2 = 8. (В этой формуле смотрите на "n" для числа, буквы "C" и "H" сами по себе не меняются.) Могут быть созданы все более длинные углеводородные цепи, которые систематически именуются в зависимости от количества атомов углерода в самой длинной цепи. ==Название углеродных цепей до двенадцати== *метан (1 углерод) *этан (2 углерода) *пропан (3 углерода) *бутан (4 атома углерода) *пентан (5 атомов углерода) *гексан (6 атомов углерода) *гептан (7 атомов углерода) *октан (8 атомов углерода) *нонан (9 атомов углерода) *декан (10 атомов углерода) *ундекан (11 атомов углерода) *додекан (12 атомов углерода) Префиксы первых трех являются вкладом немецкого химика Августа Вильгельма Хоффмана, который также предложил название quartane для 4 атомов углерода в 1866 году. Однако префикс but- уже использовался с 1820-х годов, и название quartane так и не прижилось. Он также рекомендовал использовать в качестве окончаний гласные a, e, i (или y), o и u или -ane, -ene, -ine или -yne, -one и -une. Опять же, только первые три прижились для одинарных, двойных и тройных связей, а -one уже использовался для кетонов. Pent, hex, hept, oct и dec все происходят от древнегреческих чисел (penta, hex, hepta, octa, deka) и, как ни странно, non от латинского novem. Для алканов с более длинной цепью мы используем специальные умножающие аффиксы ИЮПАК. Например, пентадекан обозначает алкан с 5+10 = 15 атомами углерода. Для цепей длиной 30, 40, 50 и т. д. основной префикс добавляется к -контану. Например, C₅₇H₁₁₆ называется гептапентаконтаном. Когда цепочка содержит 20-29 атомов, у нас есть исключение. C₂₀H₄₂ известен как икозан, и тогда у нас есть, например, тетракозан (опуская «i» при необходимости). Для длины 100 мы имеем «hecta», но для 200, 300 ... 900 мы имеем «dicta», «tricta» и т. д., опуская «i» в «icta» при необходимости; для 1000 у нас есть «kilia», а для 2000 и так далее — «dilia», «trilia» и так далее, опуская «i» в «ilia» при необходимости. Затем мы собираем все префиксы в обратном порядке. Алкан с 9236 атомами углерода — это гексатридинонилиан. == Изомерия == Атомы в алканах с более чем тремя атомами углерода могут быть расположены многими способами, что приводит к большому количеству потенциальных различных конфигураций (изомеров). Так называемые «нормальные» алканы имеют линейную, неразветвленную конфигурацию, но ''n-'' изомер любого данного алкана является лишь одной из потенциально сотен или даже, возможно, миллионов конфигураций для этого числа атомов углерода и водорода в некотором виде цепочечного расположения.<br>Изомерия определяется как соединение, имеющее одинаковую молекулярную формулу, формула, которая представляет различное расположение молекулярных формул, называется изомерией.<br>Например, молекулярная формула для бутана - C₄H₁₀. Число изомеров быстро увеличивается с числом атомов углерода в данной молекуле алкана; для алканов, содержащих всего 12 атомов углерода, существует более трехсот пятидесяти пяти возможных форм, которые может принимать молекула! :{| класс="wikitable" |- ! # Атомы углерода !! # Количество изомеров алкана |- | 1 | 1 |- | 2 | 1 |- | 3 | 1 |- | 4 | 2 |- | 5 | 3 |- | 6 | 5 |- | 7 | 9 |- | 8 | 18 |- | 9 | 35 |- | 10 | 75 |- | 11 | 159 |- | 12 | 355 |} ==Разветвленные цепи== Углерод способен связываться во всех четырех направлениях и легко образует прочные связи с другими атомами углерода. Когда один атом углерода связан с более чем двумя другими атомами углерода, он образует ветвь. {| |[[Файл:Isobutane-numbered-2D.png|200px|thumb|Изобутан]] || [[Файл:Neopentane-2D.png|200px|thumb|Неопентан]] |} Выше вы видите углерод, связанный с тремя и четырьмя другими атомами углерода. :Примечание: метановая группа называется '''метильной''' группой, когда она связана с другим углеродом вместо четвертого водорода. &ndash;CH₃ В общей системе существует соглашение об именовании углеродных цепей в зависимости от их разветвленности. :'''н-алканы''' линейны :'''изо-алканы''' имеют одну ветвь R₂CH— :'''нео-алканы''' имеют две ветви R₃C— ''Примечание: «R» в органической химии — это заполнитель, который может представлять любую углеродную группу.'' ==Конституциональные изомеры== Одной из важнейших характеристик углерода является его способность образовывать '''несколько относительно прочных связей''' на атом. Именно по этой причине многие ученые считают, что углерод — единственный элемент, который может быть основой для множества сложных молекул, необходимых для поддержания живого существа. Один атом углерода может иметь присоединенными к нему не только один или два других углерода, необходимых для формирования одной цепи, но может связываться с четырьмя другими углеродами. Именно эта способность связываться многократно делает возможной изомерию. '''Изомеры''' - это две молекулы с одинаковой молекулярной формулой, но разным физическим расположением. '''Конституционные изомеры''' имеют атомы, расположенные в разном порядке. Конституционный изомер бутана имеет основную цепь, которая разветвлена на конце, и на один углерод короче в своей основной цепи, чем бутан. {| | [[Файл:Butan_Lewis.svg|thumb|Бутан]] || [[Файл:Isobutane 1.svg|100px|thumb|Изобутан (2-метилпропан)]] |} == Наименование алканов == Существует несколько способов или систем «номенклатуры» или наименования органических молекул, но основных из них всего два. #Традиционные, несистематические названия. Многие из них сохранились, особенно для более простых или более распространенных молекул. #Систематические названия. Система ИЮПАК необходима для сложных органических соединений. Она дает ряд унифицированных правил для наименования большого соединения путем концептуального разделения его на более мелкие, более управляемые именуемые единицы. Многие традиционные (не относящиеся к ИЮПАК) названия по-прежнему широко используются в промышленности, особенно для более простых и распространенных химических веществ, поскольку традиционные названия уже укоренились. ==Правила наименования ИЮПАК== #Найдите самую длинную углеродную цепь, определите конец, около которого расположено больше всего [[Wikipedia:substitute|заместителей]], и пронумеруйте атомы углерода последовательно с этого конца. Это будет родительская цепь. #Рассматривайте все остальные углеродные группы как заместители. #Расположите заместители в алфавитном порядке. #Пронумеруйте заместители в соответствии с углеродом, к которому они присоединены. Если нумерация может быть выполнена более чем одним способом, используйте ту систему нумерации, которая приводит к наименьшим числам. Заместители именуются так же, как и родительский элемент, заменяя окончание «-ан» на «-ил». ===Нумерация=== [[Image:237trimethyloctanelines.png]] Вышеуказанная молекула имеет следующий номер: [[Image:237trimethyloctane.png]] 2,3,7-Триметилоктан [[Image:267trimethyloctane.png]] '''Не''' 2,6,7-триметилоктан. Помните, нумерация должна производиться так, чтобы заместителям достались наименьшие номера. ===По алфавиту=== [[Файл:3ethyl3methylpentane.png]] 3-Этил-3-метилпентан «Этил» указан перед «метилом» в целях алфавитного порядка. == Разветвленные заместители == ===Название разветвленных заместителей=== [[Файл:3-(1-methylethyl)-2,4-dimet.png]] 3-(1-метилэтил)-2,4-диметилпентан Основная цепь на рисунке пронумерована 1-5. Основная часть разветвленного заместителя, этильная группа, пронумерована 1' и 2'. Метильный заместитель этильного заместителя на рисунке не пронумерован. Чтобы назвать соединение, поместите полное название разветвленного заместителя в скобки, а затем пронумеруйте и расположите в алфавитном порядке, как если бы это был простой заместитель. == Общая система == Некоторые префиксы из общей системы приняты в системе ИЮПАК. В целях алфавитного упорядочения «изо-» и «нео-» считаются частью имени и располагаются в алфавитном порядке. «Сек-» и «терт-» не считаются частью имени, подлежащей алфавитному упорядочению. (На следующих изображениях '''R-''' обозначает любую углеродную структуру.) === Изо- === '''Изо-''' может использоваться для заместителей, которые разветвляются на предпоследнем углероде и заканчиваются двумя метилами. Изобутил имеет всего четыре углерода: [[Image:Isobutyl.png]] ''Изобутил'' === Сек- === [[Изображение:Sec-.png]] '''Сек-''' можно использовать для заместителей, которые разветвляются у первого атома углерода. === Нео- === '''Нео-''' относится к заместителю, чей предпоследний углерод цепи является тризамещенным (имеет три метильные группы, присоединенные к нему). Неопентил имеет всего пять атомов углерода. [[Image:Neopentyl.png]] ''Неопентил'' === Трет- === [[Изображение:Tert-.png]] '''Трет-''' — сокращение от '''третичный''' и относится к заместителю, к первому углероду которого присоединены три другие углеродные группы. cqhzr66vv8jvfkvtnp9cw02itmnpepl