БСЭ. Большая Советская Энциклопедия (ИЗ)

Изоморфи'зм(от изо... и греч. morphй - вид, форма), свойство веществ, аналогичных по химическому составу, кристаллизоваться в одинаковых формах. Впервые было показано немецким минералогом Э. Мичерлихом (1819) на примере KH ₂PO ₄, KH ₂AsO ₄и NH ₄H ₂PO ₄. Вскоре было обнаружено, что первые два вещества образуют смешанные кристаллы («твёрдые растворы») с единой внешней формой при произвольном отношении P : As, в то время как в других парах аналогичные замещения ограничены количественно. Первый случай отвечает понятию «совершенный И.», а второй - понятию «ограниченный», или «несовершенный И.». Если количества замещающего элемента невелики, но существенны для поисковика минералога-геохимика, то говорят об эндокриптии (по А. Е. Ферсману , замещение узлов кристаллических решёток ионами того же знака, но разных свойств и мало сходных величин). Требование родственности взаимозамещающихся элементов при И. первоначально понималось как чисто химическая близость, и первые ряды изоморфных элементов (В. И. Вернадский ; см. Геохимия ) повторяли группы менделеевской системы с некоторыми дополнениями известных из аналитической химии групп, например Al, Cr, Fe. Выяснилось, однако, что невозможно, например, замещение Na на Rb; твёрдые растворы К- и Na-coeдинений энергично распадаются при низких температурах (распад К-, Na-полевых шпатов). Решающим для объяснения этих явлений при И. было введение (В. М. Гольдшмидт , 1926) представления об ионных радиусах , близость которых стала одним из основных условий И. У полновалентных катионов (Na ¹⁺, Mg ²⁺,..., S ⁶⁺,...) ионный радиус rбыстро уменьшается вдоль строки менделеевской системы и резко увеличивается вдоль вертикали на величины, большие чем 10-15% (экспериментальный предел для возможности И.). В результате изоморфными оказываются элементы, соседние по диагоналям (Д. И. Менделеев, А. Е. Ферсман), например ряд Na-Ca ( r _Na= 0,98 , r _Ca= 1,02 ), который представлен в плагиоклазах, составляющих более 50% земной коры. Эта диагональ продолжается к редкоземельным элементам, и именно благодаря постоянному изоморфному вхождению редкоземельных элементов в Са-минералы эти элементы долгое время считались двухвалентными (только Д. И. Менделеев перевёл их в III группу). Другие характерные «диагональные» пары: Li-Mg, Mo-Re, Be-Al и т. д. Если, однако, строки менделеевской системы длинные (с 32 клетками), то описанное сокращение радиусов вдоль строки заходит так далеко, что катионы одной и той же менделеевской группы выравнивают свои радиусы, т. е. у элементов одной группы, разделённых по вертикали «лантанидным сжатием», И. становится весьма ярко выраженным. Это относится к парам Ba-Ra, Zr-Hf, Nb-Ta и др. Но как ни близки между собой Nb и Ta, их легче отделить друг от друга, чем отделить от Ti, с которым они связаны диагональным изоморфизмом. Таким образом, изовалентный И. представлен намного скромнее (во всяком случае количественно), чем гетеровалентный И. Возникает вопрос, как компенсировать в структуре кристалла изменение валентности, например её увеличение при И. Ca ²⁺® Na ¹⁺. Решение просто, когда элемент на середине диагонали замещается двумя соседними по разные стороны, например

  Особенно часто компенсация достигается за счёт одновременного гетеровалентного И. «в обратном направлении». В плагиоклазах замена Ca ²⁺на Na ¹⁺сопровождается параллельно замещением Al ³⁺на Si ⁴⁺:  Возникает вопрос, как быть с радиусами Si ⁴⁺(0,39 ) и Al ³⁺(0,57 ), различающимися на 46%. Значительная разница между радиусами не является препятствием при гетеровалентном И., так как в анионной, более отрицательной части соединений заменяют друг друга не атомы, а тетраэдрические группы, например SiO ^4- ₄и AlO ^5- ₄, в которых эффективные расстояния Si-О и Al-О (1,72 и 1,90 ) разнятся всего лишь на 9%. Литий, например, в более «катионной» форме, имеющий координацию 6, замещает по правилу диагонали Mg (в биотитах); находясь же среди четырёх О, способен заменить Be в берилле: [LiO ₄] ® [BeO ₄]. Разобранные закономерности касаются в основном случаев изоморфных замещений между полновалентными ионами типа «благородных газов» в соединениях, которые подчиняются законам элементарной энергетики (формулы А. Ф. Капустинского). Для переходных металлов, образующих соединения существенно ковалентного типа и стремящихся создать возле себя за счёт донорско-акцепторного механизма группы электронов 8, 13-14, 18, закономерности И. иные. Так, в случае пары элементов с одним и тем же радиусом, например Zn ²⁺и Fe ²⁺, мы встречаемся с односторонним И. Цинк в своём главном соединении ZnS (сфалерит) допускает вхождение до 20% Fe, но Zn совершенно отсутствует в FeS. Причина лежит в возможности для Fe иметь как шестерную координацию, так и четверную, тогда как для Zn всегда в сульфидах - четверная координация.

  И. очень распространён в природе. Широким развитием изоморфных замещений объясняется сложный химический состав большинства минералов, особенно из группы силикатов.Примером совершенного И. являются минералы переменного состава, дающие непрерывные ряды: плагиоклазы, скаполиты, вольфрамиты и др. Законы изоморфного замещения объясняют распределение редких элементов, находящихся в виде примесей в горных породах и рудах. Так, значительная часть иттрия и редких земель находится в апатите, сфене и флюорите, изоморфно замещая кальций; трёхвалентный ванадий замещает в магнетите окисное железо; селен - серу в пирите и т. д. Учение об И. является основой для изучения форм нахождения элементов в горных породах и процессов концентрации и рассеяния химических элементов в земной коре.

  Лит.:Вернадский В. И., Очерки геохимии, 4 изд., М. - Л., 1934; Ферсман А. Е., Геохимия, 2 изд., т. 1, Л, 1934; Менделеев Д. И., Соч., т. 1, Л., 1937; Гольдшмидт В. М., Кристаллохимия, пер. с нем., Л., 1937; Сто лет периодического закона химических элементов, М., 1969.

  Н. В. Белов.

Изоморфизм языковых планов

Изоморфи'зм языковы'х пла'нов,параллелизм в организации звуковой и смысловой сторон языка (так называемых плана выражения и плана содержания ). Термин «изоморфизм» связан с именем польского языковеда Е. Куриловича, употреблявшего его для обозначения структурных аналогий между звуковыми и семантическими единицами, например слогом и предложением (обе единицы представляют собой иерархическую структуру с центральным, обязательным компонентом: гласной для слога, сказуемым для предложения, и маргинальными, факультативными компонентами: согласными для первой единицы, прочими членами предложения для второй). Идея глубокого структурного параллелизма обоих языковых планов является одной из основных идей глоссематической концепции Л. Ельмслева, основателя копенгагенской структуральной школы (см. Глоссематика ). Об И. я. п. можно говорить, если имеют в виду отношения между абстрактными единицами, т. е. типами или классами единиц, того и другого планов (например, иерархическая последовательность таких типов звуковых единиц, как дифференциальный признак, фонема, слог, фонологическое слово, структурно аналогична последовательности таких семантических единиц, как сема, семема, ономатема, предложение), но не отношения между членами этих классов (конкретными фонемами и конкретными семемами и т. п.), так как количество единиц содержания значительно превышает количество единиц выражения. Некоторые авторы считают возможным говорить об изоморфизме языковых уровней (см. Уровни языка ), подчёркивая в первую очередь необходимость применять при исследовании уровней одни и те же методы и принципы.

  Лит.:Ельмслев Л., Пролегомены к теории языка, в кн.: Новое в лингвистике, в. 1, М., 1960; Курилович Е., Понятие изоморфизма, в его кн.: Очерки по лингвистике, М., 1962; Макаев Э. А., К вопросу об изоморфизме, «Вопросы языкознания», 1961, № 5; Булыгина Т. В., О некоторых аналогиях в соотношениях звуковых и семантических единиц, там же, 1967, № 5.

  Т. В. Булыгина.

Изоморфия

Изоморфи'я(от изо... и греч. morphй - вид, форма), независимое появление одинаковых морфологических признаков у представителей различных далёких в систематическом отношении групп организмов. См. также Гомойология.

Изонитрилы

Изонитри'лы,карбиламины, изоцианиды, органические соединения общей формулы  структурные изомеры нитрилов (эфиров синильной кислоты, R - C є N). И. - бесцветные жидкости со специфическим отвратительным запахом, весьма токсичны; свойства некоторых из них приведены в таблице:

Изонитрилы	t кип, °С	Плотность, г/см 3 ( t°C)
Meтилизоцианид СН 3NС……………	59,6	0,756 (7°)
Этилизоцианид C 2H 5NC…………….	79,0	0,744 (25°)
Изопропилизоцианид (CH 3) 2CHNC.	87,0	0,760 (0°)
Фенилизоцианид С 6Н 5NС…………..	78 (при 40 мм pm. cm.)	0,975 (20°)

И. нерастворимы в воде, растворимы в спирте и эфире, устойчивы к действию щелочей; разбавленными кислотами быстро гидролизуются до первичных аминов (RNH ₂) и муравьиной кислоты (HCOOH). Окись ртути окисляет И. до изоцианатов   R - N = C = O, действие серы приводит к изотиоциановой кислоты эфирам R - N = C = S, реакция с хлором - к карбиламинхлоридам R - N = CCl ₂; изонитрильная группа под действием каталитически возбуждённого водорода восстанавливается до метиламиногруппы:  При нагревании И. изомеризуются в нитрилы.

  И. могут быть получены в результате взаимодействия смеси хлороформа (CHCl ₃) и первичного амина (RNH ₂) со спиртовым раствором щёлочи. Эта реакция - высокочувствительный способ качественного определения как аминов, так и хлороформа (а также бромоформа CHBr ₃), так как образующийся И. легко обнаруживается по сильному характерному запаху (изонитрильная проба по Гофману). И. получают также действием POCl ₃на моноалкиламиды муравьиной кислоты, алкилированием серебряных, ртутных или свинцовых солей синильной кислоты (HCN) алкилиодидами и другими способами.

  Некоторые И. используются для синтеза различных азотсодержащих веществ (амидов, нитрилов, аминокислот и др.). И. открыты А. Гофманом (1866).

  В. Н. Фросин.

Изонитросоединения

Изонитросоедине'ния,кислотная изомерная форма нитросоединений.

Изонцо

Изо'нцо(Isonzo), словенск. - Соча (So a), река в Югославии и Италии. Длина 136 км, площадь бассейна около 3,5 тыс. км ² .Истоки в Юлийских Альпах (Югославия), около г. Гориция пересекает югославско-итальянскую границу, выходит на Венецианскую низменность (Италия) и впадает в Триестский залив Адриатического моря. Питание снегово-дождевое, многоводна весной и осенью, маловодна летом и зимой. Средний годовой расход воды 135 м ³/ сек.Несколько ГЭС. В нижнем течении судоходна.

  На И. во время 1-й мировой войны 1914-18, в 1915-17, происходили ожесточённые бои между итальянскими и австро-германскими войсками - так называемые 11 сражений на И., во время которых итальянским войскам не удалось прорвать оборону противника.

Изооктан

Изоокта'н,2,2,4-триметилпентан, предельный углеводород алифатического ряда, С(СН ₃) ₃- CH ₂- CH(CH ₃) ₂. И. - прозрачная бесцветная жидкость с запахом бензина; t _пл -107,38 °С, t _kип99,24 °C, плотность 0,69192 г/см ³(20 °C), n ²⁰ _D1,39145, теплота сгорания 5,463 Мдж/моль,или 1305,29 ккал/моль(25 °С, p =const), теплота испарения 307,63 дж/г, или 73,50 кал/г(25 °С). И. нерастворим в воде, растворим в обычных органических растворителях; образует азеотропные смеси, например с бензолом, метиловым и этиловым спиртами. Антидетонационные свойства И. приняты за 100 единиц шкалы так называемых октановых чисел.

 И. вместе с другими изомерами октана содержится в небольших количествах в бензинах прямой гонки. В промышленности И. получают гидрированием диизобутилена над катализатором, например медно-хромовым, или алкилированием изобутана изобутиленом в присутствии концентрированной H ₂SO ₄, AlCl ₃, BF ₃или др. катализаторов. И. применяют (как добавку) в производстве авиационных бензинов, к которым предъявляют требование высоких антидетонационных свойств.

Изоонкия

Изоонки'я,относительное постоянство онкотического давления плазмы крови, обусловленное поддержанием на определённом уровне концентрации в крови белков. Одна из важных физиологических констант организма (см. Гомеостаз ).

Изоосмия

Изоосми'я,изотония (от изо... и греч. osmуs - толчок, tуnos - напряжение), относительное постоянство осмотического давления в жидких средах и тканях организма, обусловленное поддержанием на данном уровне концентраций содержащихся в них веществ: электролитов, белков и т. д. И. - одна из важнейших физиологических констант организма, обеспечиваемых механизмами саморегуляции (см. Гомеостаз ). Отклонение осмотического давления от нормального физиологического уровня » 0,76-0,81 Мн/м ² (7,6-8,1 ат) влечёт за собой нарушение обменных процессов между кровью и тканевой жидкостью.

Изопериметрические задачи

Изопериметри'ческие зада'чи(от изо... и периметр ), класс задач вариационного исчисления.Простейшие И. з. (нахождение треугольников и многоугольников заданного периметра, имеющих наибольшую площадь; нахождение замкнутой кривой заданной длины, ограничивающей максимальную площадь; определение замкнутой поверхности заданной площади, ограничивающей наибольший объём, и т. п.) были известны древнегреческим учёным (Архимед, Зенодор и др.). Общее изучение И. з. началось в 1697, когда Я. Бернулли опубликовал поставленную и частично решенную им И. з.: среди всех кривых данной длины найти кривую, для которой некоторая величина, зависящая от кривой, достигает минимума или максимума. Систематическое исследование И. з. было впервые проведено в 1732 Л. Эйлером.Пример И. з.: среди кривых данной длины l, проходящих через точки Аи B, найти кривую, для которой площадь криволинейной трапеции (заштрихована на рис. ) была бы наибольшей. Площадь криволинейной трапеции равна

                    (1)

длина дуги

                 (2)

Следовательно, задача сводится к нахождению наибольшего значения интеграла (1) при наличии условий (2). Оказывается, что искомая кривая - дуга окружности.

  Лит.:Лаврентьев М. А., Люстерник Л. А., Курс вариационного исчисления, 2 изд., М. - Л., 1950.

Рис. к статье Изопериметрические задачи.

Изопикны

Изопи'кны(от изо... и греч. pyknуs - плотный), 1) линии на диаграммах состояния, соединяющие точки, изображающие состояния, в которых вещество имеет одинаковую плотность. 2) Линии равных плотностей воды на морских гидрологических разрезах.

Изоплеты

Изопле'ты(от греч. isoplethйs - равный по численности), изолинии , наносимые на график, где по одной или обеим осям координат откладываются величины, отличные от географических координат. Различают: топоизоплеты, наносимые на профиль, причём по оси абсцисс откладывается расстояние от некоторого пункта, по оси ординат - высота или глубина. Таким образом изображается распределение (на определённый момент или осреднённое по времени) влажности почво-грунтов, солёности и температуры водоёмов, различных характеристик состояния атмосферы и т. п.; хроноизоплеты, наносимые на график в координатах: время - высота (глубина, см. рис. ) или время - географическая широта. Таким образом изображаются изменения во времени (для определённых высот, глубин или широт) тех же факторов. В хроноизоплетах показываются также изменения вдоль меридиана элементов радиационного баланса, продолжительности дня и т. п.

Хроноизоплеты температуры почвы в зависимости от времени года (месяцев) и глубины.

Изоплит

Изопли'т,посёлок городского типа в Конаковском районе Калининской области РСФСР. Расположен в 6 кмот железнодорожной станции Редкино (на линии Москва - Калинин). Производство теплоизоляционных изделий.

Изоповерхности

Изопове'рхности(от изо... ) в геофизике, поверхности, которые можно провести через точки с одинаковым значением той или иной геофизической величины в атмосфере, гидросфере или литосфере. И. дают ясное представление о пространственном распределении таких геофизических величин, как давление ( изобарические поверхности ), температура, плотность (воздуха или воды), потенциал силы тяжести, потенциал электрического или магнитного поля и др.

Изополисоединения

Изополисоедине'ния,сложные соединения, кислоты или соли, содержащие сложный анион (полианион); этот полианион образован кислотным окислом, в котором кислород частично замещен кислотными окислами того же вида. Примеры И. - пиросерная кислота H ₂S ₂O ₇и дихромат калия K ₂Cr ₂O ₇; их координационные формулы H ₂[SO ₃(S0 ₄)] и K ₂[CrO ₃(CrO ₄)]. И. известны главным образом для анионов, содержащих S, Ta, Nb, Cr, Mo, W, U. Рентгено-структурный анализ показал, что полианионы И. можно представить как цепочки тетраэдров или октаэдров, имеющих общие ребра или вершины. Получают И. либо сплавлением нормальных солей с кислотными окислами (например, Na ₂WO ₄+ WO ₃= Na ₂W ₂O ₇), либо подкислением водных растворов нормальных солей (2K ₂CrO ₄+ H ₂SO ₄= K ₂Cr ₂O ₇+ K ₂SO ₄+ H ₂O). И. применяют в аналитической химии. См. также Гетерополисоединения.

  Лит.:Гринберг А. А., Введение в химию комплексных соединений, 3 изд., М. - Л.. 1966; Коттон Ф., Уилкинсон Дж., Современная неорганическая химия, пер. с англ., ч. 3, М., 1969.

Изопоры

Изопо'ры(от изо... и греч. pуros - ход, проход), изолинии вековых изменений составляющих земного магнетизма.И. концентрируются вокруг нескольких центров (фокусов) векового хода, где изменения достигают максимального значения ~ 0,16 а/м(~2·10 ^-3 э). Фокусы векового хода непрерывно перемещаются (до 0,2 град/год) и изменяются по своему значению. В соответствии с этим со временем меняется вся совокупность И. См. также Магнитные карты.

Изопрен

Изопре'н,2-метилбутадиен-1,3, непредельный углеводород алифатического ряда, CH ₂= С(СН ₃) - CH = CH ₂. И. - бесцветная, подвижная, легколетучая, горючая жидкость с характерным запахом; t _пл-145,95 °С, t _kип34,067 °С, t _всп-48 °С, плотность 0,681 г/см ³(20 °С), показатель преломления n ²⁰ _D1,42194, теплота полимеризации -74,9 кдж/моль(-17,9 ккал/моль), пределы взрывоопасных объёмных концентраций в смеси с воздухом 1,66-11,5%. И. нерастворим в воде, хорошо растворим в большинстве углеводородных растворителей; образует двойные азеотропные смеси с метиловым или этиловым спиртом, ацетоном, диэтиловым эфиром, сероуглеродом и др., а также тройные, например с ацетоном и водой. И. легко присоединяет по двойным связям водород, галогены, галогеноводороды, первичные и вторичные амины и др. Его важное свойство - способность легко полимеризоваться и сополимеризоваться, например с бутадиеном, стиролом, акрилонитрилом, пропиленом.

  Основные промышленные методы получения И.: 1) реакцией изобутилена с формальдегидом через 4,4-диметилдиоксан-1,3 с его последующим каталитическим разложением на И. и формальдегид (так называемый диоксановый метод); 2) каталитическим дегидрированием изопентана или изоамиленов; 3) димеризацией пропилена с образованием 2-метилпентена-1, последующей его изомеризацией в 2-метилпентен-2 и пиролизом (650-800 °С) последнего до И. Кроме того, И. может быть выделен из газов пиролиза нефтепродуктов (из фракции углеводородов C ₅побочных продуктов производства этилена).

  И. хранят в присутствии ингибиторов, например гидрохинона, для предотвращения самопроизвольной полимеризации. И. в высоких концентрациях действует как наркотик, в малых концентрациях раздражает слизистые оболочки. Предельно допустимая концентрация И. в воздухе 40 мг/ м ³ .И. применяют для производства изопреновых каучуков и бутилкаучука.

Изопреновые каучуки

Изопре'новые каучу'ки,синтетические каучуки, продукты полимеризации изопрена. Синтез И. к. в присутствии катализаторов стереоспецифической полимеризации (см. Полимеризация ) приводит к образованию стереорегулярных полимеров, аналогичных по структуре натуральному каучуку. Катализаторами при получении И. к. служат комплексные соединения типа AlR ₃+TiX ₄, где R - алкил, Х - галоген (так называемые координационно-ионные катализаторы Циглера - Натты), литийорганические соединения, например литийалкилы, или металлический литий. Макромолекулы И. к. характеризуются высоким (65-99%) содержанием звеньев структуры 1,4-цис (I); они содержат также звенья 1,4-транс (II) и звенья 3,4 (III). И. к. с наибольшим содержанием звеньев 1,4-цис (92-99%) получают при их синтезе на комплексных катализаторах.

  Плотность И. к. 0,910-0,920 г/ см ³, температура стеклования около - 70 °С. Каучуки растворимы в четырёххлористом углероде, хлороформе, монохлорбензоле, толуоле; нерастворимы в спиртах, кетонах. Набухание И. к. в ароматических маслах достигает 500%. И. к. не стойки к действию концентрированных кислот, щелочей, стойки к действию воды. Высокое содержание в макромолекулах И. к. ненасыщенных связей обусловливает низкую стойкость каучуков к окислению. Подобно натуральному каучуку, И. к. склонны к кристаллизации при растяжении (выше 0 °С) или без растяжения (ниже 0 °С).

  Основной вулканизующий агент для И. к. - сера; наиболее распространённые ускорители вулканизации - производные тиазолов (в том числе и сульфенамидные), тиурамдисульфиды и др. Ненаполненные и саженаполненные вулканизаты И. к. равноценны по основным свойствам вулканизатам каучука натурального.

 И. к., в особенности получаемые на комплексных катализаторах, применяют вместо натурального каучука в производстве шин, транспортёрных лент, изделий народного потребления, медицинского назначения и др. Производство И. к. было впервые организовано в США в 1958; в СССР - в 1964. К 1967 СССР стал крупнейшим производителем этих каучуков. Торговые марки И. к.: отечественный - СКИ-3, зарубежные - IR-307, IR-310, америпол SN, натсин и др. Мощности производства И. к. в капиталистических странах в 1971 составляли около 350 тыс. т.

  Лит. см. при ст. Каучуки синтетические.

Изопреноиды

Изопрено'иды,обширный класс природных соединений, образующихся в организмах из мевалоновой кислоты.Последняя в микросомах клеток превращается в «пятиуглеродные фрагменты» со скелетом изопрена.Биосинтез И. - процесс последовательного соединения (конденсации) таких пятиуглеродных единиц в цепи различной длины. Сдваивание, циклизация, окисление, восстановление, перегруппировка таких цепей приводят к необычайному структурному разнообразию И. К И. относятся: терпены и их производные, стерины, стероиды, каротиноиды, ксантофиллы,а также полиизопреноиды - каучук натуральный и гуттаперча.Ряд И. имеет важное биологическое значение: многие гормоны животных, растений и низших организмов, некоторые витамины, антибиотики, аттрактанты и др.

  Лит.:Биосинтез липидов, М., 1962; Косовер Э., Молекулярная биохимия, пер. с англ., М., 1964; Биохимия растений, пер. с англ., М., 1968.

Изопропиловый спирт

Изопропи'ловый спи'рт,пропанол-2, простейший вторичный спирт алифатического ряда, CH ₃CH(OH)CH ₃; бесцветная жидкость с характерным запахом; t _пл- 89,5 °С, t _kип82,4 °С, плотность 0,7851 г/ см ³(20°C), t _всп11,7 °С, нижний предел взрываемости в воздухе 2,5% по объёму (25 °С). И. с. смешивается с водой и органическими растворителями во всех соотношениях, образует с водой азеотропную смесь (87,9% И. с., t _kип83,38 °С). И. с. обладает всеми свойствами вторичных спиртов жирного ряда.

  В промышленности И. с. получают в основном сернокислотной или прямой гидратацией пропилена. В качестве сырья используют пропан-пропиленовую фракцию газов крекинга, а также пропиленовую фракцию газов пиролиза нефти. И. с. используют главным образом для получения