Datasets:

teddy-f-47

/

wikipedia_pl_20231201

like 0

2

https://pl.wikipedia.org/wiki/AWK

AWK

AWK – interpretowany język programowania, którego główną funkcją jest wyszukiwanie i przetwarzanie wzorców w plikach lub strumieniach danych. Jest także nazwą programu początkowo dostępnego dla systemów operacyjnych będących pochodnymi UNIX-a, obecnie także na inne platformy. AWK jest językiem, który w znacznym stopniu wykorzystuje tablice asocjacyjne, stringi i wyrażenia regularne. Nazwa języka pochodzi od pierwszych liter nazwisk jego autorów Alfreda V. Aho, Petera Weinbergera i Briana Kernighana. Bywa zapisywana małymi literami, odczytywana jako jedno słowo awk, wymawiana jak pierwsza sylaba w awkward. Definicja języka AWK jest zawarta w POSIX 1003.2 Command Language And Utilities Standard. Wersja ta jest z kolei oparta na opisie z The AWK Programming Language napisanym przez Aho, Weinbergera i Kernighana, z dodatkowymi właściwościami zdefiniowanymi w wersji awk z SVR4. W wierszu poleceń podaje się opcje dla awk, tekst programu (jeśli nie podano go poprzez opcję -f lub --file) i wartości, które mają być udostępnione w predefiniowanych zmiennych ARGC i ARGV. Struktura programów AWK „AWK jest językiem służącym do przetwarzania plików tekstowych. Plik jest traktowany jako ciąg rekordów, przy czym domyślnie rekordem jest każdy wiersz. Każda linia jest podzielona na pola, więc można traktować pierwsze pole linii jako pierwsze słowo, drugie pole jako drugie słowo itd. Program AWK składa się z sekwencji instrukcji wzorzec-akcja. AWK czyta wejście linia po linii. Każda linia jest przeszukiwana pod kątem wzorców występujących w programie i dla każdego pasującego wzorca wykonywana jest akcja z nim skojarzona.” – Alfred V. Aho Program AWK składa się z sekwencji instrukcji wzorzec-akcja oraz opcjonalnych definicji funkcji. wzorzec { instrukcje akcji } function nazwa(lista parametrów) { instrukcje } gdzie wzorzec to zwykle jakieś wyrażenie, a akcja – lista komend. Wejście dzielone jest na rekordy, domyślnie oddzielone znakiem nowej linii. Dla każdego rekordu wejścia awk dokonuje porównania, sprawdzając czy odpowiada on jakiemuś wzorcowi z programu AWK. Jeśli wzorzec będzie odpowiadał rekordowi, zostanie wykonana związana z nim akcja. Wzorce są sprawdzane w kolejności ich pojawienia się w programie. Domyślną akcją jest wypisanie rekordu. Komendy i składnia Na komendy AWK składają się wywołania funkcji, nadawanie wartości zmiennym, obliczenia lub jakaś kombinacja wymienionych zadań. AWK posiada wbudowane wsparcie dla wielu funkcji. Niektóre wersje pozwalają na dynamiczne linkowanie bibliotek, co umożliwia korzystanie z jeszcze większej liczby funkcji. Dla uproszczenia nawiasy klamrowe ({}) w poniższych przykładach zostaną pominięte. print Polecenie print jest używane do wypisywania tekstu. Wyjście jest zawsze zakończone predefiniowanym separatorem rekordów (output record separator (ORS)), który domyślnie jest znakiem nowej linii. Najprostsze zastosowanie polecenia print to: print Wyświetla zawartość obecnego rekordu. W AWK rekordy rozbijane są na pola, które można wyświetlić osobno: print $1 Wyświetla pierwsze pole obecnego rekordu. print $1, $3 Wyświetla pierwsze i trzecie pole obecnego rekordu oddzielone separatorem pola (output field separator (OFS)) – domyślnie spacją. Choć zapis pól ($X) może kojarzyć się z zapisem określającym zmienne (jak np. w perlu), to jednak określa pola bieżącego rekordu. Ponadto $0 odnosi się do całego rekordu, więc "print" oraz "print $0" mają takie samo działanie. print pozwala również wyświetlić wynik obliczeń lub wywołania funkcji. Np. print 3+2 print foobar(3) print foobar(zmienna) print sin(3-2) Wyjście można również przekierować do pliku: print "wyrażenie" > "nazwa pliku" lub do innego polecenia przez użycie potoku: print "wyrażenie" | "polecenie" Zmienne i tablice Zmienne Zmienne AWK są dynamiczne — zaczynają istnieć, gdy są po raz pierwszy użyte. Nazwy zmiennych mogą zawierać znaki z zakresu [A-Za-z0-9_], lecz nie mogą być słowami kluczowymi. Zmienne oraz pola mogą być liczbami (zmiennoprzecinkowymi), łańcuchami lub jednym i drugim naraz. Interpretacja wartości zmiennej zależy od kontekstu. Jeśli jest użyta w wyrażeniu numerycznym, jest interpretowana jako liczba. Natomiast jeśli jest użyta w wyrażeniu łańcuchowym — jest traktowana jak łańcuch. AWK posiada tablice jednowymiarowe. Symulowane mogą być również tablice wielowymiarowe. Podczas działania programu ustawianych jest kilka predefiniowanych zmiennych opisanych niżej. Zmienne wbudowane Zmienne wbudowane w AWK to m.in. zmienne określające pola: $1, $2 itd. Zwracają one wartość lub tekst przechowywany aktualnie w określonym polu rekordu. Poza nimi AWK posiada również inne zmienne: Tablice Tablice są indeksowane wyrażeniem ujętym w nawiasy kwadratowe ([]). Jeśli wyrażenie jest listą wyrażeń (wyrażenie, wyrażenie, ...), to indeks tablicy jest sklejany z wartości (łańcuchowych) każdego wyrażenia, oddzielonych wartością zmiennej SUBSEP. Jest tak dlatego, że AWK posiada wyłącznie tablice asocjacyjne, zaś klucze numeryczne pamiętane są jako łańcuchy. Symulowanie tablic wielowymiarowych polega na sklejaniu poszczególnych indeksów w unikalny łańcuch. Na przykład: i = "A" ; j = "B" ; k = "C" x[i, j, k] = "hello, world\n" przypisuje łańcuch "hello, world\n" elementowi tablicy x, o indeksie będącym łańcuchem "A\034B\034C". Jeśli tablica posiada wielokrotne indeksy, można użyć konstrukcji (i, j) in array. Element można skasować z tablicy przy użyciu polecenia delete. Poleceniem delete można się też posłużyć do skasowania całej zawartości tablicy, przez podanie jej nazwy bez indeksu. Funkcje Funkcje są wykonywane po wywołaniu ich z wyrażeń występujących we wzorcach lub akcjach. Definicja funkcji składa się ze słowa kluczowego function, jej nazwy, argumentów i ciała. Poniżej znajduje się przykład funkcji: function dodaj_siedem (liczba) { return liczba + 7 } Tę funkcję można wywołać w następujący sposób: print dodaj_siedem(51) # zwraca 58 Między nazwą funkcji, a nawiasem otwierającym można wstawić spację jedynie podczas jej deklaracji – w wywołaniu nawias musi stać bezpośrednio po nazwie funkcji. Ma to na celu zapobieżenie niejednoznaczności składni z operatorem konkatenacji (łączenia). Ograniczenie to nie odnosi się do funkcji wbudowanych. Funkcje mogą posiadać zmienne lokalne. Ich nazwy dodawane są na końcu listy argumentów w definicji funkcji. Jednak ich wartości powinno się pomijać wywołując daną funkcję. Zazwyczaj przed deklaracją zmiennych lokalnych dodaje się kilka białych znaków, by wskazać miejsce, w którym kończą się argumenty funkcji i zaczynają zmienne lokalne. Zamiast słowa function można używać słowa funct. Operatory Operatory w AWK, w kolejności malejącego priorytetu, to: Wywołanie programu AWK Tekst programu czytany jest tak, jakby wszystkie pliki programu zostały połączone ze sobą w całość, przy czym pierwszeństwo mają pliki podane jako argumenty polecenia. Przydaje się to do budowania bibliotek funkcji AWK, bez konieczności włączania ich do każdego nowego programu AWK, który z nich korzysta. Umożliwia to również łączenie funkcji bibliotecznych z programami z wiersza poleceń. Zmienna środowiskowa AWKPATH określa ścieżkę przeszukiwania, używaną do znajdowania plików źródłowych podanych w opcji -f. Jeśli zmienna ta nie istnieje, domyślną ścieżką staje się .:/usr/local/share/awk. (Faktyczny katalog może być różny, zależnie od tego jak skompilowano i zainstalowano awk). Jeśli nazwa pliku, podana opcji -f zawiera znak /, nie jest dokonywane żadne przeszukiwanie ścieżki. Program AWK wykonywany jest w następującej kolejności: inicjalizacja zmiennych podanych w opcjach -v, kompilacja do postaci wewnętrznej, wywołanie kodu zawartego w blokach BEGIN (o ile istnieją), odczytywanie plików podanych w tablicy ARGV, odczytywanie standardowego wejścia, jeśli pliki nie zostały podane. Z poziomu wiersza poleceń można także ustawić wartość zmiennej, podając zamiast nazwy pliku ciąg zmienna=wartość. Ten sposób inicjalizowania zmiennych najbardziej przydaje się do dynamicznego nadawania wartości zmiennym, których AWK używa do określania sposobu, w jaki wejście rozbijane jest na pola i rekordy. Jest też użyteczny do kontroli stanu, jeśli zachodzi potrzeba wielokrotnego czytania danego pliku danych. Jeśli wartość konkretnego elementu ARGV jest pusta (""), to awk ją pomija. Przykłady zastosowań Hello World Poniżej znajduje się przykład programu "Hello world" napisanego w AWK: BEGIN { print "Hello, world!" } Niekoniecznie trzeba w tym wypadku pisać na końcu exit. Jedynym wzorcem jest BEGIN, więc żadne argumenty z linii komend nie są przetwarzane. W niektórych wersjach AWK i niektórych krajach dodanie znaku ”_“ przed łańcuchem znaków wypisze go w języku narodowym. Np. BEGIN { print _"Hello, world!" } we Francji może wypisać bonjour, monde!. Wypisywanie linii zawierających więcej niż 80 znaków length($0) > 80 Zliczanie liczby słów Program liczy liczbę słów na wejściu i wypisuje liczbę słów, linii i znaków podanych na wejściu (podobnie jak wc). { w += NF c += length + 1 } END { print NR, w, c } Ze względu na brak wzorca w pierwszej linii programu akcja jest wykonywana dla każdego wiersza wejścia. Suma numerów ostatnich słów { s += $NF } END { print s + 0 } s jest zwiększane o numer ostatniego słowa w każdym rekordzie. Na końcu wejścia wzorzec END pasuje, więc s jest wypisywane. Jednak wejście może nie zawierać ani jednej linii. Wtedy, jako że zmiennej s nie została nadana żadna wartość, będzie to pusty ciąg. Dodanie zera na końcu przy wypisywaniu s wymusza traktowanie zmiennej tak, jakby zawierała ona liczbę. Dzięki temu nawet, gdy s jest pustym ciągiem na wyjściu nie będzie pustej linii, lecz 0. Wypisanie określonej liczby pasujących linii wejścia $ yes Wikipedia | awk 'NR % 4 == 1, NR % 4 == 3 { printf "%6d %s\n", NR, $0 }' | sed 7q 1 Wikipedia 2 Wikipedia 3 Wikipedia 5 Wikipedia 6 Wikipedia 7 Wikipedia 9 Wikipedia $ Tutaj komenda yes wypisuje słowo „Wikipedia” tak długo, aż sed wykryje, że zostało wypisanych 7 linii. Dalsza część polecenia wypisuje każdą z linii poprzedzoną jej numerem. Wypisywane są tylko linie, których numery dają resztę z dzielenia przez 4 o wartościach od 1 do 3. Obliczanie częstotliwości występowania słów Program używa tablicy asocjacyjnej: BEGIN { FS="[^a-zA-Z]+" } { for (i=1; i<=NF; i++) words[tolower($i)]++ } END { for (i in words) print i, words[i] } Blok BEGIN ustawia separator pola na dowolny znak niebędący literą. Warto zauważyć, że separatory mogą być też wyrażeniami regularnymi. Następnie następuje akcja wykonywana na każdej linii wejścia: dla każdego pola linii zwiększana jest liczba razy, jaką to słowo (uprzednio zamienione na małe litery) wystąpiło. Na końcu wypisywane są wszystkie słowa wraz z częstotliwościami występowania. Samodzielne skrypty AWK Podobnie jak w wielu innych językach skrypt AWK można napisać poprzedzając go znakiem „shebang”. Dla przykładu komendę hello.awk wypisującą tekst „Hello, world!” można napisać tworząc plik o nazwie hello.awk posiadający następującą zawartość: #! /usr/bin/awk -f BEGIN { print "Hello, world!" } Opcja -f informuje awk, że następny argument to nazwa pliku, z którego należy przeczytać program, a jest on tam umieszczany przez powłokę systemową podczas działania, tak jakby wywołane zostało polecenie /usr/bin/awk -f hello.awk. Przypisy Zobacz też sed perl polecenia systemu operacyjnego Unix Linki zewnętrzne Strona domowa GNU Awk The Amazing Awk Assembler by Henry Spencer. Gawkinet: TCP/IP Internetworking with Gawk Języki skryptowe

4

https://pl.wikipedia.org/wiki/Alergologia

Alergologia

Alergologia – dziedzina medycyny zajmująca się rozpoznawaniem i leczeniem schorzeń alergicznych, czyli takich, u podstaw których stoi zjawisko nadwrażliwości, zwłaszcza inicjowane przez mechanizmy immunologiczne. W Polsce konsultantem krajowym alergologii od 19 lutego 2020 jest prof. dr hab. Karina Jahnz-Różyk. Przypisy Linki zewnętrzne Polskie Towarzystwo Alergologiczne Polskie Towarzystwo Zwalczania Chorób Alergicznych Specjalności lekarskie

6

https://pl.wikipedia.org/wiki/ASCII

ASCII

ASCII (czyt. aski, skrót od ang. American Standard Code for Information Interchange) – siedmiobitowy system kodowania znaków, używany we współczesnych komputerach oraz sieciach komputerowych, a także innych urządzeniach wyposażonych w mikroprocesor. Przyporządkowuje liczbom z zakresu 0−127: litery alfabetu łacińskiego języka angielskiego, cyfry, znaki przestankowe i inne symbole oraz polecenia sterujące. Na przykład litera „a” jest kodowana jako liczba 97, a znak spacji jest kodowany jako 32. Większość współczesnych systemów kodowania znaków jest rozszerzeniem standardu ASCII. ASCII jest tradycyjną nazwą tego zestawu znaków, jednak IANA zaleca używanie określenia US-ASCII, które podkreśla pochodzenie standardu, oraz to, pod kątem jakich znaków był projektowany (ASCII nie zawiera na przykład liter diakrytyzowanych, powszechnych w alfabetach europejskich). ASCII znajduje się na liście kamieni milowych IEEE. Przegląd Standard ASCII został stworzony na podstawie kodu telegraficznego. Prace nad nim rozpoczęły się 6 października 1960 roku, podczas pierwszego spotkania grupy X3.2 American National Standards Institute (ANSI). Trzy lata później, w 1963 roku, została udostępniona pierwsza wersja standardu ASCII. W porównaniu do wcześniejszych systemów kodowania znaków, ten zestaw znaków był wygodny w użyciu do sortowania alfabetycznego tekstów, zmiany wielkości znaków, a także wspierał urządzenia inne niż dalekopisy. Od czasu wprowadzenia na rynek, ASCII został czterokrotnie zaktualizowany – w 1967, 1968, 1977 i 1986 roku. Każdy znak w kodzie ASCII jest przedstawiany jako 7-bitowa liczba całkowita. 95 spośród nich stanowią znaki drukowalne: małe i wielkie litery alfabetu łacińskiego, cyfry, znaki przestankowe oraz inne symbole. Standard ten został stworzony do obsługi języka angielskiego, dlatego pośród liter, które znajdują się w tabeli, nie ma żadnych diakrytyzowanych. Większość znaków sterujących jest dzisiaj przestarzała – zostały one pomyślane głównie dla dalekopisów. Standard ASCII był najpopularniejszym zestawem znaków używanym w internecie do grudnia 2007, kiedy to został zastąpiony przez UTF-8. Kodowanie UTF-8 jest wstecznie kompatybilne z ASCII. Historia Kod ASCII został opublikowany jako standard ASA X3.4-1963. Zestaw znaków w niewielkim stopniu różnił się od obecnego. Nieprzypisana była 1 sekwencja sterująca oraz 28 pozycji zarezerwowanych do późniejszego wykorzystania. W grupie roboczej toczyła się dyskusja, czy należy do kodu wprowadzić małe litery, czy też więcej znaków sterujących. W maju 1963 zadecydowano, by tzw. patyki szósty i siódmy wypełnić małymi literami alfabetu łacińskiego. Spowodowało to, że między wielką a małą literą jest tylko jeden bit różnicy (np. literze „A” jest przyporządkowany kod 65 (100001), a „a” – 97 (100001)), co ułatwiało konstruowanie klawiatur oraz porównywanie tekstów nieuwzględniające wielkości liter. Ta zmiana weszła do standardu ASCII dopiero w 1967 roku. Do standardu ASCII z 1963 roku zostały wprowadzone jeszcze następujące zmiany: wprowadzenie znaków takich jak nawiasy klamrowe oraz kreska pionowa, zmiana nazwy niektórych kodów kontrolnych (np. SOM zmieniono na SOH), przeniesienie lub usunięcie niektórych znaków kontrolnych (np. usunięto RU). Standard ASCII był uaktualniany czterokrotnie – w latach 1967, 1968, 1977 i 1986. Przygotowany został także piąty standard – z 1965 roku, ale nie został opublikowany (mimo wszystko był używany przez niektóre maszyny IBM). Założenia przyjęte podczas projektowania Liczba bitów Grupa X3.2 projektowała ASCII na podstawie dawniejszych zestawów znaków, przeznaczonych dla dalekopisów. Zawierały one 26 liter, 10 cyfr oraz od 11 do 25 symboli. Aby uwzględnić je wszystkie oraz znaki kontrolne zgodne ze standardami CCITT ITA2 (1924), FIELDATA (1956–57) oraz wczesnym EBCDIC (1963), potrzeba było więcej niż 64 znaki. Można by je zmieścić na 6 bitach używając dwóch zestawów znaków i specjalnych kodów SHIFT zmieniających używany zestaw (jak np. w ITA2). Jednak wiadomości zakodowane w ten sposób łatwo mogły ulec zniekształceniu, ponieważ przekłamanie podczas transmisji kodu SHIFT mogłoby zmienić brzmienie dużej części tekstu. Grupa odpowiedzialna za sformułowanie standardu ASCII sprzeciwiała się temu, dlatego kod musiał używać co najmniej 7 bitów na jeden znak. Rozważano także wykorzystanie ośmiu bitów, co pozwoliłoby na zastosowanie większego zestawu znaków, jednak zadecydowano, że ASCII będzie siedmiobitowy, ponieważ każdy dodatkowy bit zwiększyłby długość wiadomości, a co za tym idzie – również koszt jej przesłania. Ówczesne karty dziurkowane mogły przechować na jednej pozycji osiem bitów, co można było wykorzystać do przechowywania bitu parzystości. Urządzenia niestosujące kontroli błędów przechowywały tam 0. Niektóre drukarki korzystały z ósmego bitu, by obsługiwać kursywę. Podział na grupy znaków Kod ASCII został podzielony na dwie grupy – dwa patyki (zerowy i pierwszy) przeznaczone na znaki sterujące oraz sześć patyków (od drugiego do siódmego) zawierających znaki drukowalne (wyjątkiem jest znak 127: DEL). Znak spacji został umieszczony pod adresem 0x20, czyli przed wszystkimi innymi literami, aby ułatwić sortowanie. Z tego samego względu, wiele symboli używanych jako separatory znajduje się przed literami i cyframi – na patyku drugim. Grupa robocza zadecydowała, że wydzielenie sensownego 64-znakowego (sześciobitowego) alfabetu z ASCII ma być łatwe i taki alfabet powinien być jednym ciągłym blokiem. Z tego powodu małe litery nie są przeplecione z wielkimi. Wielka litera A została umieszczona na pozycji 0x41, w celu zgodności z brytyjską propozycją standardu kodowania znaków. Cyfry 0–9 składają się z bitów 011 oraz, następującej po nich, binarnej reprezentacji liczb odpowiadających każdej z cyfr. Ułatwia to konwersję liczb na system binary-coded decimal. Pozycja większości znaków niealfanumerycznych jest związana z ich umiejscowieniem na klawiaturach mechanicznych maszyn do pisania. Standardowy układ klawiszy pochodzi z maszyny Remington No. 2 z 1878 roku, pierwszej z klawiszem Shift. Klawiszom 23456789- odpowiadały, kolejno, znaki "#$%_&'(). Początkowo, na klawiaturach maszyn do pisania nie używano cyfr 0 i 1, ponieważ mogły one być zastąpione przez O (wielkie o) oraz l (małe L). Pary 1! oraz 0) stały się popularne, gdy klawisze z tymi cyframi weszły do użycia. Znaki !"#$% zostały umieszczone na drugim patyku, obok odpowiadających im cyfr. Ze względu na to, że zero znajduje się w tabeli kodu ASCII obok spacji i nie można tam wstawić nawiasu zamykającego, znak podkreślenia został usunięty (wstawiono go w 1967 roku za wielkimi literami), a za procentem znajdują się znaki odpowiadające kolejnym cyfrom (tj. &'()). Taki układ był często spotykany na europejskich maszynach do pisania. Para znaków /? pochodzi również z maszyny No. 2, natomiast ,< .> były używane tylko na części klawiatur. Na pozostałych kropkę i przecinek można było wpisać zarówno z naciśniętym klawiszem Shift, jak i bez niego. Standard ASCII rozbił znaki ;:, spotykane dotąd na jednym klawiszu, oraz zmienił układ symboli matematycznych (zamiast najczęstszego wariantu -* =+ było :* ;+ -=). Niektóre, popularne w USA znaki, takie jak ½¼¢, nie zostały uwzględnione, podczas gdy wprowadzono: diakrytyki ^`~ do użytku międzynarodowego oraz znaki <>\|. Symbol @ nie był powszechny w Europie, dlatego grupa X3.2 spodziewała się umieszczenia w jego miejscu litery À we francuskiej odmianie standardu. Z tego względu małpa została umieszczona na pozycji 0x40, czyli tuż przed wielkim A. Najważniejszymi kodami sterującymi były: Start of message (SOM), End of address (EOA), End of message (EOM), End of transmission (EOT), Who are you? (WRU), Are you? (RU), Reserved device control (DC0), Synchronous idle (SYNC) i Acknowledge (ACK). Zostały one rozmieszczone w ten sposób, by odległość Hamminga między nimi była jak największa. Podział Znaki sterujące Standard ASCII przeznacza pierwsze 32 kody (0–31) na znaki sterujące. Nie są one przeznaczone do przenoszenia drukowalnych symboli, lecz do sterowania urządzeniem odbierającym dane. Na przykład, znak 10 (LF) oznaczający przejście do nowej linii, powoduje przesunięcie papieru w drukarce, a znak 8, czyli Backspace powodował cofnięcie karetki o jedno pole. ASCII nie definiuje żadnego mechanizmu pozwalającego na formatowanie tekstu w obrębie jednej linii. Znaki drukowalne Kody 0x20 – 0x7E reprezentują litery, cyfry oraz inne, możliwe do wyświetlenia na ekranie, symbole. Standard ASCII definiuje łącznie (wliczając spację) 95 znaków drukowalnych: !"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~ Wcześniejsze wersje ASCII zawierały strzałkę do góry zamiast karety oraz strzałkę w lewo zamiast znaku podkreślenia. Rozszerzenia Ponieważ kod ASCII jest 7-bitowy, a większość komputerów operuje na 8-bitowych bajtach, dodatkowy bit można wykorzystać na powiększenie zbioru kodowanych znaków do 256 symboli. Powstało wiele różnych rozszerzeń ASCII, ponad 220 stron kodowych DOS i Windows, wykorzystujących ósmy bit (np. norma ISO 8859, rozszerzenia firm IBM lub Microsoft) nazywanych stronami kodowymi. Również kodowanie UTF-8 można uważać za rozszerzenie ASCII, tutaj jednak dodatkowe znaki są kodowane na 2 i więcej bajtach. Formalnie, mianem rozszerzeń ASCII można nazwać jedynie te standardy, które zachowują układ pierwszych 128 znaków i dodają nowe na końcu tabeli. Zestawy 7-bitowe ASCII było od początku projektowane jako jedna z wielu narodowych wersji międzynarodowego zestawu znaków. W Europie popularny był standard ISO 646, oparty na ASCII, który rezerwował określone pozycje (odpowiadające m.in. znakom: {}[]|\^~#$) dla liter używanych w narodowych językach oraz dla lokalnego symbolu waluty. Ze względu na to, że niektóre symbole zamieniono w ISO 646 na litery, programista w Europie musiał wybrać, czy chce na swoim komputerze korzystać z lokalnych liter, czy też z pierwotnie przypisanych znaków. Wybranie pierwszego powodowało, że kod stawał się mniej czytelny – zamiast { a[i] = '\n'; } w polskiej odmianie standardu wyświetlone zostałoby ł aźiń = '\n'; ć. Zestawy 8-bitowe Wraz z rozwojem komputerów oraz spadkiem kosztów transmisji danych, zaczęły się pojawiać 8-bitowe zestawy znaków. Pojawiły się standardy z rodziny ISO 8859 oraz Windows-1250, które zapewniały obsługę liter narodowych używając do tego zakresu 128–255, jednocześnie pozostawiając nietknięty obszar wspólny z ASCII. Alfabet polski był wspierany przez kodowanie ISO 8859-2 oraz Windows-1250. Unicode Unicode oraz Universal Character Set (UCS, ISO 10646) obsługują znacznie większą liczbę znaków, dzięki czemu wszystkie alfabety używane na świecie mogą zostać umieszczone w jednym kodowaniu. Są one wstecznie kompatybilne z ASCII (tekst składający się wyłącznie ze znaków 0–127 ma taką samą reprezentację w obu standardach). Tabela kodów ASCII Zobacz też Ascii85 ASCII-Art Basic Latin (blok Unicode) Extended ASCII Przypisy Uwagi Bibliografia Linki zewnętrzne Formaty plików komputerowych Kodowania znaków

7

https://pl.wikipedia.org/wiki/Atom

Atom

Atom – podstawowy składnik materii. Składa się z małego dodatnio naładowanego jądra o dużej gęstości i otaczającej go chmury elektronowej o ujemnym ładunku elektrycznym. Słowo atom pochodzi z greckiego – átomos (od α-, „nie-” + τέμνω – temno, „ciąć”), oznaczającego coś, czego nie da się przeciąć ani podzielić. Idea istnienia niepodzielnych składników materii pojawiła się już w pismach starożytnych filozofów indyjskich i greckich. W XVII i XVIII wieku chemicy potwierdzili te przypuszczenia, identyfikując pierwiastki chemiczne i pokazując, że reagują one ze sobą w ściśle określonych proporcjach. W XIX wieku odkryto ruchy Browna, będące pośrednim dowodem ziarnistości materii. Na początku XX wieku fizycy zbadali wewnętrzną strukturę atomów, pokazując tym samym, że są one podzielne. Teorie mechaniki kwantowej pozwoliły stworzyć matematyczne modele wnętrza atomu. Atomy mają rozmiary rzędu 10−10 m i masę rzędu 10−26 – 10−25 kg. Można je obserwować przez skaningowy mikroskop tunelowy. Ponad 99,9% masy atomu jest zawarte w jego jądrze. Jądro atomowe zbudowane jest z nukleonów: protonów o dodatnim ładunku elektrycznym i elektrycznie obojętnych neutronów. Chmurę elektronową tworzą elektrony związane z jądrem przez oddziaływanie elektromagnetyczne. Podobne oddziaływanie pozwala atomom łączyć się w cząsteczki. Atom jest elektrycznie obojętny, gdy liczba elektronów jest równa liczbie protonów. W przeciwnym przypadku ma ładunek i nazywany jest jonem. Główne właściwości chemiczne atomów określa liczba protonów w jądrze (liczba atomowa), gdyż determinuje ona strukturę chmury elektronowej oraz liczbę elektronów koniecznych do tego, aby atom był elektrycznie obojętny. Elektrony związane w atomach rozłożone są na powłokach, między którymi mogą przechodzić emitując bądź absorbując fotony o określonej energii. Struktura chmury elektronowej wpływa na chemiczne właściwości atomów i większość ich właściwości magnetycznych. Zbiory atomów o tej samej liczbie atomowej stanowią pierwiastki chemiczne. Atomy mające tę samą liczbę protonów, ale różniące się liczbą neutronów w jądrze to izotopy. Suma protonów i neutronów w jądrze atomu określana jest jako liczba masowa. Wszystkie pierwiastki mają niestabilne izotopy. Ich jądra ulegają spontanicznemu rozpadowi, co zazwyczaj prowadzi do powstania atomów innych pierwiastków. Rozpadowi temu towarzyszy emisja promieniowania jonizującego. Zjawisko to jest nazywane naturalną radioaktywnością. Historia Atomizm Pomysł, że materia składa się z mikroskopijnych składników, których nie da się w nieskończoność dzielić na mniejsze części, był znany już w starożytności. Nie opierał się jednak na żadnych danych empirycznych, a jedynie stanowił jedną z filozoficznych koncepcji natury rzeczywistości. Cechy tych mikroskopijnych składników były odmiennie opisywane przez różne szkoły filozoficzne, często uwzględniając ich duchowe właściwości. Istnienie atomów zostało powszechnie zaakceptowane w XVIII wieku, gdy okazało się, że pozwala w elegancki sposób opisać prawa chemii. Najstarsze odniesienia do atomów można znaleźć w pismach poświęconych dźinizmowi napisanych w VI wieku p.n.e. w Indiach. Szkoły filozoficzne Njaja i Waiśeszika opracowały zawiłe teorie, opisujące łączenie się atomów w bardziej złożone obiekty. W cywilizacji zachodniej odniesienia do atomów pojawiły się około sto lat później w pismach Leukipposa i zostały usystematyzowane przez jego ucznia Demokryta. Około 450 roku p.n.e. Demokryt wprowadził słowo átomos (niepodzielny). W latach 50 p.n.e. Lukrecjusz twierdził, iż świat składa się jedynie z atomów i pustki. Choć te koncepcje były czysto filozoficzne, współczesna nauka zaadaptowała tę nazwę. W XIII wieku w alchemii pojawiła się koncepcja korpuskularyzmu. Za jej autora uważa się alchemika podpisującego się Geber. Według tej koncepcji wszystkie fizyczne obiekty posiadają wewnętrzną i zewnętrzną warstwę z mikroskopijnych cząstek. Przypominało to teorię atomizmu, z wyjątkiem odrzucenia koncepcji, że te cząsteczki są niepodzielne. Przykładowo spekulowano, że rtęć może wnikać do wnętrza metali i zmieniać ich wewnętrzną strukturę, co miało umożliwić wytwarzanie złota. Koncepcja ta zdominowała alchemię na następnych kilkaset lat. W 1624 poglądy atomistyczne odnowił Pierre Gassendi w dziele Exercitationes paradoxicae adversus Aristoteleos. W 1661 roku Robert Boyle opublikował traktat The Sceptical Chymist, w którym przekonywał, że materia zbudowana jest z kombinacji wielu różnych korpuskuł zamiast z klasycznych czterech żywiołów (powietrza, ziemi, wody i ognia). Koncepcji tej użył dziesięć lat później Izaak Newton do opracowania korpuskularnej teorii światła. W 1758 atomizm był postulowany również przez Rogera Boscovicha. Początki naukowej teorii atomu Jakob Hermann w 1716 roku w dziele Phoronomia opisał gaz jako składający się z cząsteczek poruszających się z różnymi prędkościami. Powiązał on ciepło gazu z kwadratem średniej prędkości jego cząsteczek. Daniel Bernoulli w 1738 roku opublikował Hydrodynamica, w której m.in. wyłożył podstawy kinetyczno-molekularnej teorii gazów. Wyjaśnił on transportowanie ciepła przez gazy oraz istnienie ciśnienia gazu poprzez oddziaływanie jego cząsteczek z otoczeniem. Wraz z przekształcaniem się chemii w naukę ścisłą nastąpił dalszy rozwój teorii atomów. W 1789 roku Antoine Lavoisier odkrył prawo zachowania masy i zdefiniował pierwiastek chemiczny jako podstawową substancję, która nie może już być rozdzielona metodami chemicznymi. W 1803 roku John Dalton skorzystał z koncepcji atomów do wytłumaczenia, czemu pierwiastki wchodzą w reakcje w stosunkach ilościowych dających się przedstawić w postaci niewielkich liczb naturalnych (prawo stosunków wielokrotnych) i czemu jedne gazy łatwiej się rozpuszczają w wodzie niż inne. Postulował, że każdy pierwiastek składa się z atomów jednego, unikalnego typu i że te atomy mogą się łączyć, tworząc związki chemiczne. Postawienie tych hipotez uczyniło Daltona twórcą współczesnej teorii atomów. Fakty doświadczalne mające w przyszłości stanowić dodatkowe potwierdzenie teorii atomów pojawiły się w 1827 roku, gdy botanik Robert Brown odkrył zjawisko spontanicznego chaotycznego ruchu pyłków kwiatowych zawieszonych w wodzie. Zjawisko to zostało potem nazwane ruchami Browna. Jego wyjaśnienie przez termiczne ruchy cząsteczek wody zasugerował w 1877 roku Joseph Delsaulx, a w 1905 roku Albert Einstein przedstawił jego pełną matematyczną analizę. Fundamentalny wkład do teorii ruchów Browna wniósł w latach 1906–1917 Marian Smoluchowski (tworząc przy okazji nową gałąź fizyki statystycznej określanej obecnie jako procesy stochastyczne). Analiza Einsteina została potwierdzona eksperymentalnie po raz pierwszy już w 1906 roku przez Theodora Svedberga, a Jean Baptiste Perrin wykorzystał teoretyczne prace Einsteina i Smoluchowskiego do eksperymentalnego wyznaczenia mas i „rozmiarów” atomów (1908) potwierdzając ostatecznie teorię Daltona. W 1869 Dmitrij Mendelejew opublikował swój układ okresowy pierwiastków. Układ przedstawiał wizualnie prawo okresowości głoszące, że właściwości chemiczne pierwiastków powtarzają się okresowo, gdy uporządkuje się te pierwiastki zgodnie z ich masami atomowymi. Wewnętrzna struktura i teoria kwantowa W 1897 roku J.J. Thomson, badając promienie katodowe, odkrył elektrony i doszedł do wniosku, że znajdują się one w każdym atomie. Tym samym obalił tezę, że atomy są ostatecznymi, niepodzielnymi elementami materii. Stworzył pierwszy model struktury atomu, w którym ujemnie naładowane elektrony unoszą się w jednorodnej, dodatnio naładowanej kuli. Model ten obalili w 1909 roku Hans Geiger, Ernest Marsden i Ernest Rutherford, gdy bombardując złotą folię cząstkami alfa odkryli, że niewielka część cząstek alfa jest odbijana, co było sprzeczne z przewidywaniami w modelu Thomsona. Na podstawie tych wyników Rutherford stworzył nowy model atomu, w którym dodatni ładunek i większość masy atomu są skupione w niewielkim jądrze w jego centrum, a ujemnie naładowane elektrony krążą wokół jądra. W 1913 roku Frederick Soddy, badając produkty rozpadu promieniotwórczego, odkrył, że atomy każdego pierwiastka mogą występować w kilku odmianach różniących się nieco masą atomową. Określenie izotop (z gr. isos topos – „w tym samym miejscu”) zasugerowała mu szkocka pisarka i lekarz, Margaret Todd (1859–1918). J.J. Thomson opracował technikę segregowania atomów ze względu na ich stosunek masy do ładunku w zjonizowanych gazach, co umożliwiło odkrycie stabilnych izotopów. Jednocześnie w 1913 roku fizyk Niels Bohr zaproponował wyjaśnienie występowania linii spektralnych w widmach emisyjnych pierwiastków przez wprowadzenie hipotezy istnienia zestawu dopuszczalnych orbit, na których mogą krążyć elektrony wokół jądra atomowego. W jego modelu każdy elektron musiał zaabsorbować lub wyemitować foton o określonej energii, żeby przeskoczyć między orbitami. Korzystając z tego modelu, Gilbert Newton Lewis zaproponował w 1916 roku wyjaśnienie istoty wiązań chemicznych jako wymianę i współdzielenie elektronów na najwyższych orbitach atomowych. W 1919 roku Irving Langmuir zaproponował wytłumaczenie okresowości właściwości pierwiastków jako efekt grupowania się elektronów na pewnych orbitach tworzących powłoki elektronowe. W 1922 roku doświadczenie Sterna-Gerlacha pokazało, że kierunek wektora magnetycznego momentu dipolowego atomów jest skwantowany. Specjalnie ukształtowane pole magnetyczne dzieliło strumień przelatujących przez nie atomów srebra na dwie rozdzielone wiązki. Zgodnie z mechaniką klasyczną takie zjawisko nie powinno mieć miejsca, ponieważ moment magnetyczny każdego atomu powinien móc być skierowany w dowolnym kierunku i oddziaływanie z zewnętrznym polem magnetycznym mogło jedynie rozciągnąć strumień atomów w jakimś kierunku. Zamiast tego atomy zostały rozdzielone na dwie grupy, w których wektor momentu magnetycznego skierowany był w górę lub w dół. W 1924 roku Louis de Broglie zaproponował, że wszystkie cząstki mogą zachowywać się jak fale. W 1926 roku Erwin Schrödinger rozwinął tę ideę, przedstawiając matematyczny model atomu, w którym ruch elektronów został opisany funkcjami fal stojących. Konsekwencją opisywania cząstek jako fali było to, że matematycznie niemożliwe stało się jednoczesne określenie ich położenia i pędu, co zostało sformułowane jako zasada nieoznaczoności przez Wernera Heisenberga w 1926 roku. Zgodnie z nią, zwiększając precyzję pomiaru położenia, zmniejsza się jednocześnie precyzję pomiaru pędu i vice versa. Model Schrödingera umożliwił rozwiązanie problemów, które napotykały wcześniejsze modele przy wyjaśnianiu linii spektralnych atomów cięższych od wodoru. Obecnie przyjmuje się go za obowiązujący. Wynalezienie spektrometru mas umożliwiło dokładne zmierzenie bezwzględnych mas atomowych. Urządzenie to wykorzystuje pole magnetyczne do odchylenia trajektorii jonów, a stopień odchylenia zależy od stosunku ładunku jonu do jego masy. Francis William Aston jako pierwszy udowodnił przy jego użyciu, że izotopy mają różne masy i że różnice w ich masach są wielokrotnościami tej samej masy. W 1932 roku fizyk James Chadwick wyjaśnił te różnice odkrywając neutron – elektrycznie obojętną cząstkę podobną do protonu. Izotopy okazały się atomami o tej samej liczbie protonów, ale różniącymi się liczbą neutronów w jądrze. Rozbicie atomu i fizyka materii skondensowanej W 1938 roku niemiecki chemik Otto Hahn skierował strumień neutronów na atomy uranu próbując uzyskać cięższe pierwiastki. Produktem okazał się lżejszy pierwiastek bar. Rok później Lise Meitner i Otto Frisch potwierdzili, że ten eksperyment był pierwszym sztucznie wywołanym rozbiciem jądra atomowego. Po 1950 roku budowa akceleratorów cząstek i detektorów cząstek pozwoliła fizykom badać wyniki zderzeń atomów poruszających się z dużymi prędkościami. Odkryto w ten sposób dziesiątki, a później setki nowych cząstek. Ich strukturę wyjaśnili niezależnie od siebie Gell-Mann i G. Zweig w 1964 roku, wprowadzając pojęcie kwarków. Neutrony i protony okazały się być hadronami – cząsteczkami zbudowanymi z kwarków. Na bazie tego stworzono model standardowy, wyjaśniający strukturę jądra atomowego w oparciu o kwarki i siły, jakim podlegają. Składniki Cząstki subatomowe Mimo że słowo atom pierwotnie oznaczało cząstkę, której nie da się podzielić na mniejsze, współcześnie nazywa się nim strukturę zbudowaną z mniejszych cząstek: elektronów, protonów i neutronów. Jedynie wodór 1H nie zawiera żadnych neutronów, a jego dodatnio naładowany jon nie zawiera też elektronów. Elektron jest najmniej masywną z tych trzech cząstek, z masą 9,11 kg. Posiada ujemny ładunek i rozmiary zbyt małe, aby dało się je określić przy użyciu współczesnych metod. Protony posiadają dodatni ładunek i masę około 1836 razy większą od elektronów: 1,6726 kg. Neutrony nie posiadają ładunku elektrycznego i są około 1839 razy cięższe od elektronu, z masą 1,6929 kg. Masa protonów i neutronów wewnątrz jądra jest pomniejszona o energię wiązania. Neutrony i protony mają podobne średnice, rzędu 2,5 m – jednak z powodu ich wewnętrznej struktury trudno zdefiniować, co jest ich „powierzchnią”. Według modelu standardowego protony i neutrony są zbudowane z kwarków. Kwarki stanowią jedną z podstawowych grup cząstek tworzących materię (drugą są leptony, których przykładem jest elektron). Istnieje sześć typów kwarków, każdy posiadający ułamkowy ładunek elektryczny wynoszący albo +2/3 albo −1/3. Protony są zbudowane z dwóch kwarków górnych (o ładunku +2/3) i jednego kwarku dolnego (o ładunku −1/3). Neutrony są zbudowane z jednego kwarka górnego i dwóch dolnych. Ta różnica odpowiada za różnicę w masach i ładunku tych dwóch cząstek. Kwarki są powiązane ze sobą silnym oddziaływaniem jądrowym, którego nośnikiem są gluony. Gluony są bozonami cechowania – podstawowymi cząstkami przenoszącymi oddziaływania fizyczne. Jądro atomowe Wszystkie protony i neutrony w atomie (nazywane wspólnie nukleonami) skupiają się w jądro atomowe. Średnica jądra atomowego wynosi około  fm, gdzie A oznacza liczbę nukleonów. Jest to około 1/100 000 średnicy całego atomu. Nukleony są związane ze sobą przez siły jądrowe, będące resztkowym przejawem oddziaływania silnego. Na odległościach mniejszych niż 2,5 fm te siły są wielokrotnie silniejsze od odpychania elektrostatycznego pomiędzy dodatnio naładowanymi protonami. Atomy tego samego pierwiastka mają tę samą liczbę protonów, nazywaną liczbą atomową. Liczba neutronów może być różna, w zależności od izotopu tego pierwiastka. Łączna liczba protonów i neutronów określana jest jako liczba masowa. Stabilność jądra zależy od liczby protonów, jak i neutronów w jądrze. Jądra niestabilne ulegają rozpadowi promieniotwórczemu. Zarówno protony, jak i neutrony są fermionami. Reguła Pauliego zabrania identycznym fermionom zajmowania jednocześnie tego samego stanu kwantowego. Dlatego każdy proton w jądrze musi znajdować się w innym stanie kwantowym, podobnie jak każdy neutron. Reguła ta nie zabrania protonowi i neutronowi znajdować się w tym samym stanie, ponieważ są innym typem cząstek. W atomach z małą liczbą protonów (poniżej 20) najstabilniejsze są izotopy, w których liczba protonów i neutronów jest w przybliżeniu równa. Jądro atomu z tej grupy, zawierające znacząco różną liczbę neutronów i protonów, może obniżyć swoją energię przez rozpad radioaktywny prowadzący do zmniejszenia tej różnicy. W miarę wzrostu liczby protonów w jądrze ich odpychanie elektrostatyczne sprawia, że stabilniejsze stają się jądra z nieco większą liczbą neutronów. Jądra wszystkich atomów cięższych od wapnia (20 protonów), których liczba neutronów jest równa liczbie protonów, są niestabilne. Z dalszym wzrostem liczby protonów optymalny stosunek liczby neutronów do protonów rośnie, osiągając około 1,5 dla najcięższych jąder. Najcięższym trwałym atomem jest ołów, którego izotop 208Pb zawiera 82 protony i 126 neutronów. Do roku 2003 za najcięższy trwały atom uważano bizmut (izotop 209Bi), który jednak, zgodnie z przewidywaniami teoretycznymi, ostatecznie okazał się niestabilny. W wyniku zderzeń jąder atomowych może dojść do utworzenia nowych jąder, ale doprowadzenie do takiej reakcji wymaga często bardzo wysokich energii. Fuzja jądrowa zachodzi, gdy lżejsze jądra łączą się w cięższe. Przykładowo protony muszą zderzyć się z energią 3–10 keV, aby przezwyciężyć wzajemne odpychanie i zbliżyć się na tyle, żeby połączyć się w jądro deuteru. Rozszczepienie jądra atomowego to odwrotny proces, w którym ciężkie jądro rozpada się na dwa lżejsze. Jądro może też zostać zmodyfikowane w wyniku zderzenia z wysokoenergetyczną cząstką lub fotonem – które zmieni proton w neutron lub na odwrót. Jeśli masa powstałego jądra i emitowanych cząstek jest mniejsza niż masa substratów, różnica zostanie wyemitowana w postaci promieniowania gamma lub energii kinetycznej produktów, zgodnie ze wzorem na równoważność masy i energii E = mc2. Różnica mas wynika z energii wiązania w jądrze i jej utrata sprawia, że powstałe jądro jest stabilne – aby się rozpaść, musi otrzymać tę energię z otoczenia. Fuzja, w której powstaje jądro lżejsze od żelaza – o liczbie nukleonów mniejszej niż 60 – powoduje zwykle wyemitowanie większej ilości energii niż jest potrzebna do jej wywołania. Ta energia napędza reakcję termojądrową we wnętrzu gwiazd. Dla jąder cięższych od jądra żelaza energia wiązania w przeliczeniu na nukleon zaczyna spadać. Oznacza to, że fuzja takich jąder zużywa energię i nie może podtrzymać równowagi hydrostatycznej w gwiazdach. Powłoki elektronowe Elektrony w atomie są przyciągane siłami elektrycznymi przez protony w jądrze. To oddziaływanie tworzy studnię potencjału wokół jądra, z której uwolnienie wymaga dostarczenia elektronom energii z zewnątrz. Im bliżej jądra znajduje się elektron, tym silniej jest przyciągany i wzrasta energia konieczna do jego oderwania od atomu. Zgodnie z mechaniką kwantową, elektrony (tak jak wszystkie cząstki) są jednocześnie cząstkami i falami. Każdy elektron można opisać funkcją matematyczną określającą prawdopodobieństwo znalezienia elektronu w określonym obszarze. Dla elektronu w studni potencjału, funkcja ta jest funkcją fali stojącej i jest nazywana orbitalem. Zbiór orbitali posiadających podobny poziom energetyczny nazywany jest powłoką elektronową, a łącznie wszystkie powłoki – chmurą elektronową. Istnieje określony, niewielki zbiór stabilnych orbitali wokół jądra a wszystkie pozostałe, które są teoretycznie możliwe, szybko rozpadałyby się na orbitale z tego zbioru. Te stabilne orbitale różnią się między sobą kształtami oraz wielkością i orientacją obszaru, który określają. Każdemu orbitalowi przypisany jest jego poziom energetyczny. Elektron może znaleźć się na wyższym poziomie energetycznym pochłaniając foton o odpowiedniej energii lub otrzymując tę energię ze zderzenia z innym atomem lub cząstką. Odwrotnie – elektron z wyższego poziomu może przenieść się na niższy. Powstający w ten sposób nadmiar energii jest unoszony przez emitowany foton (zjawisko to nazywamy emisją spontaniczną) lub przejmowany przez inny atom (przejście bezpromieniste). Charakterystyczne wartości tych energii, będące różnicami energii poszczególnych orbitali, odpowiadają za występowanie linii spektralnych w widmach liniowych poszczególnych pierwiastków. Energia potrzebna na oderwanie bądź przyłączenie elektronu – energia wiązania elektronu – jest o wiele mniejsza niż energia wiązania nukleonów. Potrzeba około 13,6 eV, aby oddzielić elektron w stanie podstawowym od jądra atomu wodoru, podczas gdy wyrwanie nukleonu z jądra deuteru wymaga 2,23 milionów eV. Jeśli atom ma tę samą liczbę protonów i elektronów, jest elektrycznie obojętny. Atomy mające nadmiar lub niedomiar elektronów nazywane są jonami. Elektrony na orbitalach najdalszych od jądra mogą przenosić się na inne atomy bądź tworzyć orbitale wokół dwóch i więcej atomów jednocześnie. W ten sposób atomy tworzą wiązania chemiczne między sobą, łącząc się w związki chemiczne. Właściwości Właściwości jądrowe Z definicji dwa atomy o identycznej liczbie protonów w jądrze są atomami tego samego pierwiastka. Jeśli różnią się liczbą neutronów, stanowią różne izotopy tego pierwiastka. Przykładowo atomy wodoru posiadają zawsze jeden proton, ale mogą nie posiadać żadnego neutronu (prot), posiadać jeden (deuter), dwa (tryt) lub nawet więcej neutronów. 99,98% atomów wodoru w przyrodzie należy do pierwszego izotopu (bez neutronów). Lista znanych obecnie pierwiastków obejmuje liczby atomowe od 1 (wodór) do 118 (oganeson). Jądra o określonej liczbie protonów i neutronów określane są jako nuklidy. Wszystkie znane nuklidy mające więcej niż 82 protony w jądrze są radioaktywne. Na Ziemi naturalnie występuje około 339 różnych nuklidów, z czego 227 (około 67%) jest stabilnych i nie ulega radioaktywnemu rozpadowi. Jednak jedynie 90 z nich nie ma teoretycznej możliwości rozpadu, pozostałe 137 taką możliwość wedle współczesnej wiedzy posiadają, ale nigdy takiego rozpadu nie zaobserwowano. Oprócz tych 227 stabilnych nuklidów u kolejnych 30 potwierdzono radioaktywny rozpad, ale czas tego rozpadu jest zbyt duży, aby dało się go wyznaczyć eksperymentalnie. Kolejnych 31 ma czas połowicznego rozpadu przekraczający 80 milionów lat, dzięki czemu ich resztki dotrwały do dzisiejszych czasów od początków istnienia Układu Słonecznego. Daje to w sumie 288 tzw. pierwotnych nuklidów, istniejących na Ziemi od jej początków. Ostatnie 51 istniejących na Ziemi naturalnie nuklidów to produkty rozpadu cięższych nuklidów (jak np. rad powstający z rozpadu uranu) i produkty naturalnych reakcji jądrowych (jak 14C produkowany w górnych warstwach atmosfery pod wpływem promieniowania kosmicznego). 80 pierwiastków chemicznych posiada stabilne izotopy. Nie mają ich pierwiastki o liczbie atomowej 43 (technet), 61 (promet) i wszystkie o liczbach atomowych większych od 82 (ołów). Pozostałe posiadają średnio po około 3 stabilne izotopy. 27 pierwiastków ma tylko jeden stabilny izotop. Największą liczbę stabilnych izotopów (10) ma cyna. Stabilność izotopów zależy od proporcji protonów i neutronów oraz od tego czy ich liczba jest równa jednej z tzw. liczb magicznych. W modelu powłokowym struktury jądra atomowego, liczby magiczne odpowiadają maksymalnej pojemności kolejnych jego poziomów energetycznych. Część liczb magicznych dotyczy obu nukleonów, a część odnosi się tylko do jednego z ich rodzajów. Przykładowo, jądro cyny zawiera 50 protonów, która jest liczbą magiczną dla obu nukleonów, dlatego cyna posiada wyjątkowo dużo trwałych izotopów. Wśród znanych 256 stabilnych nuklidów tylko 4 mają nieparzyste liczby zarówno protonów, jak i neutronów: wodór-2, lit-6, bor-10 i azot-14. Większość jąder o nieparzystej liczbie protonów i neutronów w bardzo krótkim czasie ulega rozpadowi beta, tworząc jądro o parzystej liczbie protonów i neutronów, zwykle znacznie stabilniejsze (patrz model kroplowy). Masa Protony i neutrony odpowiadają za ponad 99,9% masy atomu, a ich masa jest w przybliżeniu taka sama. Dlatego sumaryczna liczba protonów i neutronów nazywana jest liczbą masową. Masa spoczynkowa atomów wyrażana jest często w jednostkach atomowych (u), zdefiniowanych jako 1/12 masy atomu 12C, czyli około 1,66 kg. W tych jednostkach masa każdego atomu jest w przybliżeniu równa jego liczbie masowej. Przykładowo masa atomu 1H wynosi 1,007825 u. Najcięższy stabilny atom to 208Pb, którego masa wynosi 207,976652481 u. Ponieważ w chemii używa się makroskopowych ilości atomów, chemicy używają dodatkowej jednostki: mola. Jeden mol to około 6,022 cząstek. Liczba ta została dobrana w ten sposób, żeby mol atomów o liczbie masowej 1 miał masę zbliżoną do 1 grama. Ze względu na to, że dokładny pomiar liczby atomów w 1 gramie wodoru-1 jest problematyczny, za podstawę skali względnej masy atomowej przyjęto założenie, że 1 mol to taka liczba atomów, jaka znajduje się w 12 gramach izotopu węgla-12. Powiązanie definicji mola i standardowej jednostki atomowej (u) poprzez odniesienie do izotopu węgla-12 nie jest przypadkowe, lecz wynika z wieloletnich konsultacji i dyskusji w ramach IUPAC, IUPAP i Międzynarodowego Komitetu Miar i Wag. Kształt i wielkość Atomy nie mają dokładnie określonych granic, ich rozmiary są określane w sposób umowny, na podstawie odległości pomiędzy sąsiednimi jądrami atomów (promień kowalencyjny), z którymi tworzą wiązania chemiczne. Odpowiada to zwykle średniej odległości, na jakiej znajdują się elektrony na najdalszej powłoce. Tak zdefiniowane rozmiary zależą jednak od rodzaju wiązań chemicznych, liczby sąsiadów i od ich spinu. W układzie okresowym średnice atomów wewnątrz każdej grupy rosną wraz z liczbą obsadzonych powłok, jednak maleją wewnątrz okresu wraz ze zwiększeniem liczby protonów (ponieważ jądro przyciąga elektrony mocniej i rozmiary powłok maleją). Dlatego najmniejszą średnicę ma hel – około 62 pm, a największą cez – około 520 pm. Przyjmuje się, że w pustej przestrzeni atomy w stanie podstawowym mają kształt kuli. Pod wpływem pól elektrycznych te kształty mogą się jednak zmieniać. Stopień odkształcenia zależy od siły pola i typu zewnętrznej powłoki elektronowej atomu. W szczególności atomy tworzące kryształy mogą mieć kształty znacznie odbiegające od sfery z powodu silnych pól wytwarzanych przez atomy rozłożone wokół nich. Ponieważ rozmiary atomów są tysiące razy mniejsze od długości fali światła widzialnego (400–700 nm), nie można dostrzec pojedynczych atomów za pomocą mikroskopu optycznego. Pierwszym urządzeniem, które umożliwiło wizualizację pojedynczych atomów i ich rozmieszczenia, był polowy mikroskop jonowy, jednak jego użyteczność była ograniczona. Później uzyskano możliwość obrazowania atomów za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej i wysokonapięciowej mikroskopii elektronowej, natomiast skaningowy mikroskop tunelowy umożliwił również manipulację pojedynczymi atomami. Wielkość atomów można opisać obrazowo na przykładach makroskopowych: ludzki włos ma średnicę około miliona atomów węgla, kropla wody zawiera około 2 tryliardy (2) atomów tlenu i dwa razy więcej atomów wodoru. Gdyby powiększyć jabłko do rozmiarów Ziemi, to atomy jabłka miałyby rozmiary mniej więcej jabłka. Rozpad radioaktywny Każdy pierwiastek ma nietrwałe izotopy, które ulegają rozpadowi radioaktywnemu. W trakcie takiego rozpadu jądro emituje cząstki, czemu może towarzyszyć promieniowanie elektromagnetyczne. Szczególnie podatne na taki rozpad są jądra o dużej wielkości w stosunku do zasięgu oddziaływania silnego – około 1 fm. Najbardziej powszechne typy rozpadów radioaktywnych to: Rozpad alfa – polegający na emisji cząstki alfa, czyli jądra helu, składającego się z dwóch protonów i dwóch neutronów. W jego wyniku liczba masowa jądra maleje o 4. Rozpad beta – wywoływany przez oddziaływanie słabe, polegający na przekształceniu neutronu znajdującego się w jądrze w proton albo (rzadko) protonu w neutron. W pierwszym przypadku emitowany jest elektron i antyneutrino (rozpad β−), w drugim przypadku pozyton i neutrino (rozpad β+). Elektron i pozyton nazywane są cząstkami beta. Taki rozpad zwiększa (β−) albo zmniejsza (β+) liczbę atomową jądra, nie zmieniając jego liczby masowej. Rozpad β+ zachodzi tylko w sztucznie wytworzonych jądrach z nadmiarem protonów, np. . Emisja gamma – polegająca na emisji promieniowania gamma w wyniku przejścia nukleonu na niższy poziom energetyczny w jądrze. Taki rozpad nie zmienia liczby atomowej ani masowej jądra. Zwykle następuje po rozpadzie alfa albo beta, po którym jądro pozostało w stanie wzbudzonym. Rozpady α i β− kolejnych izotopów promieniotwórczych grupują się w 4 szeregi promieniotwórcze, kończące się trwałymi izotopami ołowiu (szeregi 1–3) lub praktycznie trwałym izotopem bizmutu-209 (szereg 4). Rzadziej występujące typy rozpadów radioaktywnych to m.in. emisja neutronu, emisja protonu albo ich grupy z jądra, emisja wysokoenergetycznego elektronu w wyniku konwersji wewnętrznej i emisja promieniowania elektromagnetycznego nie będącego promieniami gamma. Rozpad radioaktywny jest procesem, którego wystąpienie jest losowe, i nie da się przewidzieć, w jakim momencie dany atom ulegnie rozpadowi. Można natomiast określić prawdopodobieństwo rozpadu w określonym czasie. Jest ono niemal niezależne od czynników zewnętrznych, w tym i od wielkości próbki, dlatego dla każdego nietrwałego jądra można określić charakterystyczny czas połowicznego rozpadu – czas, po jakim połowa jąder z próbki ulegnie rozpadowi. Rozpad jest wykładniczy, co oznacza, że po upływie dwukrotności tego czasu pozostaje 1/4 jąder, po trzykrotności 1/8 itd. Moment magnetyczny Cząstki elementarne mają kwantową cechę nazywaną spinem. Ma ona podobne cechy jak moment pędu obiektu wirującego wokół swojego środka masy, choć cząstki elementarne wedle współczesnej wiedzy nie obracają się. Spin wyraża się w jednostkach stałej Diraca (ħ). Elektrony, protony i neutrony mają spin ½ ħ. W atomie elektrony mają także moment pędu wynikający z ich ruchu wokół jądra, a nukleony wynikający z ich krążenia w jądrze. Pole magnetyczne wytwarzane przez atom – jego moment magnetyczny – wynika z sumy momentów pędu. Główną rolę odgrywa jednak spin. Ponieważ reguła Pauliego zabrania dwóm cząstkom znajdować się w identycznym stanie kwantowym, na każdym poziomie energetycznym znajdują się zwykle dwie cząstki o przeciwnie skierowanych spinach. W ten sposób, jeśli liczba atomowa jest parzysta, wszystkie spiny w atomie mogą się nawzajem znosić, tworząc atom o zerowym momencie magnetycznym. W ferromagnetykach takich jak żelazo nieparzysta liczba elektronów oznacza, że w każdym atomie jeden elektron pozostaje niesparowany. Ponieważ orbitale tych elektronów w sąsiednich atomach nakładają się na siebie, energetycznie niższy stan jest osiągany, gdy te niesparowane elektrony mają tak samo skierowane spiny. W ten sposób wszystkie niesparowane elektrony mogą uzyskać tak samo skierowany spin, co wytwarza makroskopowe pole magnetyczne. W paramagnetykach spiny sąsiednich atomów nie układają się same w jednym kierunku, ale zewnętrzne pole magnetyczne może wymusić przyjęcie jednej orientacji, co również prowadzi do wytworzenia makroskopowego pola. Właściwości atomów zawierających niesparowane elektrony można badać za pomocą spektroskopii elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR). Jądra atomowe również mogą zawierać niesparowane nukleony i w efekcie niezerowy spin (np. 1H i 2H, 13C, 15N, 17O, 19F, 23Na i 31P). Zwykle takie spiny są skierowane w losowych kierunkach i nie wytwarzają efektów makroskopowych. W zewnętrznym polu magnetycznym jądra atomów o niezerowym spinie ulegają jednak polaryzacji magnetycznej, a przejścia między dozwolonymi poziomami energetycznymi da się rejestrować, co jest podstawą spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR), obrazowania rezonansem magnetycznym (MRI) i innych technik magnetycznego rezonansu jądrowego. Poziomy energetyczne Energia potencjalna elektronów związanych w atomie jest odwrotnie proporcjonalna do ich odległości od jądra. Można ją zmierzyć przez określenie energii, jaka jest potrzebna do oderwania tych elektronów od atomu. Zwykle wyraża się ją w elektronowoltach (eV). Zgodnie z mechaniką kwantową, elektron związany w atomie musi znajdować się w jednym z określonych z góry stanów, którym odpowiadają określone poziomy energetyczne. Najniższy poziom energetyczny nazywany jest stanem podstawowym, a pozostałe stanami wzbudzonymi. Aby przejść pomiędzy stanami, elektron musi pochłonąć lub wyemitować foton o energii odpowiadającej różnicy pomiędzy energią potencjalną tych stanów. Energia fotonu określa jego częstotliwość, dlatego te energie mają wyznaczone miejsca w widmie elektromagnetycznym. Każdy pierwiastek ma charakterystyczne widmo, określone przez ładunek jądra, wypełnienie poszczególnych powłok elektronami i oddziaływania pomiędzy elektronami. Gdy światło o ciągłym widmie przechodzi przez gaz lub plazmę, niektóre fotony zostają pochłonięte przez atomy, wywołując przejścia elektronów między poziomami energetycznymi. Wzbudzone tak elektrony po jakimś czasie wracają do swojego poprzedniego stanu, emitując fotony w losowych kierunkach. W ten sposób atomy działają jak filtry, tworząc ciemne linie absorpcyjne w widmie przechodzącego przez nie światła. Z kolei obserwując te same atomy z innego kierunku i nie widząc przechodzącego przez nie światła, można zobaczyć tylko światło wyemitowane przez atomy – tzw. linie emisyjne. Spektroskopia wykorzystuje te zjawiska do badania składu chemicznego różnych substancji. Wysokorozdzielcza analiza linii widmowych ujawnia, że niektóre z nich w rzeczywistości składają się z kilku blisko położonych linii. Wynika to z oddziaływania spinowych i orbitalnych momentów magnetycznych elektronów. Zewnętrzne pole magnetyczne może spowodować dalsze rozdzielenie linii widmowych – znane jest to jako efekt Zeemana. Wynika on z tego, że orbitale, które w przypadku braku zewnętrznego pola mają takie same poziomy energetyczne, mogą się różnić energiami, gdy pojawi się takie pole. Podobnie przyłożenie zewnętrznego pola elektrycznego może zmienić poziomy energetyczne orbitali i wywołać rozszczepienie linii widmowych. Zjawisko to nazywane jest efektem Starka. Jeśli elektron jest w stanie wzbudzonym, oddziaływanie z fotonem o odpowiedniej energii może wymusić na nim przejście do niższego stanu i emisję fotonu, który będzie miał kierunek i fazę identyczną jak foton wymuszający. Zjawisko to umożliwia stworzenie laserów, tworzących spójną wiązkę światła o wąskim przedziale częstotliwości. Wiązania i reakcje chemiczne Elektrony znajdujące się na najdalszej powłoce w atomie nazywane są walencyjnymi, a ich powłoka – walencyjną. Liczba takich elektronów determinuje właściwości chemiczne atomów. Atomy, w których powłoka walencyjna nie jest w pełni wypełniona, łatwo oddziałują z innymi atomami, tak aby uzupełnić (lub opróżnić) tę powłokę. Odbywa się to poprzez reakcje chemiczne, czyli procesy tworzenia i zrywania wiązań chemicznych. Wiązania powstają w efekcie uwspólniania elektronów przez dwa lub więcej atomów (wiązanie kowalencyjne) albo na skutek przeniesienia elektronów z jednego atomu na drugi (wiązanie jonowe). W pierwszym przypadku współdzielone elektrony tworzą jedną, wspólną chmurę wokół połączonych atomów, a w drugim atomy łączą się w pary jonowe, przyciągane do siebie oddziaływaniem elektrostatycznym. O typie wiązania decyduje różnica elektroujemności atomów. Pierwiastki chemiczne zwykle przedstawia się w układzie okresowym, podkreślającym podobieństwo właściwości chemicznych pierwiastków o tej samej liczbie elektronów walencyjnych (znajdujących się w jednej grupie). Ostatnia grupa zawiera pierwiastki, w których powłoka walencyjna jest całkowicie zapełniona elektronami. Są one niemal całkowicie niereaktywne chemicznie i nazywa się je gazami szlachetnymi. Stany Grupy atomów mogą znajdować się w różnych stanach skupienia, w zależności od warunków takich jak temperatura i ciśnienie. Zmieniając te warunki, można wywoływać przejścia między stanem stałym, ciekłym, gazowym i plazmą. W jednym stanie skupienia mogą istnieć różne stany fazowe. Przykładowo węgiel w postaci stałej ma kilka odmian alotropowych, jak np. grafit czy diament. W temperaturach bliskich zera bezwzględnego niektóre atomy mogą tworzyć kondensat Bosego-Einsteina, w którym wszystkie zachowują się jak jeden superatom. Ich kwantowe własności mogą być wtedy obserwowane w skali makroskopowej. Techniki analizy i obrazowania Skaningowy mikroskop tunelowy umożliwia oglądanie powierzchni w skali atomowej. Wykorzystuje on zjawisko tunelowe, pozwalające elektronom na pokonywanie próżni pomiędzy badaną próbką a elektrodą. Powstaje w ten sposób mierzalny prąd elektryczny. Przesuwając elektrodę nad próbką i kontrolując jej odległość od próbki tak, aby natężenie prądu było stałe, uzyskuje się trójwymiarowy obraz powierzchni. Obraz ten w przybliżeniu odpowiada wielkości orbitali elektronowych na zapełnionych powłokach w atomach próbki. Innym rodzajem mikroskopii na poziomie atomowym jest mikroskopia sił atomowych, która działa na zasadzie przemiatania ostrza nad lub pod powierzchnią próbki i pomiarze sił działających na to ostrze. W odpowiednich warunkach technika ta pozwala na rejestrację pojedynczych atomów na powierzchni próbki. Atomy mogą ulegać jonizacji, tracąc lub przyłączając elektrony. Uzyskują wtedy ładunek elektryczny i można nimi sterować za pomocą pola elektrycznego i magnetycznego. W polu magnetycznym jony poruszają się po okręgach o promieniu zależnym od ich masy i ładunku, ale niezależnym od prędkości. Spektrometria mas wykorzystuje to do identyfikacji izotopów i składów pierwiastkowych cząsteczek. Jeśli badana próbka zawiera atomy różnych izotopów, spektrometr pozwala na rozdzielenie ich i określenie procentowej ich zawartości. Metoda ta umożliwia jedynie określenie ilości poszczególnych atomów w próbce, bez możliwości określenia miejsca atomu w cząsteczce. Do uzyskiwania informacji o położeniu różnych atomów w jakiejś strukturze służy spektroskopia strat energii elektronów (EELS). W technice tej wykorzystuje się elektronowy mikroskop transmisyjny do przepuszczania elektronów przez próbkę. Następnie mierzy się straty energii tych elektronów, wynikające z wybijania elektronów i wzbudzania drgań sieci krystalicznej próbki. Metoda ta pozwala na uzyskiwanie nanometrowej rozdzielczości i na trójwymiarowe obrazowanie przemieszczeń atomów w czasie femtosekund. Ułożenie atomów w sieci krystalicznej można określić poprzez analizę dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego za pomocą technik rentgenografii strukturalnej. Uzyskane trójwymiarowe mapy gęstości elektronowych pozwalają m.in. na ustalenie struktur badanych cząsteczek, długości wiązań chemicznych i kątów między nimi. Widma stanów wzbudzonych umożliwiają analizę składu chemicznego odległych gwiazd. Zestaw częstotliwości występujący w tych widmach można porównywać z częstotliwościami wytwarzanymi przez odpowiednią mieszaninę gazów w lampach wyładowczych. W ten sposób pierwiastek hel został odkryty w Słońcu 23 lata przed zaobserwowaniem go na Ziemi. Drgania atomów w cząsteczkach chemicznych można analizować za pomocą spektroskopii w podczerwieni i spektroskopii Ramana, a przejścia elektronowe między dozwolonymi poziomami energetycznymi za pomocą spektroskopii w ultrafiolecie i świetle widzialnym. Do badania właściwości magnetycznych atomów stosowane są: spektroskopia elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR), spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) i spektroskopia jądrowego rezonansu kwadrupolowego (NQR). Pochodzenie i stan obecny Atomy stanowią około 4% całkowitej masy-energii obserwowanego Wszechświata, występując ze średnią gęstością około 0,25 atomu/m³. Wewnątrz galaktyk, takich jak Droga Mleczna, atomy występują o wiele gęściej, od 105 do 109 atomów/m³ w ośrodku międzygwiazdowym. Słońce znajduje się wewnątrz Bąbla Lokalnego – pustki w ośrodku międzygwiazdowym, stworzonej przez supernową, która wybuchła 2–4 miliony lat temu. Wewnątrz tego bąbla gęstość wynosi około 10³ atomów/m³. Gęstsze obszary w ośrodku międzygwiazdowym mogą grawitacyjnie zapadać się, tworząc gwiazdy. Procesy zachodzące w gwiazdach z upływem czasu zwiększają ilość pierwiastków cięższych od wodoru i helu. Około 95% atomów w Drodze Mlecznej znajduje się wewnątrz gwiazd, a ich całkowita masa odpowiada za około 10% masy galaktyki (za resztę odpowiada ciemna materia). Nukleosynteza Zgodnie z teorią Wielkiego Wybuchu protony i neutrony uformowały się około jednej sekundy po powstaniu Wszechświata. W ciągu kolejnych trzech minut w wyniku pierwotnej nukleosyntezy powstała większość helu, litu i deuteru we Wszechświecie oraz prawdopodobnie część berylu i boru. Pierwsze atomy (ze związanymi elektronami) pojawiły się około 380 tysięcy lat później, w epoce rekombinacji, gdy energia promieniowania wypełniającego przestrzeń zmalała poniżej energii jonizacji atomów. Cięższe jądra atomowe (do żelaza) zaczęły powstawać w wyniku fuzji jądrowej we wnętrzu gwiazd kilkaset milionów lat później. Niektóre izotopy, takie jak lit-6, powstawały później w wyniku spalacji wywoływanej przez promieniowanie kosmiczne. Pierwiastki cięższe od żelaza powstawały w wyniku eksplozji supernowych poprzez proces r oraz we wnętrzu gwiazd AGB poprzez proces s. Oba te procesy polegają na wychwytywaniu neutronów przez jądra atomowe. Pierwiastki takie jak ołów powstały głównie w wyniku radioaktywnego rozpadu cięższych pierwiastków. Ziemia Większość atomów, z których składa się Ziemia i jej mieszkańcy, nie zmieniła swych jąder od czasu ich powstania, czyli wcześniej niż mgławica, z której powstał Układ Słoneczny, zaczęła się zapadać. Niewielka liczba nowych atomów powstała w wyniku rozpadów radioaktywnych, a stosunek ich zawartości obecnie pozwala określić wiek Ziemi na podstawie datowania izotopowego. Większość helu w skorupie Ziemi (około 99% znajdowanego w złożach gazów, jak wynika z niskiej zawartości 3He) powstała jako cząstki alfa w rozpadzie alfa. Istnieje kilka pierwiastków śladowych, które nie były obecne na Ziemi na jej początku, ani nie są produktami rozpadów cięższych pierwiastków. Przykładowo 14C powstaje w sposób ciągły w górnych warstwach atmosfery w wyniku zderzeń niskoenergetycznych neutronów z jądrami azotu. Pewna liczba nowych atomów została wytworzona sztucznie w reaktorach i wybuchach jądrowych. Wśród transuranowców (pierwiastków o liczbie atomowej powyżej 92) tylko pluton i neptun występują naturalnie na Ziemi. Mają one czasy połowicznego rozpadu wielokrotnie mniejsze od czasu istnienia Ziemi, dlatego nieokreślone ich ilości mogły się w przeszłości rozpaść na lżejsze pierwiastki. Naturalnie występujące jądra plutonu i neptunu powstały w wyniku wychwytu neutronu przez jądra uranu. Ziemia zbudowana jest z około 1,33 atomów, głównie z atomów żelaza (35% masy), tlenu (30%), krzemu (15%) i magnezu (12%). Atmosfera ziemska składa się głównie z azotu (N2), tlenu (O2), pary wodnej (H2O), argonu (Ar) i dwutlenku węgla (CO2). Na powierzchni Ziemi atomy tworzą wiele cząsteczek chemicznych, począwszy od prostych, jak woda, sole i tlenki, do bardzo złożonych, takich jak białka. Atomy tworzą też substancje nie zbudowane z sumy oddzielnych cząsteczek chemicznych, lecz tworzące struktury ciągłe, w których nie da się wydzielić poszczególnych cząsteczek – metale, niektóre kryształy nieorganiczne, szkła i wiele innych. Rzadkie i teoretyczne atomy Choć wszystkie nuklidy o liczbie atomowej większej niż 82 (ołów) są radioaktywne, teoretyczne modele przewidują istnienie „wyspy stabilności” – zbioru pierwiastków o liczbach atomowych powyżej 103, które miałyby stosunkowo stabilne izotopy. Najbardziej stabilnym pierwiastkiem w tym zbiorze miałby być niezsyntetyzowany dotychczas unbiheks, o 126 protonach i 184 neutronach w jądrze. Układy cząstek podobne do atomów Atomy egzotyczne Sztucznie wytworzono też pewne egzotyczne atomy, w których proton, neutron albo elektron zastąpiono inną cząstką o takim samym ładunku. Przykładowo zastępując w atomie wodoru elektron przez mion uzyskuje się atom mionowy, zaś zastępując proton przez antymion (mion dodatni) uzyskuje się mionium. Atom, w którym zwykłe jądro atomowe zostało zastąpione przez hiperjądro, nazywa się hiperatomem. Hiperjądra zawierają oprócz protonów i neutronów także cięższe bariony, zwane hiperonami. Takie jądra mają zwykle czas życia rzędu 10−10 s i mniejszy, jednak wystarczająco długi, aby można je było obserwować. Znane są jądra zawierające hiperon Λ0 i Σ−. Jeszcze innym rodzajem cząstki jest pozytonium (oznaczane symbolem Ps), układ związany złożony z pozytonu i elektronu. Posiada ono szereg stanów energetycznych podobnych do atomu wodoru, ale ze względu na znacznie niższą masę częstości przejść między stanami energetycznymi są o ponad połowę mniejsze (stan podstawowy ma energię −6,8 eV). Pozytonium ulega anihilacji, ale w 2007 roku dowiedziono eksperymentalnie, że jest zdolne utworzyć molekułę „dwuatomową” Ps2. Antyatomy Każdy fermion posiada odpowiadającą jej antycząstkę o przeciwnym ładunku. Ponieważ takie antycząstki anihilują w zetknięciu ze zwykłą materią, nie obserwuje się ich w przyrodzie. Jednak w 1996 roku udało się sztucznie wytworzyć kilka atomów antywodoru w laboratorium CERN. Dopiero w 2010 roku spułapkowano wytworzone atomy antywodoru, w 2012 roku zaproponowano metodę chłodzenia atomów antywodoru do temperatur rzędu milikelwinów. Uwagi Przypisy Linki zewnętrzne Podstawowe informacje o budowie atomu

8

https://pl.wikipedia.org/wiki/Aksjomat

Aksjomat

Aksjomat, postulat, pewnik (gr. axíōma, godność, pewność, oczywistość) – jedno z podstawowych pojęć logiki matematycznej. Od czasów Euklidesa uznawano, że aksjomaty to zdania przyjmowane za prawdziwe, których nie dowodzi się w obrębie danej teorii matematycznej. We współczesnej matematyce definicja aksjomatu jest nieco inna: Aksjomaty są zdaniami wyodrębnionymi spośród wszystkich twierdzeń danej teorii, wybranymi tak, aby wynikały z nich wszystkie pozostałe twierdzenia tej teorii. Taki układ aksjomatów nazywany jest aksjomatyką. Zbiór aksjomatów i ich konsekwencji to system aksjomatyczny. Wyjaśnienie pojęcia aksjomatu Matematyka jest zbiorem różnych teorii (geometria euklidesowa, arytmetyka). Każda z nich operuje na specyficznym dla siebie zasobie pojęć. Matematycy mówią, że dana teoria jest wyrażona w języku opartym na określonym alfabecie. Przykład: elementami alfabetu geometrii (termami geometrii) mogą być: symbol relacyjny Jeśli jest prawdą, będziemy mówili, że to punkt. symbol relacyjny Jeśli jest prawdą, będziemy mówili, że to prosta. symbol relacyjny Jeśli jest prawdą, będziemy mówili, że punkt leży na prostej We wcześniejszych ujęciach logiki matematycznej mówiło się, że punkt, prosta i relacja „punkt leży na prostej” są pojęciami pierwotnymi geometrii. Obecnie takie sformułowanie spotyka się coraz rzadziej. Elementów tego alfabetu nie definiuje się formalnie podczas konstrukcji danej teorii. W danym przypadku trzeba tylko wiedzieć, że dla dowolnego rozważanego obiektu każdy z symboli relacyjnych może być prawdą lub fałszem. Konkretny sens jest im nadawany dopiero w procesie tworzenia modelu teorii, o czym dalej. Teoria w logice jest zbiorem twierdzeń opisujących pewne relacje między jej pojęciami. Formalnie są to formuły zdaniowe, zapisywane w języku danej teorii z użyciem symboli jej języka i dodatkowo symboli logicznych, w tym kwantyfikatorów. Przykład: twierdzenie geometryczne „Przez dwa dowolne punkty można przeprowadzić prostą” formalnie da się zapisać następująco: czyli: Jeśli i są punktami, to istnieje taka prosta że oraz leżą na Niektóre z tych twierdzeń można wyprowadzić z innych twierdzeń danej teorii. Dowodząc jakiegoś twierdzenia, należy oprzeć dowód na innych twierdzeniach, które z kolei także należałoby udowodnić i tak dalej. Jeśli więc jakikolwiek dowód ma mieć skończoną długość, potrzeba jakichś zdań, których prawdziwość da się przyjąć bez dowodu. Takie zdania nazywane są aksjomatami, a ich zbiór aksjomatyką. Dana teoria może być zaksjomatyzowana na wiele różnych sposobów; przykładem jest tu geometria euklidesowa, dla której oprócz aksjomatów Euklidesa istnieje też aksjomatyka Hilberta i von Neumanna. Te dwie ostatnie są sobie równoważne, to znaczy każdą można wyprowadzić z tej drugiej. Aksjomatyka Euklidesa jest uboższa od nich, właściwie nie opisuje pełnej teorii geometrii euklidesowej, a jedynie jej podzbiór. Przykładem twierdzenia geometrycznego niedającego się wyprowadzić z aksjomatów Euklidesa jest twierdzenie Pappusa-Pascala. Formalnie aksjomatem może być dowolna niesprzeczna wewnętrznie formuła zdaniowa wyrażona w języku danej teorii. Wszelkie stosowane w praktyce aksjomaty są jednak zdaniami zawsze prawdziwymi w obrębie danej teorii (tautologiami), są wzajemnie niesprzeczne i odpowiadają również węższym definicjom podanym w poprzednim akapicie i na początku artykułu. Zwykle aksjomatyka jest też kategoryczna. Powody ku temu zostaną wyjaśnione w dalszej części artykułu. Modelowanie Z teoriami matematycznymi związane są tzw. modele tych teorii. Stworzenie modelu oznacza określenie (zinterpretowanie) każdego z symboli języka danej teorii za pomocą symboli języka innej teorii. Przykład: dla dwuwymiarowej geometrii euklidesowej typowym modelem jest przestrzeń kartezjańska oparta na aksjomatach arytmetyki, gdzie: punkt został zinterpretowany jako para uporządkowana liczb rzeczywistych (to znaczy formalnie uznajemy za prawdziwe wtedy i tylko wtedy gdy jest parą takich liczb), prosta została zinterpretowana jako zbiór tych par spełniających równanie relacja „punkt leży na prostej” jako relacja przynależności do zbioru. Modelowanie nie jest definiowaniem pojęć pierwotnych. Dla tej samej teorii można stworzyć różne modele, więc gdyby tak było, jedno pojęcie musiałoby mieć wiele sprzecznych definicji. Na przykład można zinterpretować punkt również jako parę uporządkowaną liczb algebraicznych (a nie liczb rzeczywistych), a prostą jako zbiór par liczb algebraicznych spełniających równanie Prawdziwość Model danej teorii musi spełniać wszystkie jej aksjomaty (tym samym w semantycznym sensie podczas modelowania zakłada prawdziwość tych aksjomatów). Wówczas wszystkie udowodnione na ich bazie twierdzenia danej teorii stosują się też do tak „przetłumaczonych” pojęć. Model jest w pewnym sensie praktycznym zastosowaniem danej teorii matematycznej. Niesprzeczność Od każdego modelu wymaga się, aby spełniał wszelkie aksjomaty danej teorii, więc teoria, której aksjomaty byłyby sprzeczne z sobą nawzajem, nie miałaby żadnego modelu. Takich aksjomatyk zatem nie stosuje się. Niezależność Układ aksjomatów jest niezależny, jeśli żaden z aksjomatów nie wynika z pozostałych. Nie ma formalnego wymogu, aby aksjomaty były niezależne. Nie ma formalnego ograniczenia na ich liczbę. Niektórzy matematycy uważają jednak, że eleganckie jest sformułowanie danej teorii w postaci jak najmniejszej liczby prostych i niezależnych aksjomatów. Ułatwia to tworzenie modelu danej teorii i upraszcza dowodzenie ich niesprzeczności. Jeśli jest skończonym zbiorem aksjomatów, to istnieje podzbiór taki, że jest niezależny, a jednak ma tę samą siłę, co tzn. każdy aksjomat w zbiorze można udowodnić na bazie aksjomatów w Jeśli jest nieskończony, to w ogólnym przypadku nie ma takiego podzbioru, w niektórych szczególnych przypadkach może jednak istnieć. Zupełność Często okazuje się, że aksjomatyka nie jest zupełna, to znaczy istnieją pewne twierdzenia, dające się wyrazić w języku dowolnego modelu danej aksjomatyki, których prawdziwości nie da się rozstrzygnąć na podstawie tego zestawu aksjomatów. Przykładowo geometria euklidesowa była pierwotnie zaksjomatyzowana przez Euklidesa, okazało się jednak, że jego aksjomatyka była zbyt uboga i nie pozwalała udowodnić pewnych prawdziwych twierdzeń geometrycznych (np. twierdzenia Desargues’a i twierdzenia Pappusa). Powstała kolejna aksjomatyka, a mianowicie aksjomatyka Hilberta. Z powodów praktycznych aksjomatów powinno być na tyle dużo, aby prawdziwość wszelkich „ważnych” twierdzeń danej teorii dało się rozstrzygnąć na ich podstawie. Kryterium ważności jest tu subiektywne – teoria, w której żadne zdanie nie daje się rozstrzygnąć, jest formalnie poprawna, lecz bezużyteczna. Nie musi to oznaczać rozstrzygalności wszystkich możliwych twierdzeń danej teorii, choć byłby to stan idealny; twierdzenie Gödla mówi jednak, że nawet dla tak prostej teorii jak arytmetyka istnieją twierdzenia, których nie da się wyprowadzić z jej aksjomatów. Co więcej, nie da się uzupełnić zbioru aksjomatów arytmetyki skończoną liczbą nowych aksjomatów, tak aby był już do tego wystarczający. Kategoryczność Aksjomatykę nazywamy kategoryczną, jeśli wszystkie jej modele są izomorficzne. Oznacza to, że dany zestaw aksjomatów jednoznacznie określa wszystkie cechy definiowanych obiektów. Jeśli aksjomatyka nie jest kategoryczna, można zbudować dwa różne modele, które będą ją spełniały, jednak będą się różnić właściwościami, dającymi się opisać w języku danej teorii. Historia Pierwszym uczonym postulującym stosowanie aksjomatycznej budowy teorii matematycznych był Platon. Pierwszą prawdziwą aksjomatyką było pięć aksjomatów Euklidesa podanych w Elementach. Podwaliny teorii modeli i tym samym nowe ujęcie logiki matematycznej położyli w latach 30. XX wieku Alfred Tarski i Kurt Gödel. Zobacz też a priori paradygmat Przypisy Bibliografia Logika matematyczna

10

https://pl.wikipedia.org/wiki/Arytmetyka

Arytmetyka

Arytmetyka (łac. arithmetica, gr. ἀριθμητική arithmētikē, z ἀριθμός – liczba) – dział matematyki zajmujący się liczbami; jeden z podstawowych i najstarszych. Obejmuje co najmniej dwa obszary wiedzy: arytmetyka elementarna opisuje podstawowe działania na liczbach, zwłaszcza tych rzeczywistych, choć mówi się także o arytmetyce liczb kardynalnych czy porządkowych; działania uznawane za arytmetyczne to dodawanie, odejmowanie, mnożenie i dzielenie, a czasem też potęgowanie, pierwiastkowanie i logarytmy; arytmetyka teoretyczna to inaczej teoria liczb; bada ich własności i w mniejszym stopniu dotyczy obliczeń, choć zajmuje się też niektórymi algorytmami jak sprawdzanie pierwszości czy faktoryzacja. Ta pierwsza dziedzina jest trzonem matematyki elementarnej; jest rozwijana od prehistorii, przez różne kultury paleolityczne. Przez wieki opracowano ją dla różnych systemów zapisu; standardem stały się te pozycyjne, m.in. dzięki prostocie obliczeń na nich. Rozwój arytmetyki elementarnej osiągnął finał w XVII wieku, kiedy to opisano i rozpowszechniono: ułamki dziesiętne; logarytmy przyspieszające niektóre obliczenia; wzory umożliwiające szybkie rachunki przybliżone, np. wielomiany Taylora. Mimo to także później rozwijano nowe procedury oraz sposoby zapisu, np. kod uzupełnień do dwóch. Poza tym w XVII wieku rozkwitła technologia obliczeń – obok znanych od starożytności liczydeł pojawiły się suwaki logarytmiczne oraz mechaniczne maszyny liczące jak Pascalina czy Ława licząca G.W. Leibniza. Do zadań arytmetycznych stworzono dalsze urządzenia, np. arytmometry i komputery, a ich automatyzacja i programowanie doprowadziły do początków informatyki w XIX wieku. Dzieje Wiedza o prehistorii arytmetyki jest ograniczona do kilku niewielkich artefaktów udowadniających posługiwanie się pojęciami dodawania i odejmowania przez ludy neolityczne. Najbardziej znanym jest kość z Ishango, który według Petera Rudmana powstał pomiędzy 9000 a 6500 lat p.n.e. Prawdopodobnie Babilończycy posiadali szeroką wiedzę w niemal wszystkich aspektach elementarnej arytmetyki już dwa tysiące lat przed naszą erą (patrz Plimpton 322). W papirusach ze starożytnego Egiptu pochodzących z XVII wieku p.n.e. można znaleźć dokładne algorytmy mnożenia i używania ułamków. Pitagorejczycy w szóstym wieku p.n.e. uznawali arytmetykę za jedną z czterech najważniejszych nauk. Znalazło to odbicie również w programie średniowiecznych uniwersytetów jako element Quadrivium, które razem z Trivium utworzyło siedem sztuk wyzwolonych. Pierwszym podręcznikiem oraz książką poświęconą arytmetyce napisaną w języku polskim jest Algoritmus, t. j. nauka liczby. Jej autorem był Tomasz Kłos, a została wydrukowana w Krakowie w 1538. Osiemnastowiecznym podręcznikiem szkolnym poświęconym arytmetyce była Arytmetyka dla szkół narodowych, publikacja Towarzystwa do Ksiąg Elementarnych z (1785). Współczesne algorytmy arytmetyczne (zarówno do obliczeń pisemnych, jak i elektronicznych) opierają się na cyfrach arabskich i pozycyjnym systemie liczbowym. Choć dziś stosowany jest w większości języków i kultur (mimo że istnieją naturalne systemy liczbowe), jego prostota jest kulminacją tysięcy lat rozwoju matematyki. Przykładowo Archimedes poświęcił całą pracę O liczeniu piasku wymyśleniu notacji dla zapisu wielkich liczb. Rozwój algebry w średniowiecznym świecie islamskim i w renesansowej Europie został umożliwiony przez znaczne uproszczenie obliczeń w systemie dziesiętnym. Miejsce w społeczeństwie Nauczanie arytmetyki przeważnie zaczyna się w szkołach podstawowych lub jeszcze wcześniej, np. w przedszkolach. Z kolei programy szkół średnich przeważnie wyczerpują najszerzej rozumianą arytmetykę liczb rzeczywistych, obejmującą logarytmy. W starożytności i średniowieczu arytmetyka była częścią wykształcenia ogólnego jako jedna z siedmiu sztuk wyzwolonych, konkretniej jako pierwszy element quadrivium – podstawa dla geometrii, muzyki i astronomii. Niektórzy pogłębiają sztukę obliczeń pamięciowych, uprawiając ją jako formę sportu. Wykonywaniu działań był poświęcony osobny zawód obliczeniowca, który rozkwitł w pierwszej połowie XX wieku i zanikł wraz z rozwojem komputerów. Arytmetyka dziesiętna System dziesiętny pozwala zapisywać liczby za pomocą dziesięciu cyfr: 0,1,2, …, 9. Liczba w takim zapisie jest sekwencją cyfr, w której znaczenie każdej cyfry zależy od jej położenia w stosunku do przecinka: przykładowo 507,36 oznacza 5 setek (10²), plus 0 dziesiątek (101), plus 7 jednostek (100), plus 3 dziesiąte (10−1) plus 6 setnych (10−2). Kluczową częścią tego zapisu (i jednym z głównych odkryć umożliwiających jego wprowadzenie) jest zastosowanie symbolu 0 mogącego pełnić tę samą rolę co inne cyfry. Warto zauważyć, że ani system dziesiętny, ani żaden inny, nie pozwalają dla dowolnej liczby rzeczywistej na dokładne jej zapisanie – w przypadku liczb niewymiernych zapis po przecinku nie jest okresowy, dokładne jej wyrażenie wymagałoby więc nieskończonej liczby cyfr. Zobacz też średnia arytmetyczna ciąg arytmetyczny kodowanie arytmetyczne Uwagi Przypisy Bibliografia Linki zewnętrzne [dostęp 2023-06-01]. Arithmetic , Encyclopedia of Mathematics, encyclopediaofmath.org, [dostęp 2023-06-18]. Arithmetic, philosophical issues in , Routledge Encyclopedia of Philosophy, rep.routledge.com [dostęp 2023-05-10].

12

https://pl.wikipedia.org/wiki/Alkeny

Alkeny

Alkeny – organiczne związki chemiczne z grupy węglowodorów nienasyconych, w których występuje jedno podwójne wiązanie chemiczne między atomami węgla (). Razem ze związkami, które posiadają dwa lub więcej wiązań podwójnych (polienami, takimi jak dieny, trieny itd.) oraz z analogami pierścieniowymi (cykloalkenami i cyklopolienami) tworzą grupę olefin. Mają więcej izomerów i są bardziej aktywne niż alkany. Wraz ze zwiększającą się długością łańcucha węglowego maleje ich reaktywność. Można je otrzymać z ropy naftowej, a w laboratorium w reakcji eliminacji fluorowca z halogenków alkilowych lub przez alkoholi. Ich wzór ogólny to . Nazewnictwo Nazwy alkenów są tworzone z nazw odpowiednich alkanów. Z nazwy alkanu posiadającego ten sam szkielet węglowy usuwa się końcówkę -an i dodaje końcówkę -en, przed którą umieszcza się lokant, wskazujący przy którym atomie węgla występuje podwójne wiązanie. Na przykład: heksan i Lokant można pominąć, gdy jest on równy 1 (wtedy, gdy wiązanie podwójne występuje na początku szkieletu węglowego). Nazewnictwo dienów i polienów jest tworzone analogicznie z odpowiednio większą liczbą lokantów i końcówką -dien, -trien, -tetraen itd. Na przykład: buta-1,3-dien W literaturze spotyka się też nazewnictwo, które różni się od nomenklatury IUPAC tym, że lokanty występują przed nazwą. Przykładowo: 2-heksen; 1,3-butadien. Izomeria Alkeny o większej liczbie atomów węgla niż propen mogą istnieć w kilku formach izomerycznych na skutek rozgałęzienia łańcucha węglowego, zmiany umiejscowienia podwójnych wiązań chemicznych i występowaniu zjawiska izomerii geometrycznej. Eten i propen nie posiadają izomerów, a buten ma ich 4. Otrzymywanie Alkeny otrzymuje się poprzez eliminację cząstki nieorganicznej z halogenopochodnych alkanów () lub alkoholi (dehydratacja), w krakingu, bądź reakcji uwodornienia alkinów. Dehydratacja alkoholi. Reakcję prowadzi się w podwyższonej temperaturze w obecności katalizatora kwasowego, np. tlenku glinu lub kwasu siarkowego. W przypadku, gdy możliwe jest powstawanie różnych izomerów, produktem głównym jest ten, w którym wiązanie wielokrotne występuje między atomami węgla uboższymi w wodór (reguła Zajcewa, obowiązuje także dla dehydrohalogenacji). Deaminacja amin (eliminacja Hofmanna), w wyniku której otrzymuje się alkeny o położeniu wiązania podwójnego przeciwnie do reguły Zajcewa. Dehydrohalogenacja halogenoalkanów w środowisku zasadowym w podwyższonej temperaturze, np. wobec zasady potasowej. Reakcja wicynalnych (tj. zawierających atomy halogenu w pozycjach sąsiednich) dihalogenoalkanów z cynkiem. Otrzymywanie na skalę przemysłową z wykorzystaniem metody krakowania wyższych alkanów. W ropach naftowych występują w nieznacznych ilościach, toteż większość alkenów stosowanych w przemyśle pochodzi z przeróbki (krakingu niskociśnieniowego, tzw. olefinowego) różnych frakcji ropy, głównie benzyny ciężkiej. Charakterystyczne reakcje Alkeny są trwałymi związkami, które jednak są bardziej reaktywne od alkanów. Podlegają one m.in.: reakcjom polimeryzacji winylowej oraz reakcjom addycji np.: przyłączania gazowego chloru, chlorowodoru, wody. Przykładowa reakcja addycji chloru do etenu: Alkeny o większej ilości wiązań podwójnych Alkeny z dwoma podwójnymi wiązaniami to dieny. Alkeny z więcej niż dwoma wiązaniami podwójnymi (trieny, tetraeny itd.) są ogólnie nazywane polienami. Dieny można podzielić na: alleny zwane też dienami skumulowanymi, w których wiązania podwójne sąsiadują ze sobą, dieny sprzężone, w których wiązania podwójne oddzielone są jednym wiązaniem pojedynczym, dieny z izolowanym układem wiązań podwójnych, w których występują co najmniej 2 wiązania pojedyncze pomiędzy wiązaniami podwójnymi. Zobacz też alkany alkiny poliolefiny węglowodory aromatyczne Przypisy Bibliografia

13

https://pl.wikipedia.org/wiki/ActiveX

ActiveX

ActiveX – przestarzała biblioteka komponentów i kontrolek stworzona przez Microsoft. ActiveX mógł służyć do wymiany danych pomiędzy różnymi aplikacjami działającymi pod kontrolą systemów operacyjnych Windows. W szczególności był wykorzystywany w przeglądarce Internet Explorer do wywoływania różnych funkcji systemowych (np. do wsparcia AJAX). Wsparcie dla ActiveX zostało wycofane w 2015 w przeglądarce Microsoft Edge. ActiveX wywodzi się z wcześniejszych technologii Microsoftu – OLE i COM. ActiveX jest zaprojektowana jako technologia modularna. Z technologicznego punktu widzenia, kontrolki ActiveX są podzbiorem komponentów typu COM. Kontrolki ActiveX mają swój początek w komponentach , na bazie których stworzono kontrolki OCX, nazwane później ActiveX. Wykorzystanie Z technologii tej korzystały kontrolki ActiveX, służące do uruchamiania aplikacji osadzonych w interfejsie użytkownika, na przykład na formie na stronie WWW (jako aplet). Niektóre obiekty można było również używać bardziej bezpośrednio w JavaScript (właściwie JScript). W szczególności w IE5 w ramach biblioteki udostępniono dostęp do asynchronicznego wywołania żądań (później element technologii AJAX, który został ustandaryzowany jako XMLHttpRequest). W Delphi pewne specyficzne komponenty ActiveX będące kontenerami złożonymi z innych kontrolek określane są mianem ActiveForm. Komponenty typu ActiveForm (jak również ActiveX) mogą zostać osadzone na stronie www programu Internet Explorer (czyniąc ją jednak niedostępną dla użytkowników innych przeglądarek). Alternatywy Technologia ActiveX jako taka nie została zaimplementowana w żadnej innej przeglądarce, nawet w nowej przeglądarce Microsoftu. Microsoft ostrzegał również przed używaniem ActiveX w IE11, ponieważ technologię można było wykorzystać do zbierania danych o komputerze lub do uszkodzenia go. Microsoft zmienił rodzaj głównej technologii dla kontrolek, tworząc środowisko .NET. Kontrolki Windows Forms wyparły ActiveX, ale częściowe wsparcie dla ActiveX zostało zachowane przynajmniej do wersji 4.x. W przeglądarkach różne rodzaje kontrolek zostały ustandaryzowana w ramach HTML5. Wcześniej już pojawił się obiekt XHR zastępujący żądania AJAX przez ActiveX, a w 2015 roku w Chrome i w Firefox zaimplementowane zostało nowe Fetch API. Zobacz też OCX. Przypisy Windows Multimedia Internet Explorer

14

https://pl.wikipedia.org/wiki/Interfejs%20programowania%20aplikacji

Interfejs programowania aplikacji

Interfejs programowania aplikacji, interfejs programistyczny aplikacji, interfejs programu aplikacyjnego (ang. application programming interface, API) – zbiór reguł ściśle opisujący, w jaki sposób programy lub podprogramy komunikują się ze sobą. API jest przede wszystkim specyfikacją wytycznych, jak powinna przebiegać interakcja między komponentami programowymi. Implementacja API jest zestawem rutyn, protokołów i rozwiązań informatycznych do budowy aplikacji komputerowych. Dodatkowo API może korzystać z komponentów graficznego interfejsu użytkownika. Dobre API ułatwia budowę oprogramowania, sprowadzając ją do łączenia przez programistę bloków elementów w ustalonej konwencji. Definiuje się go na poziomie kodu źródłowego dla składników oprogramowania, na przykład aplikacji, bibliotek, systemu operacyjnego. Zadaniem interfejsu programowania aplikacji jest dostarczenie odpowiednich specyfikacji podprogramów, struktur danych, klas obiektów i wymaganych protokołów komunikacyjnych. Definicja API może być niezależna od jego implementacji. Przykładowo, istnieje wiele realizacji API biblioteki standardowej języka C, które współdzielą standardową zewnętrzną funkcjonalność (są to m.in. wersja z systemu BSD oraz wersja z systemu GNU). Co więcej, istnieją API zdefiniowane w sposób niezależny od danej platformy (systemu operacyjnego, języka programowania), dla których istnieje możliwość wygenerowania API dla specyficznej platformy. Takie interfejsy definiuje się, używając zwykle języków ich opisu. Przykładowe API to POSIX (API zdefiniowane w języku C) i Windows API (API zdefiniowane w języku C), a w przypadku grafiki 3D – Vulkan (API zdefiniowane dla języka C, z wieloma tzw. bindingami, m.in. dla jęz. C++, jęz. Rust i innych) oraz OpenGL (API zdefiniowane dla wielu języków, m.in. C, C++, Java, Python). Jednym z typów API, które przebiły się do szerszej świadomości, są API webowe (zwane też internetowymi). Jest to rodzaj API, w których funkcje są udostępniane jako zasób w sieci. Bieżące wersje systemów API webowych pozwalają w bardzo łatwy sposób integrować informacje z sieci z aplikacjami, poszerzając ich funkcje lub umożliwiając współdziałanie (na przykład z sieciami społecznościowymi). Przykłady W języku C definicja interfejsu programowania aplikacji składa się przede wszystkim z listy dostępnych funkcji (w formie prototypów funkcji), wraz z towarzyszącymi im przeważnie definicjami stałych, zmiennych oraz struktur danych, które mogą być użyte jako ich parametry. Przykładowa lista prototypów funkcji z API biblioteki standardowej języka C (plik nagłówkowy <stdio.h>) to: int printf(const char *format, ...); int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...); int sprintf(char *str, const char *format, ...); int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...); W prototypach funkcji (printf, fprintf, sprintf, snprintf) użyte są identyfikatory struktur i typów (FILE i size_t), które są również częścią definicji API (ich definicja nie została zamieszczona w przykładzie). Przykład użycia jednej z powyższych funkcji z API jest następujący: return printf("Hello world"); Zobacz też interfejs binarny aplikacji (ABI) Single UNIX Specification Przypisy

15

https://pl.wikipedia.org/wiki/AmigaOS

AmigaOS

AmigaOS – system operacyjny opracowany przez firmę Commodore International dla produkowanych przez nią komputerów Amiga. Wersja 1.0 została wydana w 1985 roku, wraz z premierą komputera Amiga 1000. Charakterystyka System od początku 32-bitowy, napisany został dla procesora Motorola 68000. Obsługiwane procesory to: MC68000, MC68010, MC68020, MC68030, MC68040, MC68060. Systemy w wersjach 3.x obsługują również procesory PowerPC znane także jako PPC, dzięki podsystemom WarpOS albo PowerUP. System pracuje nadal na M68x00, istnieje jednak możliwość uruchamiania programów napisanych dla PPC. Konstrukcja i oprogramowanie kart procesorowych umożliwia jednoczesną pracę obu procesorów, przy czym PPC jest wykorzystywany jako koprocesor. W krótkim czasie od pojawienia się kart z układami PPC powstał projekt MorphOS – mający na celu przeniesienie systemu Amiga OS na architekturę PPC. Pracę programistów utrudniał brak dokumentacji – kody źródłowe systemu v3.0/3.1 stały się niedostępne krótko po upadku firmy Commodore. Istnieje także otwarta implementacja systemu AmigaOS pod nazwą AROS. Dostępna jest ona między innymi na platformę x86. Obecna wersja AmigaOS 4.1 została przepisana całkowicie dla procesorów PowerPC i działa na komputerach AmigaOne, micro A1, SAM440ep, SAM440 Flex, Pegasos II. Oprogramowanie, które zostało napisane dla klasycznych Amig wyposażonych w procesory serii MC68x może być uruchamiane dzięki dwóm wbudowanym w system emulatorom: interpretowanemu, zapewniającemu wysoką zgodność z oryginalnymi układami sprzętowymi oraz JIT o nazwie Petunia zapewniającemu dużą prędkość emulacji. Jądro systemu charakteryzowało się wielozadaniowością, zaawansowanymi możliwościami graficznymi, ściśle związanymi z budową komputerów Amiga, a także niskim czasem reakcji, dzięki czemu znalazł on miejsce w zastosowaniach real-time, chociaż nie był do nich projektowany. Wadą był brak ochrony pamięci. Zgodność ze standardem POSIX oraz X Window System można uzyskać przy użyciu zewnętrznych bibliotek. System oferował nowoczesny system graficzny, w którym rolę powłoki pełnił Workbench. Istnieją też niezależne powłoki tekstowe, działające w oknie trybu graficznego. Charakterystyczną cechą układów graficznych i samego systemu był brak czysto tekstowych trybów graficznych. System już w pierwszej fazie startu oferował graficzny interfejs. Standardowymi systemami plików są OFS (Old File System – kickstart w wersji poniżej 2.0) i FFS (Fast File System). Dla tego systemu powstały również alternatywne systemy plików: MUFS (Multi User File System), PFS (Profesional File System), SFS (Smart File System), budowa modułowa umożliwiała prostą i bezproblemową instalację dodatkowych systemów plików np.: ISO 9660, FAT, FAT32, MacFS itd. Kickstart – część systemu zawarta w pamięci ROM lub na twardym dysku komputerów Amiga, zawiera jądro systemu oraz biblioteki potrzebne do uruchomienia systemu. AmigaOS 4.0 Czwarta generacja systemu operacyjnego Amigi – AmigaOS. Prace nad systemem rozpoczęła firma Hyperion Entertainment na mocy podpisanej 1 listopada 2001 r. umowy z firmą Amiga Inc. W czerwcu 2004 r. ukazała się pierwsza publiczna wersja systemu nazwana „AmigaOS 4.0 Developer Pre-release”. Kolejne aktualizacje AmigaOS 4.0 Pre-release ukazały się w październiku 2004 r. (pierwsza aktualizacja), w czerwcu 2005 r. (trzecia aktualizacja), luty 2006 r. (czwarta aktualizacja). 24 grudnia 2006 r. ukazała się finalna wersja AmigaOS 4.0 dla komputerów Amiga One i micro Amiga One. W lipcu 2007 r. ukazała się kolejna aktualizacja AmigaOS 4.0. Wersja systemu na klasyczne Amigi wyposażone w karty z procesorem PowerPC ukazała się dnia 30.11.2007 (pierwszy pokaz tej wersji na AmiWest 21.10.2007). AmigaOS 4.1 11.07.2008 – Hyperion Entertainment zapowiedział wersję 4.1 systemu AmigaOS. 17.09.2008 – Hyperion Entertainment wraz z firmą Acube Systems podpisał licencje OEM na dystrybucje systemu AmigaOS 4.1 wraz z płytami głównymi produkowanymi przez Acube Systems: Sam440ep i Sam440ep-Flex 31.01.2009 – Hyperion Entertainment udostępnił wersję 4.1 systemu AmigaOS dla płyty głównej Pegasos II produkcji Genesi. 14.01.2010 – Hyperion Entertainment udostępnił uaktualnienie systemu AmigaOS 4.1 nazwane „Update 1”. Update dostępne jest dla Sam440ep, Sam440ep-Flex, Amiga One, micro Amiga One i Pegasos II. Możliwość pobrania archiwum „lha” z obrazem płyty mają zarejestrowani użytkownicy poprzez stronę Hyperion Entertainment. 30.04.2010 – Hyperion Entertainment udostępnił kolejne uaktualnienie systemu AmigaOS 4.1 nazwane „Update 2”. Update jest dostępne dla AmigaOne, Sam440ep i Pegasos II. Możliwość pobrania archiwum „lha” z obrazem płyty mają zarejestrowani użytkownicy poprzez stronę Hyperion Entertainment. Do instalowania „Update 2” potrzebny jest zainstalowany „Update 1” na komputerze. 30.11.2012 – wersja „Update 6” 18.12.2014 – ostatnia wersja „Final Edition” 18.12.2015 – „AmigaOS 4.1 Final Edition Classic” (dla Amig klasycznych z procesorem PPC oraz pod emulatorem) na stronach pakietu „Amiga Forever”. Oprogramowanie Na AmigaOS serii 4.x istnieją porty współczesnego oprogramowania. Przykładowo procesor tekstu zapisujący w formatach .odt – AbiWord, Gnumeric (arkusz kalkulacyjny), czy Gimp. Istnieje także wersja przeglądarki Firefox, Timberwolf. W trakcie beta testów była także LibreOffice. Przypisy Linki zewnętrzne Oficjalna strona systemu AmigaOS 4 Opis wszystkich edycji AmigaOS Polska strona w całości poświęcona AmigaOS Amiga Systemy operacyjne

16

https://pl.wikipedia.org/wiki/Association%20for%20Computing%20Machinery

Association for Computing Machinery

Association for Computing Machinery (ACM) to największa na świecie społeczność ludzi nauki, nauczycieli i profesjonalistów zajmujących się informatyką. Nazwa w tłumaczeniu na język polski to Stowarzyszenie dla Maszyn Liczących. Celem ACM jest rozwój nauki, sztuki oraz inżynierii i zastosowań IT poprzez dialog, integrację środowiska, promowanie wiedzy, tworzenie i promowanie etycznych i zawodowych standardów. Historia ACM zostało utworzone 15 września 1947 roku w Nowym Jorku w trakcie serii spotkań na Uniwersytecie Columbia. Utworzenie stowarzyszenia było odpowiedzią na postęp informatyki. Artykuły i prace z tej dziedziny wcześniej były związane z matematyką, elektryką i innymi naukami. Specjaliści potrzebowali czasopism i innych zasobów do badań nad informatyką. Rosło też zapotrzebowanie na efekty takich badań. W trakcie dalszych spotkań na uczelniach MIT i Harvard postanowiono utworzyć czasopisma zajmujące się informatyką. Ustalono też ostateczną nazwę i kształt nowej organizacji. Formalnie statut stowarzyszenia został przedstawiony członkom w 1949 roku. Członkostwo Członkowie w ACM dzielą się na studenckich i profesjonalnych. Studenccy członkowie to studenci studiów inżynierskich lub magisterskich informatyki lub kierunków pokrewnych. Członkowie profesjonalni to osoby dyplomujące się stopniem magistra lub wyższym w informatyce lub dziedzinach pokrewnych jak również osoby pracujące co najmniej od dwóch lat w branży IT jako specjaliści. Od 1993 r. wybitnie zasłużeni członkowie mogą otrzymać tytuł ACM fellow. Wśród 500 naukowców z indeksem h wyższym niż 40, 199 to ACM fellows. Organizacja ACM jest kierowane przez radę 16 członków. W skład rady wchodzi prezes, wiceprezes, sekretar/skarbnik, poprzedni prezydent, prezydent Special Governing Group Board, trzech członków Special Governing Group Board oraz 7 członków stowarzyszenia. Wewnątrz stowarzyszenia powoływane są komitety do różnych zadań. Prezesem jest Cherri M. Pancake. ACM zatrudnia też CEO – od 2018 roku jest to Vicki L. Hanson. Oddziały ACM dzielą się na studenckie zrzeszające studentów oraz profesjonalne do których należą absolwenci i profesjonaliści. Na świecie około 170 profesjonalnych i 500 studenckich oddziałów ACM znajduje się w USA, Europie i Azji. Do ACM należy około 90 000 osób. Członkowie ACM mogą być dodatkowo zgrupowani w sekcjach – tzw. grupach szczególnych zainteresowań (ACM SIG – Special Interest Group). W Polsce istnieją obecnie trzy profesjonalne oddziały ACM. Pierwszy to Poland ACM Chapter przy Instytucie Informatyki Uniwersytetu Wrocławskiego, kierowany przez Leszka Pacholskiego. Drugi to Poland ACM SIGCHI Chapter przy Ośrodku Przetwarzania Informacji w Warszawie, kierowany przez Agnieszkę Szóstek. Trzeci to ACM Łódź Chapter przy Instytucie Informatyki Stosowanej Politechniki Łódzkiej, kierowany przez Andrzeja Romanowskiego. Działalność ACM w szczególności grupy zainteresowań wewnątrz ACM organizują konferencję i wydają czasopisma. Organizacja wydaje około 35 czasopism poświęconych informatyce. Wśród nich są takie tytuły jak Communications of the ACM, Journal of the ACM czy Transaction of Algorithms. Czasopisma ACM należą do najbardziej cenionych i rozpoznawalnych czasopism z dziedziny IT na świecie. Wszystkie tytuły oraz referencję do czasopism innych wydawców są dostępne w internetowej bibliotece. ACM udostępnia też książki i kursy. Stowarzyszenie przyznaje liczne nagrody i wyróżnienia dla ludzi nauki w tym Nagrodę Turinga. Organizuje również Akademickie Mistrzostwa Świata w Programowaniu, które w roku 2012 odbyły się w Polsce. Przypisy Linki zewnętrzne Oficjalna strona ACM Historia ACM Biblioteka internetowa Polish Chapter of ACM CHI Polska Nagroda Turinga Naukowcy z indeksem h ponad 40 Międzynarodowe organizacje pozarządowe

18

https://pl.wikipedia.org/wiki/Alternatywa

Alternatywa

Alternatywa, suma logiczna, alternatywa zwykła, alternatywa nierozłączna, alternatywa łączna – zdanie logiczne o postaci p lub q, gdzie p, q są zdaniami. W logice matematycznej alternatywę zapisuje się Alternatywa p lub q jest zdaniem prawdziwym, gdy co najmniej jedno z jej zdań składowych p, q jest prawdziwe. W logice matematycznej Alternatywa (suma logiczna): Działanie dwuargumentowe określone w dowolnym zbiorze zdań bądź w zbiorze funkcji zdaniowych, które zdaniom (funkcjom zdaniowym) i przypisuje zdanie (funkcję zdaniową) prawdziwe wtedy i tylko wtedy, gdy prawdziwe jest przynajmniej jedno ze zdań (funkcji) i Dwuargumentowy spójnik zdaniowy, oznaczany (łac. ) o znaczeniu odpowiadającemu wyżej zdefiniowanemu działaniu określonemu w zbiorze Od poprzedniej definicji różni się tym, że jest definiowany na poziomie syntaktycznym, dzięki czemu unika się określania jego dziedziny. Zdanie logiczne postaci gdzie i są zdaniami. Alternatywa pozostaje w ścisłym związku z dodawaniem zbiorów (patrz algebra zbiorów). Dlatego zdanie utworzone z innych zdań przy użyciu alternatywy jest też nazywane sumą logiczną. Zdania składowe nazywane są składnikami alternatywy. Alternatywa jest prawdziwa, jeżeli co najmniej jeden z jej składników jest prawdziwy. W przeciwnym razie alternatywa zdań jest fałszywa. gdzie: 1 – zdanie prawdziwe; 0 – zdanie fałszywe Notacja Zestawienie symboli alternatywy, stosowanych przez różnych autorów: W językach programowania dla oznaczenia alternatywy używany jest często angielski spójnik OR. W języku C/C++ i pochodnych oznacza się ją przez „||”. Przykłady Alternatywa zdań: 12 dzieli się przez 3 lub Madryt jest stolicą Hiszpanii jest prawdziwa, bo oba jej zdania składowe są prawdziwe. Alternatywa zdań: jest prawdziwa, bo jeden z jej składników jest prawdziwy (prawdą jest, że 10 jest liczbą mniejszą niż 11). Alternatywa zdań: Kraków leży nad Odrą lub Wisła nie płynie w Polsce jest fałszywa, bo oba jej zdania składowe są fałszywe. Własności Alternatywa charakteryzuje się następującymi cechami: przemienność łączność idempotentność rozdzielność względem koniunkcji (i odwrotnie) prawa De Morgana Negacja alternatywy jest równoważna koniunkcji negacji, natomiast negacja koniunkcji – alternatywie negacji. W języku naturalnym Bardziej znane jest potoczne znaczenie słowa „alternatywa”: wybór z dwóch wykluczających się możliwości. Pokrywa się ono z matematycznym pojęciem alternatywy rozłącznej, a nie klasycznej alternatywy przedstawianej w logice matematycznej. Zobacz też decyzja koniunkcja Uwagi Przypisy Bibliografia Linki zewnętrzne Funkcje boolowskie Spójniki logiczne

19

https://pl.wikipedia.org/wiki/Aksjomat%20indukcji

Aksjomat indukcji

Aksjomat indukcji – aksjomat, a właściwie nieskończony przeliczalny zbiór aksjomatów pierwszego rzędu, pozalogicznych rozważany zwłaszcza w teorii arytmetyki liczb naturalnych. Jest on formalizacją zasady indukcji matematycznej. Jego treść przedstawia się następująco: gdzie oznacza: „dla każdego n” ⇒, to wynikanie (implikacja) oznacza „i”. Tak wyrażony aksjomat indukcji nie spełnia jednak założeń rozlicznych podejść, a w tym np. analizy Gödla niesprzeczności teorii matematycznych w szczególności arytmetyki. Problemem jest zupełna nieobliczalność relacji użytych do konstrukcji powyższego zdania: kwantyfikator ogólny „dla każdego n” nie da się bowiem zapisać jako funkcja obliczalna. Ponadto zdanie powyższe jest zdaniem drugiego rzędu z uwagi na użycie kwantyfikatora, co sprawia, że operuje ono obiektami niezdefiniowanymi w teorii (zbiorem liczb naturalnych n, z którego mamy wybierać wartości: nie można go skonstruować, zanim nie ustalimy listy aksjomatów i nie udowodnimy ich niesprzeczności). Równoważnie aksjomat indukcji można zapisać jako koniunkcję zbioru aksjomatów w następującej postaci: w której to notacji nie został użyty nieograniczony, a więc nieobliczalny (nierekurencyjny) kwantyfikator ogólny, wszystkie zdania są zaś pierwszego rzędu (wyrażają prawdy o zdefiniowanych wcześniej pojęciach pierwotnych arytmetyki, nie używając kwantyfikatora ogólnego). Uzyskujemy w ten sposób formalną poprawność sformułowania aksjomatu. Aksjomaty indukcji są ważnym elementem teorii arytmetyki. Znane są przykłady twierdzeń, w których chociaż znamy dowody twierdzenia dla każdego to twierdzenie nie może być dowiedzione w ramach arytmetyki liczb naturalnych (jest niedowiedlne), gdyż każdy z tych dowodów jest prowadzony za pomocą innych narzędzi i nie da się ich sprowadzić do kroku indukcyjnego (a więc rozumowania wykazującego ), zapisanego za pomocą języka arytmetyki i obejmującego wszystkie możliwe wartości (dla każdego n pojawia się pewien nowy element niewystępujący dla innych ). Zobacz też aksjomat nieskończoności indukcja matematyczna Bibliografia Roman Murawski, Funkcje rekurencyjne i elementy metamatematyki. Problemy zupełności, rozstrzygalności, twierdzenia Gödla, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań 1990. Logika matematyczna

21

https://pl.wikipedia.org/wiki/Alleny

Alleny

Alleny – organiczne związki chemiczne, węglowodory nienasycone, w których jeden z atomów węgla jest związany z dwoma innymi atomami węgla wiązaniami podwójnymi (tzw. układ ). Zwyczajowo allenem określa się najprostszy związek z tej grupy, czyli . Skumulowanie dwóch podwójnych wiązań chemicznych obok siebie powoduje, że alleny są dużo bardziej reaktywne od innych alkenów. Ich reaktywność, między innymi w reakcji z gazowym chlorem, jest bardziej zbliżona do reaktywności alkinów niż alkenów. Alleny są związkami nietrwałymi i ulegają reakcji przekształcenia w odpowiedni izomer alkinowy, na przykład: CH2=C=CH2 → CH3-C≡CH Zobacz też karbodiimidy Polieny

22

https://pl.wikipedia.org/wiki/Alkiny

Alkiny

Alkiny (zwyczajowo: acetyleny) – grupa organicznych związków chemicznych będących węglowodorami nienasyconymi, w których występuje jedno wiązanie potrójne między atomami węgla (). Najprostszym alkinem jest etyn, zwykle zwany acetylenem, . Alkiny są bardziej reaktywne od alkanów i alkenów, są nietrwałe i podlegają wielu samorzutnym reakcjom. Ogólny wzór alkinów: . Alkiny, tak jak wszystkie węglowodory, ulegają reakcjom spalania. Nazewnictwo Nazwy alkinów są tworzone z nazw odpowiednich alkanów. Z nazwy alkanu mającego ten sam szkielet węglowy usuwa się końcówkę „-an” i dodaje końcówkę „-yn” (lub „-in” po spółgłoskach ch, f, g, k, l), a przed nią umieszcza się lokant wskazujący, przy którym atomie węgla występuje potrójne wiązanie – na przykład „heksan” i „heks-2-yn”. Łańcuch główny (od którego pochodzi zasadniczy człon nazwy) musi zawierać wiązanie potrójne i być najdłuższy z możliwych. Atomy węgla numeruje się tak, aby wiązanie potrójne miało jak najmniejszy numer, bez względu na inne podstawniki. Jeżeli w węglowodorze występuje wiązanie podwójne i potrójne, ważniejsze przy nazewnictwie jest podwójne. Lokant można pominąć, gdy jest on równy 1, to znaczy wiązanie potrójne występuje na początku szkieletu węglowego. W literaturze spotyka się też stare nazewnictwo, różniące się od obecnego tym, że lokanty występują przed nazwą, na przykład „2-heksyn”. Przypisy

23

https://pl.wikipedia.org/wiki/Alkany

Alkany

Alkany (parafiny, z = mało powinowaty) – łańcuchowe węglowodory nasycone, organiczne związki chemiczne zbudowane wyłącznie z atomów węgla i wodoru, przy czym atomy węgla połączone są ze sobą wyłącznie wiązaniami pojedynczymi. Ogólny wzór sumaryczny alkanów ma postać . Według obowiązującej systematyki IUPAC węglowe łańcuchy atomów w cząsteczkach alkanów mogą być zarówno proste, jak i rozgałęzione, jednak nie mogą tworzyć pierścieni ani zamkniętych pętli – cykloalkany nie są zatem alkanami. Grupa alkanów uszeregowana według długości łańcuchów węglowych stanowi szereg homologiczny alkanów. Dalsze elementy tego szeregu określane są jako wyższe alkany (według różnych kryteriów jako wyższe alkany przyjmuje się np. homologi o łańcuchu >C6, >C10 lub >C16). Rodzaje łańcuchów alkanów Alkany zawierające więcej niż trzy atomy węgla mogą tworzyć wiele izomerów konstytucyjnych różniących się rozgałęzieniami łańcuchów węglowych. Łańcuchy proste Atomy węgla tworzą jeden nierozgałęziony łańcuch, na którego obydwu końcach znajdują się grupy metylowe. Ze względu na możliwość rotacji wokół pojedynczych wiązań , związki te mogą tworzyć izomery konformacyjne. Najniższą energię, a co za tym idzie, najwyższą trwałość mają konfromery, w których wiązania znajdują się w układzie naprzemianległym, a atomy węgla znajdują się w pozycjach antiperipalanarnych (trans). W warunkach normalnych zmiany konformacji alkanów następują bardzo szybko i nie można wyizolować poszczególnych konformerów. Przykładowe konformacje naprzemianległe n-pentanu (deskryptory określają kąt torsyjny dla atomów i ): Łańcuchy rozgałęzione Co najmniej jeden z atomów węgla jest związany z więcej niż dwoma innymi atomami węgla, cała cząsteczka zawiera więcej niż dwie grupy metylowe. Przykłady dla pięciu atomów węgla – rozgałęzione izomery konstytucyjne pentanu: Liczba istniejących izomerów konstytucyjnych węglowodorów o łańcuchach rozgałęzionych rośnie bardzo szybko wraz z liczbą atomów węgla tworzących cząsteczkę. W powyższym przykładzie alkanów zawierających 5 atomów węgla, są to 3 izomery: n-pentan, izopentan i neopentan. Proste obliczenia kombinatoryczne (stabelaryzowane w OEIS) pozwalają wyznaczyć teoretyczną liczbę takich izomerów konstytucyjnych dla dowolnej liczby atomów węgla. W praktyce część izomerów jest jednak niestabilna. Łańcuchy cykliczne Zgodnie z systematyką IUPAC, cząsteczki zawierające łańcuchy cykliczne (cykloalkany, nazywane czasem alkanami cyklicznymi) formalnie nie należą do alkanów. Właściwości Alkany są słabo rozpuszczalne w wodzie (rozpuszczalność rzędu kilkudziesięciu miligramów na litr), rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych. Są mało reaktywne ze względu na dużą trwałość wiązań i . Podobne właściwości do alkanów mają również cykloalkany (z wyjątkiem cyklopropanu i cyklobutanu, które są nietrwałe z powodu silnych naprężeń w małych pierścieniach ich cząsteczek). Stany skupienia W zależności od temperatury oraz ciśnienia każdy z alkanów może być gazem, cieczą lub ciałem stałym. Temperatury przejść fazowych pomiędzy tymi stanami skupienia dla pierwszych czternastu alkanów o łańcuchach prostych przedstawia rysunek. Jak widać, temperatura wrzenia tych związków rośnie monotonicznie ze wzrostem długości łańcucha (liczby atomów węgla), natomiast temperatura topnienia rośnie monotonicznie począwszy od propanu. Spośród alkanów i cykloalkanów o tej samej liczbie atomów węgla, temperatura wrzenia cykloalkanu jest wyższa niż odpowiedniego alkanu liniowego, natomiast temperatury wrzenia alkanów o łańcuchach rozgałęzionych są niższe niż alkanu liniowego. Tę ostatnią regularność można wytłumaczyć zmniejszeniem powierzchni cząsteczek rozgałęzionych w stosunku do liniowych, przez co obniża się liczba oddziaływań międzycząsteczkowych, a więc ich pokonanie staje się możliwe w niższych temperaturach. W temperaturze pokojowej (25 °C) alkany liniowe lżejsze od pentanu (tj. zawierające 1–4 atomów węgla) są gazami, dalsze homologi – od pentanu do heptadekanu (5–17 atomów C) są cieczami, a oktadekan i cięższe (≥18 atomów C) są ciałami stałymi. Najważniejsze reakcje Nazwa węglowodory nasycone wynika z faktu pełnego wysycenia atomów węgla wiązaniami pojedynczymi, co odróżnia je od węglowodorów nienasyconych, posiadających wiązania podwójne i/lub potrójne. Ze względu na dużą trwałość pojedynczych wiązań i alkany są mało reaktywnymi związkami chemicznymi, a reakcje z ich udziałem wymagają drastycznych warunków (wysokich temperatur i ciśnienień). Generalnie wyróżnia się trzy typy reakcji, którym ulegają alkany: spalanie spalanie całkowite – produkty spalania to dwutlenek węgla i para wodna (woda); na przykładzie metanu: spalanie niecałkowite – w skład spalin wchodzą także produkty utlenione częściowo, np. tlenek węgla lub sadza (węgiel) halogenowanie rodnikowe (substytucja) – powstają pochodne alkanów, na przykład: – reakcja metanu z chlorem, w wyniku której powstaje chlorometan i chlorowodór piroliza prowadząca do zmniejszenia długości łańcuchów węgla w cząsteczkach oraz do ich izomeryzacji. Reakcje te mają duże znaczenie praktyczne przy produkcji paliw ciekłych (kraking, reforming). Nazewnictwo alkanów Nazwa alkanu składa się z trzech części: przedrostka i/lub wrostka – lokantu podstawnika rdzenia – liczby atomów węgla w łańcuchu głównym przyrostka „-an” (przewidzianego dla alkanów). Etapy nazywania alkanu: Wyszukanie macierzystego związku. Znalezienie najdłuższego łańcucha atomów węgla (jeżeli dwa różne łańcuchy mają identyczną długość, wybiera się ten z największą liczbą rozgałęzień). Numeracja w łańcuchu głównym: Atomy węgla numeruje się od końca najbliższego pierwszemu rozgałęzieniu. Jeżeli rozgałęzienia występują w równej długości od końców, numeruje się od końca bliższego drugiemu rozgałęzieniu. Określenie i numeracja podstawników: Każdy podstawnik oznacza się zgodnie z miejscem przyłączenia do łańcucha głównego. Jeżeli do danego atomu węgla są przyłączone dwa podstawniki lub więcej, przypisuje się im tę samą cyfrę. Zapis nazwy związku Podstawniki podaje się w kolejności alfabetycznej, przy czym: przedrostek „izo-” (np. izobutyl) włączany jest do nazwy i pierwszą literą jest „i” pozostałe przedrostki (np. sec, tert; np. tert-butyl) i ich skróty (s, t; np. tBu) oraz lokanty liczbowe nie są włączane do nazwy, a więc np. dla tert-butyl pierwszą literą jest „b”. Całą nazwę zapisuje się w postaci jednego słowa, przy czym: do oddzielenia przedrostów i/lub wrostków używa się łącznika (-) do rozdzielenia lokantów używa się przecinka (,) Przykład: 2,2-dimetylobutan „2,2” – lokanty podstawników (oba podstawniki są przy tym samym atomie węgla, dlatego oznaczone są tą samą liczbą) „di” – liczba podstawników danego rodzaju przy danym atomie węgla („di-”, „tri-”, „tetra-”) „metylo” – nazwa podstawników (tutaj są to grupy metylowe) „butan” – nazwa alkanu, który ma tyle samo atomów węgla, ile łańcuch główny. Zobacz też wyższe alkany alkeny alkiny alkanosulfoniany reakcja Wurtza Przypisy

24

https://pl.wikipedia.org/wiki/Alkohole

Alkohole

Alkohole – związki organiczne zawierające jedną lub więcej grup hydroksylowych połączonych z atomem węgla o hybrydyzacji sp3. Najprostsze i najczęściej spotykane w życiu codziennym alkohole, to pochodne alkanów zawierające jedną grupę hydroksylową w cząsteczce, o wzorze ogólnym CnH2n+1OH, czyli alkohole monohydroksylowe, na przykład metylowy, etylowy, propylowy. Analogiczne związki organiczne, w których grupa hydroksylowa połączona jest z atomem węgla o hybrydyzacji sp2, to fenole (hydroksylowe pochodne benzenu i innych związków aromatycznych) lub enole (hydroksylowe pochodne alkenów). Właściwości fizyczne Ze względu na obecność silnie elektroujemnego atomu tlenu i związanego z nim atomu wodoru alkohole tworzą wiązania wodorowe, ulegając asocjacji w większe struktury. W efekcie niższe alkohole mają wysokie temperatury wrzenia i małą lotność względem swojej masy: metanol: Tw = 65 °C etanol: Tw = 79 °C propan-2-ol: Tw = 82 °C propan-1-ol: Tw = 97 °C Wyższe alkohole mają właściwości fizyczne zbliżone do alkanów o podobnych masach molowych. Niższe alkohole doskonale rozpuszczają się w rozpuszczalnikach polarnych (np. w wodzie), natomiast wyższe lepiej rozpuszczają się w rozpuszczalnikach niepolarnych (przeważa część hydrofobowa). Obowiązuje zasada podobne rozpuszcza się w podobnym. Rzędowość alkoholi Rzędowość alkoholu jest równa rzędowości atomu węgla, z którym połączona jest grupa hydroksylowa. Klasyfikacja alkoholi alkohole jednowodorotlenowe (monohydroksylowe) alkanole, np. metanol, etanol alkenole, np. alkohol allilowy alkinole, np. alkohol propargilowy alkohole cykliczne, np. cykloheksanol alkohole aromatyczne, np. alkohol benzylowy (zawierają one grupę -OH przy łańcuchu bocznym, nie przy pierścieniu) alkohole wielowodorotlenowe diole cukrole Metody otrzymywania alkoholi Wybrane metody otrzymywania alkoholi: hydratacja alkenów (zachodzi w środowisku kwaśnym), na przykład: CH2=CH2 + H2O __H+_͕ CH3−CH2−OH hydroliza halogenków alkilów reakcja Grignarda redukcja: kwasów karboksylowych, zwłaszcza wyższych kwasów tłuszczowych, łatwo dostępnych (powstają alkohole I-rzędowe) aldehydów (powstają alkohole I-rzędowe), na przykład: CH3−CHO + H2 __kat._͕ CH3−CH2−OH ketonów (powstają alkohole II-rzędowe), na przykład: (CH3)2C=O + H2 __kat._͕ (CH3)2CHOH estrów (powstają alkohole I-rzędowe) Hydrogenację katalityczną prowadzi się wobec katalizatorów niklowych, platynowych lub palladowych. Redukcję można też prowadzić wobec glinowodorku litu lub borowodorku sodu. metody swoiste dla poszczególnych alkoholi Właściwości chemiczne alkoholi Najważniejsze reakcje alkoholi: z metalami aktywnymi – tworzą się alkoholany katalityczna dehydratacja (odwodnienie) estryfikacja – reakcja z kwasami organicznymi lub nieorganicznymi, w wyniku której powstaje ester utlenianie – przebieg reakcji zależy od rzędowości alkoholu i rodzaju utleniacza; przykładowo: alkohole I-rzędowe dichromiany utleniają alkohole I-rzędowe do aldehydów (aby zapobiec ich dalszemu utlenianiu, należy usuwać produkt ze środowiska reakcji od razu po powstaniu): Ze względu na trudności w zatrzymaniu powyższej reakcji na etapie aldehydu, w skali laboratoryjnej wydajniejszym utleniaczem jest chlorochromian pirydyny (PCC). nadmanganian potasu i tlenek chromu(VI) w środowisku kwaśnym utleniają alkohole I-rzędowe od razu do kwasów karboksylowych lub ich soli, np.: alkohole II-rzędowe dichromiany w środowisku kwaśnym i PCC utleniają alkohole II-rzędowe do ketonów: nadmanganian potasu utlenia alkohole II-rzędowe także do ketonów, ale reakcja zazwyczaj biegnie dalej, z rozerwaniem wiązania C–C alkohole III-rzędowe w środowisku zasadowym nie ulegają utlenieniu wobec w środowisku kwaśnym ulegają dehydratacji do alkenów i dalszemu rozkładowi. Zastosowania Spośród alkoholi największe znaczenie gospodarcze mają metanol i etanol. Metanol rozpuszczalnik (rozpuszczają się w nim tłuszcze, żywice i pokosty) paliwo przemysł chemiczny przemysł farmaceutyczny Etanol paliwo napędowe przemysł spożywczy przemysł farmaceutyczny Nomenklatura Nazywanie alkoholi wodorotlenkami jest niepoprawne, ponieważ w wodorotlenkach między grupą -OH a atomem pierwiastka (najczęściej metalu) występuje wiązanie jonowe, natomiast w alkoholach między grupą -OH a atomem węgla występuje wiązanie kowalencyjne. Nazwy systematyczne Nazwy alkoholi tworzy się poprzez dodanie końcówki -ol z odpowiednim lokantem do nazwy macierzystego związku. Stara nomenklatura polegała na użyciu słowa alkohol i dodaniu nazwy alkilu w formie przymiotnikowej. Zobacz też acetale hydroksykwasy Przypisy