1.1.1 Периодичность ТО-1,ТО-2 и пробег до капитального ремонта. Проектирование станции технического обслуживания и текущего ремонта одномарочных авто

Проектирование станции технического обслуживания и текущего ремонта одномарочных авто

курсовая работа

Периодичность ТО-1:

L=L*K*K [км], (1.1)

где L — нормативная периодичность ТО-1; для автомобиля КАМАЗ-5320 L=3000 км

К — коэффициент корректирования нормативов в зависимости от условий эксплуатации.

К — коэффициент корректирования нормативов в зависимости от природно-климатических условий.

К=1,0

К=0,9

L=3000*1,0*0,9=2700 [км]

Периодичность ТО-2:

L=L*K*K [км], (1.2)

где L — нормативная периодичность ТО-2; для автомобилей КАМАЗ-5320

L=12000км

L=12000*1,0*0,9=10800 [км]

Периодичность капитального ремонта:

L=L*K*K₂*K [км] , (1.3)

где L — нормативная периодичность капитального ремонта;

L=300000 км

К=1,0

К=1,0

К=0,9

L=300000*1,0*1,0*0,9=270000[км]

Полученное значение пробегов нужно увязать со среднесуточным пробегом автомобилей:

Для ТО-1:

=n_{, (1. 4)}

где L — данный среднесуточный пробег

n- величина кратности пробега n==13,5

Величина кратности пробега должна быть целым числом, поэтому округляем n=14. Окончательно определяем величину пробега до ТО-1:

L=n*L [км] (1.5)

L=14*200=2800 [км]

Определяем кратность ТО-2 в увязке с ТО-1:

=n , (1.6)

где n — величина кратности ТО-2 n==3,9

Величину кратности n₂ округляем до целого числа n=4.

Окончательно корректируем величину пробега до ТО-2:

L=n*L_{[км] (1.7)}

L=4*2800=11200 [км]

Определяем величину кратности капитального ремонта в увязке с периодичностью ТО-1:

=n , (1.8)

где n — величина кратности капитального ремонта по отношению к ТО-1. n==96,4

Округляем величину кратности до целого числа n=96.

Окончательно определяем величину пробега до капитального ремонта:

L=n*L [км] (1.9)

L=96*2800=28800[км].

Делись добром 😉

Автосцепное устройство

2.

Периодичность и сроки ремонта, техническое обслуживание автосцепки

В процессе эксплуатации вагонного парка происходят естественный износ и старение элементов, а также повреждение вагонов в результате соударения при роспуске с горок, взаимодействия с погрузочно-разгрузочной техникой…

Зона уборочно-моечных работ автомобилей автотранспортного предприятия г. Челябинск

2.1.2 Средний пробег до капитального ремонта

Lкрс= , тыс. км
Lкрс- средний расчетный пробег до капитального ремонта;
— число автомобилей, не прошедших капитальный ремонт;
— число автомобилей, прошедших капитальный ремонт.
Расчет для автомобиля МАЗ-5335
= 230,4 тыс. км
= 115
= 55
Lкрс = = 215,5 тыс…

Организации технического обслуживания и ремонта главного контроллера ЭКГ-8Ж

1.3 Периодичность планового технического обслуживания и ремонта главного контроллера ЭКГ-8Ж

Практикой доказано, что планово-предупредительную систему ремонта (ППСР) необходимо делать гибкой. Причиной этому служат: совершенствование конструкции ЭПС и организации локомотивного хозяйства. ..

Организация комплекса ремонтных участков технической службы АТП города Челябинска

1.2.1 Периодичность ТО-1; ТО-2 и пробег до капитального ремонта

= 4000Ч0,8Ч0,9 = 2880 км, принимаем 2900 км; , [6, с.35](1)
= 16000Ч0,8Ч0,9 = 11520 км, принимаем 11600 км; , [6, с.35] (2)
= 300000Ч0,8Ч0,85Ч0,9 =183600км; , [6, с…

Организация работы зоны ТО-1 комплекса ТОД АТП г. Владимира

3.1.1 Периодичность ТО-1, ТО-2 и пробег до капитального ремонта

, км
км
, км
км…

Организация работы зоны уборочно-моечных работ для автотранспортного предприятия г. Ижевска

1.1.2. средний пробег до капитального ремонта.

Поскольку все автомобили на АТП имеют различный пробег с начала эксплуатации, то рассчитываем средневзвешенную норму межремонтного пробега по формуле:
Lкрс = , тыс…

Проект комплексного гаража на 54 автомобиля марки КамАЗ-55102 с разработкой диагностического участка

1.2 Средний пробег до капитального ремонта

Поскольку все автомобили на АТП имеют различный пробег с начала эксплуатации, то рассчитываем средневзвешенную норму межремонтного пробега по формуле:
Lкрс = , тыс. км (1…

Проект технологического процесса мойки автомобиля ВАЗ–2115 ЕО

1.2 Периодичность ТО — 1, ТО — 2 и пробег до капитального ремонта

, км. (1)
, км (2)
, км. (3)
где L1 и L2 — расчетные периодичности ТО — 1, ТО — 2.
L кр — расчетный пробег автомобиля до капитального ремонта, км.
LН1 и LН2 — нормативные периодичности ТО — 1, ТО — 2, км. (исходные данные).
— нормативный пробег автомобиля до КР, км…

Расчет количества ТО и ремонтов машин хозяйства с разработкой технологической карты ремонта радиатора

2.1.1 Планирование капитального ремонта

Количество капитальных ремонтов тракторов NKp рассчитывают по формуле:
NKp = NМзозззв, (2.1)
Ведём расчёт для трактора К-701М:
NKp = 5*0,1*1,25*1
NKp = 0…

Ремонт вагонов

2. ПЕРИОДИЧНОСТЬ И СРОКИ ТО И РЕМОНТА

На железных дорогах России действует планово предупредительная система ремонта вагонов, которая направлена на обеспечение стабильной работы подвижного состава при наименьших затратах. ..

Ремонт кузова универсальной платформы

2. Периодичность и сроки ремонта, техническое обслуживание единицы (агрегата)

В процессе эксплуатации вагонного парка происходят естественный износ и старение элементов, а также повреждение вагонов в результате соударения при роспуске с горок, взаимодействия с погрузочно-разгрузочной техникой…

Ремонт тягового электродвигателя ЧС-2т

3. Периодичность, сроки контроля технического состояния и выполнения ремонта

Техническое обслуживание (ТО-1, ТО-2, ТО-3) проводят с целью предупреждения появления неисправностей и поддержания электровозов в работоспособном состоянии, подлежащем слесарно-гигиеническим нормам…

Технология ремонта автосцепки СА-3

1.7 Периодичность и сроки технического обслуживания и ремонта

Автосцепное устройство подвижного состава должно постоянно находиться в исправном состоянии. Чтобы своевременно обнаружить и устранить возникшие неисправности…

Технология ремонта буксового узла

3.

Периодичность ремонта и технического обслуживания буксового узла

Промежуточная ревизия производится при обыкновенном освидетельствовании колесных пар, при их обточке без разборки букс, при единой технической ревизии пассажирских вагонов и по отдельным указаниям в качестве профилактической меры…

Улучшение обслуживания и ремонта технических средств железнодорожного транспорта

2. Периодичность и сроки ТО и ремонта

вагон узел ремонт автоматизация
Техническое обслуживание и ремонт предусматривает:
техническое обслуживание (ТО-1) — вагонов в составах и поездах на пунктах технического обслуживания;
техническое обслуживание (ТО-2) — вагонов перед началом…

Виды технического обслуживанияАвтосервис «АйБолид»

У нас в стране принята планово-предупредительная система технического обслуживания и ремонта автомобилей. Сущность этой системы состоит в том, что техническое обслуживание осуществляется по плану, а ремонт — по потребности. Принципиальные основы планово-предупредительной системы технического обслуживания и ремонта автомобилей установлены действующим Положением о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта.

Техническое обслуживание включает следующие виды работ: уборочно-моечные, контрольно-диагностические, крепежные, смазочные, заправочные, регулировочные, электротехнические и другие работы, выполняемые, как правило, без разборки агрегатов и снятия с автомобиля отдельных узлов и механизмов. Если при техническом обслуживании нельзя убедиться в полной исправности отдельных узлов, то их следует снимать с автомобиля для контроля на специальных стендах и приборах.

По периодичности, перечню и трудоемкости выполняемых работ техническое обслуживание автомобиля подразделяется на следующие виды: ежедневное (ЕО), первое (ТО-1), второе (ТО-2) и сезонное (СО) технические обслуживания.

Действующее положение о техническом обслуживании автомобилей предусматривает два вида ремонта автомобилей и его агрегатов: текущий ремонт (ТР), выполняемый в автотранспортных предприятиях, и капитальный ремонт (КР), выполняемый на специализированных предприятиях.

Каждый вид технического обслуживания (ТО) включает строго установленный перечень работ, которые должны быть выполнены. Эти операции делятся на две составные части контрольную и исполнительскую.

Контрольная часть (диагностическая) операций ТО является обязательной, а исполнительская часть выполняется по потребности. Это значительно сокращает материальные и трудовые затраты при ТО подвижного состава.

Диагностика является частью технологического процесса технического обслуживания (ТО) и текущего ремонта (ТР) автомобилей, обеспечивая получение исходной информации о техническом состоянии автомобиля. Диагностика автомобилей характеризуется назначением и местом в технологическом процессе технического обслуживания и ремонта.

Ежедневное техническое обслуживание (ЕО) выполняется ежедневно после возвращения автомобиля с линии в межсменное время и включает: контрольно-осмотровые работы по механизмам и системам, обеспечивающим безопасность движения, а также кузову, кабине, приборам освещения; уборочно-моечные и сушильно-обтирочные операция, а также дозаправку автомобиля топливом, маслом, сжатым воздухом и охлаждающей жидкостью. Мойка автомобиля осуществляется по потребности в зависимости от погодных, климатических условий и санитарных требований, а также от требований, предъявляемых к внешнему виду автомобиля.

Первое техническое обслуживание. ТО 1

ТО-1 заключается в наружном техническом осмотре всего автомобиля и выполнении в установленном объёме контрольно-диагностических, крепежных, регулировочных, смазочных, электротехнических и заправочных работ с проверкой работа двигателя, рулевого управления, тормозов и других механизмов. Комплекс диагностических работ, выполняемый при или перед ТО-1, служит для диагностирования механизмов и систем, обеспечивающих безопасность движения автомобиля.

Проводится ТО-1 в межсменное время, периодически через установленные интервалы по пробегу и должно обеспечить безотказную работу агрегатов, механизмов и систем автомобиля в пределах установленной периодичности.

Углубленное диагностирование проводят за 1-2 дня до ТО-2 для того, чтобы обеспечить информацией зону ТО-2 о предстоящем объеме работ, а при выявлении большого объема текущего ремонта заранее переадресовать автомобиль в зону текущего ремонта.

Второе техническое обслуживание. ТО 2

ТО-2 включает выполнение в установленном объеме крепежных, регулировочных, смазочных и других работ, а также проверку действия агрегатов, механизмов и приборов в процессе работы. Проводится ТО-2 со снятием автомобиля на 1-2 дня с эксплуатации.

Определение места диагностики в технологическом процессе технического обслуживания и ремонта автомобилей позволяет сформулировать и основные требования к ее средствам. Для комплексной диагностики механизмов, обеспечивающих безопасность движения, требуются быстродействующие автоматизированные средства для диагностирования тормозных механизмов и рулевого управления.

Для углубленного диагностирования автомобиля и его агрегатов необходимы стенды с беговыми барабанами для определение мощностных и экономических показателей, а также состояния систем и агрегатов, максимально приближающие условия их диагностирования к условиям работы автомобиля. Для диагностики, совмещенной с техническим обслуживанием и ремонтом, должны использоваться передвижные и переносные диагностические средства и приборы.

Сезонное техническое обслуживание. СО

СО проводится 2 раза в год и является подготовкой автомобиля к эксплуатации в холодное и теплое времена года. Отдельно СО рекомендуется проводить для автомобилей, работающих в холодном климате. Для остальных климатических зон СО совмещается с ТО-2 при соответствующем увеличении трудоемкости основного вида обслуживания.

Техническое обслуживание в СТО «АйБолид» — это:

• прозрачное ценообразование и честная цена;
• высококвалифицированные специалисты и точно выверенное выполнение работ;
• современное оборудование и чистые цеха;
• возможность наблюдать за ходом работ из комфортной клиентской зоны.

Автосервис «АйБолид» дорожит своими клиентами. Поэтому все необходимые работы по техническому обслуживанию автомобиля проводятся качественно, в кратчайшие сроки и по привлекательным ценам. Для Вашего удобства при выполнении ТО мы используем как оригинальные зап.части, так и высококачественные аналоги.

Техническое обслуживание пожарных автомобилей: виды, сроки, периодичность

Для обеспечения исправного функционирования и 100% готовности противопожарной техники к срочному выезду, техническим регламентом предусмотрено периодическое обслуживание. Оно призвано увеличить промежуток между ремонтами, заранее обнаружить возможные поломки, снизить негативное воздействие на природу и снизить потребление горючего. В России существует специальный закон: Приказ № 555 «Организация эксплуатации техники, Техническое обслуживание, Ремонт пожарных автомобилей», который устанавливает правила и требования к тех.обслуживанию пожарной техники.

Даже при постоянном техническом обслуживании, невозможно гарантировать отсутствие необходимости в ремонте. Поломки могут возникать непредвиденно, например, при тушении пожара, выполнении спасательных действий, езде по пересечённой местности, ДТП и тому подобном. Какое бывает ТО и ремонт, сроки их проведения и многое другое, мы опишем в данном материале.

Виды технического обслуживания пожарных автомобилей

Какой именно вид используется, напрямую зависит от того, используется ли техника ежедневно, либо находится на временном хранении в специальном помещении. В каждом случае выполняется целый комплекс работ.

Для пожарных автомобилей, использующихся ежедневно:

• ЕТО – ежедневное техническое обслуживание.
• Непосредственно при пожаре и выполнении аварийно-спасательных работ.
• ТО-1, ТО-2 – комплексный осмотр, проверка и устранение имеющихся неисправностей. Включает в себя несколько видов работ по обслуживанию, выполняющихся по определённому графику.
• СО – сезонное, при смене времени года.

Для пожарных автомобилей на хранении проводится 1 раз в определённый период:

• месяц;
• полугодие;
• год;
• согласно регламенту.

На всю используемую пожарную технику МЧС РФ разрабатывает нормативный документ, в котором присутствуют инструкции, сроки, условия, меры безопасности и другие аспекты.

Ежедневное

Его производят непосредственно в части, в момент сдачи смены другому подразделению. Принимают участие водитель транспортного средства и личный состав. Задача – проверить готовность пожарного автомобиля выехать на место происшествия и произвести тушение, спасательные работы. Тут производится контроль над:

• внешним видом;
• безопасностью езды;
• исправностью основных агрегатов;
• функционированием ПТВ и АСО;
• уровнем горючего, охладителя и ГСМ.

Ответственность за обнаружение и исправление всех неисправностей лежит на сдающем смену расчёте. Принимающий водитель обязан также проверить все элементы и внести необходимые отметки в эксплуатационную карту ПА. Причём имеются ограничения на работу ДВС в момент проведения проверки:

• ПА общего применения, двигатель с карбюратором – 3 мин. ;
• ПА целевого применения, дизельные, снабжённые многоконтурными пневмотормозами – 5 мин.;
• специальные ПА – 7 мин.;
• АЛ и АЦПК – 10 мин.

В настоящее время в специализированных документах прописаны следующие виды проверок при ежедневном техническом обслуживании:

• Наружный осмотр, проверка комплектации пожарного оборудования.
• Состояние дверей, салона, кузова, стекол, зеркал, оперения, знаков, рамы, рессор, колёс.
• Наличие пломб на спидометре, счётчике моточасов насоса.
• Надёжность крепления элементов резервуара и кузова.
• Отсутствие протечек в резервуарах и трубах.
• Функционирование запирающих механизмов на трубах, насосах, пенообразователях.
• Отсутствие остатков воды, растворов и посторонних вещей в насосе.
• Степень натяжения ремней привода.
• В зимний период – чехол-утеплитель.
• Отсутствие протечек ГСМ.
• Показатель масла во всех элементах двигателя.
• Уровень жидкостей – вода: низкозамерзающая, тормозная, в гидроусилителе, сцеплении, горючее.
• Функционирование сцепления и степень хода педали.
• Работа двигателя при холостом ходе и в движении, функционирование датчиков приборной панели в кабине и насосном отделе, при его наличии.
• Гидроусилитель руля, рулевые тяги, ограничители поворота.
• Наличие свободного хода руля.
• Осветительные приборы, звуковой сигнал, «дворники», обогрев, вентиляция.
• Работа радиосвязи.
• Тормозная система.
• Коробка переключения передач.
• Раздаточная коробка.
• Переключение мостов, при их наличии.
• Коробка отбора мощности дополнительной трансмиссии.
• Работа моторно-трансмиссионной установки в насосном отделении.
• Масло в пожарном насосе, включая ванну и бачок, смазка в пресс-маслёнке.
• Соединение насоса и рамы.
• Запуск мотора из насосного отделения.
• КИП насосного отделения.
• Вакуумная система.
• Герметичность насоса.
• Масляный фильтр после отключения мотора.
• Световая индикация открытия дверей и кузовных отделов.
• Пожарное вооружение – исправность, укладка, крепление.
• Мойка кабины, кузова, фар, сигнальных ламп, знаков.
• Заправка и доведение смазочных материалов до необходимого уровня.

Если при проведении работ обнаруживаются какие-либо неисправности, которые могут быть устранены на месте, то ремонт возлагается на водительский состав обеих смен. В противном случае ПА отправляется на ремонт.

Все проверки необходимо указывать в Журнале учёта. Помимо отметок – исправен и неисправен, должны присутствовать числовые показатели:

• масло в двигателе, холостой ход;
• масло в двигателе, средние обороты;
• напряжение, запуск мотора;
• напряжение, рабочий режим;
• давление пневматической системы, отключение аккумулятора;
• давление пневматической системы, номинал;
• давление в тормозах, нажатая педаль;
• выход штоков тормозных камер;
• свободный ход педали тормоза;
• дистанция от пола до педали тормоза в момент нажатия.
• свободный ход педали сцепления;
• полный ход педали сцепления;
• люфт руля;
• прогиб ремня привода;
• время вакуумирования;
• разряжение в насосной полости, максимум;
• разряжение в насосной полости, через 2,5 минуты работы.

Чтобы определить данные показатели применяются КИП, линейка, штангенциркуль, угломер, секундомер.

Каждые 10 дней при проведении ЕТО ПА также производится контроль:

• плотность электролита;
• давление в колёсах;
• уровень затяжения колёсных гаек.

Техническое обслуживание на пожаре и АСР

В этом случае обеспечивается 100% функционирование ПА во время тушения пожара и при аварийно-спасательных работах. Перечень необходимых проверок для ПА общего применения:

• безопасное удаление от пожара;
• отсутствие перегибов рукавов и всасывающих сопел;
• смазка уплотняющих элементов насоса каждые 60 минут;
• отсутствие протечек – в двигателе, насосе, КПП, КОМ;
• нагрев охлаждающей жидкости;
• давление масла в моторе;
• показания КИП;
• очистка пенообразователя и каналов от остатков ВМП;
• заполнение резервуара воды после завершения тушения;
• откачка воды из насоса и системы подачи;
• ход – сцепление, КПП, мосты, руль, тормоза.

В случае выявления дефектов, не требующих остановку подачи воды и ВМП, их устраняет водитель. В более сложных ситуациях – в пожарной части. Непосредственно во время тушения возгорания, старший расчёта и водитель, обязаны выполнять следующее:

• Грамотная прокладка рукавов – отсутствие изгибов, недопущение попадания в химические вещества, защита от наезда транспорта, утепление и отогрев в зимний период.
• Всасывающая сетка или гидроэлеватор – отсутствие засоров и ила.
• Гидрант – плотное соединение сальников.
• Рукавные задержки – отсутствие острых элементов и конструкций, способных нанести вред петлям.
• Трёхколенная лестница – полная фиксация ступеней колен.
• Спасательная верёвка – отсутствие веществ, способных причинить вред.

Первое техническое обслуживание

Комплекс мероприятий, проводимых с целью снижения скорости изнашивания основных элементов, посредством обнаружения неисправностей и последующего выполнения определённых видов работ. ТО-1 производится:

• основные ПА – 1 500 км пробега или ежемесячно;
• специальные ПА – 1 000 км пробега или ежемесячно.

Учитывается общий пробег – сумма показателя спидометра и приведённого пробега. Приведённый – функционирование двигателя для работы специальных устройств, 60 минут работы – это 50 км пробега. Общий план ТО-1 на год создаётся техслужбой ТПО.

ТО-1 производится в пожарной части, на отдельном посту технического обслуживания. Участие в нём принимает личный состав и водитель транспортного средства. Срок, установленный на весь комплекс, составляет не более 2 суток. В комплекс проверок включаются ЕТО и следующие пункты:

• Крепление каждого специального оборудования на автомобиле.
• Исправность механизмов и величина зазоров между регулируемыми деталями.
• Смазка элементов.
• Прочистка фильтров.
• Функционирование осветительных приборов и сигналов.
• Работа насоса и всех коммуникаций.

При проведении ТО-1 возможно выполнение текущего ремонта – сварочные работы, замена дисков сцепления и так далее. Каждому из участников обслуживания отводятся определённые участки для проверки:

• Старший водитель – подготовка места проведения, оборудования и материалов, контроль проведения, техника безопасности. Осмотр кабины и кузова, а также отсеков на отсутствие неисправностей и деформаций. После завершения работ выполняет проверку функционирования основных агрегатов и приборов, ходовые качества ПА, работу насоса и пенообразователя.
• Водитель 1 смены – проверка двигателя, электроники, охлаждения и смазка необходимых деталей. Сливает отстой из бака для горючего и фильтров очистки, удаляет остатки электролита и загрязнения с аккумулятора.
• Водитель 2 смены – исправность сцепления, элементов управления и ходовой части. Самостоятельно регулирует тормозную систему, удаляет конденсат из тормозной пневматики, очищает фильтр тормозного усилителя.
• Водитель 3 смены – насосный агрегат. Снятие, полная разборка, удаление загрязнений, смазка элементов, сборка и установка на исходное место.
• Водитель 4 смены – ходовая часть, элементы крепления кузова и оперения. При необходимости осуществляет покраску небольших участков, очищает протектор шин, прочищает КПП и мосты.
• Личный состав – пожарно-техническое вооружение, связь и освещение.

Каждый участник ТО-1 оставляет свою подпись в журнале проверок и впоследствии несёт за них ответственность.

Второе техническое обслуживание

Аналогично ТО-1 необходимо для контроля над техническим состоянием и для выявления неисправностей основных элементов. Все работы направлены на раннее обнаружение и предупреждение крупных поломок, исправное функционирование агрегатов, экономии ТЭР, уменьшения негативного влияния на природу. Периодичность ТО-2:

• основные ПА – 7 000 км пробега или ежегодно;
• специальные ПА – 5 000 км пробега или ежегодно.

ТО-2 может проводиться в Пожарно-Техническом Центре (ПТЦ) или на посту ТО в пожарной части. Включает в себя полный комплект ТО-1, и также более углублённое тестирование агрегатов и систем:

• кабина, рама, кузов, колёса, подвеска, оперение;
• двигатель;
• сцепление;
• коробка переключения передач;
• спидометр;
• карданная передача;
• задний и передний мост, рулевое управление;
• тормоз;
• аккумулятор, генератор;
• зажигание;
• свет и сигналы.

При проведении ТО-2 дополнительно осматривается специальное оборудование:

• резервуар для воды и ВМП;
• насос – функционирование, управление, КИП;
• места для пожарного расчёта;
• подогрев резервуара;
• охлаждение двигателя;
• смазка агрегатов, связанных с пожарной техникой;

В случае необходимости, сюда включается текущий ремонт. На все этапы ТО-2 выделяется 2 дня для основных ПА, 3 дня для специальных и 5 дней для крупной техники – АЦЛ и АЦПК выше 30 м, большегрузных шасси. Если срок эксплуатации транспортного средства составляет от 10 лет, то на него также выделяют 5 дней.

Сезонное техническое обслуживание

Пожарный автомобиль полностью подготавливается к работе в определённый период – зима или лето. Обслуживание выполняется 1 раз в полгода и обычно совмещается с ТО-1 и ТО-2 в следующих периодах – 15.03-15.05, 15.09-15.11. Основные работы:

• прочистка охлаждающего контура;
• тестирование функционирования кранов и слива тормозной системы и питания;
• смена смазки в основных агрегатах;
• тестирование карбюратора, насоса топлива;
• прочистка бака горючего;
• стендовая проверка аккумулятора.

Техническое обслуживание при хранении техники

В этом случае руководствуются инструкциями по эксплуатации от производителя, в которых указываются нормы и необходимые работы. В общих случаях проводятся:

• внешний осмотр состояния основных элементов кузова и рамы;
• очистка от загрязнений;
• проверка защитных покрытий, а при необходимости – их нанесение;
• проверка герметичности.

Порядок планирования ТО

Для технического обслуживания составляется специальный график с указанием дней для каждой отдельной единицы техники. ТО-2 на год разрабатывается отделом ПТ, проходит согласование с отделом службы и подготовки, утверждается начальником УГПС, ОГПС. ТО-1 на год разрабатывается начальником ТС, проходит согласование со службой пожаротушения, утверждается начальником гарнизона. В некоторых случаях допускается составление единого плана для обоих видов технического обслуживания.

Порядок планирования ремонтов

Разработкой графика занимается отдел ПТ УГПС, ОГПС. В нём прописывается число ремонтов на год, а также трудозатраты. Утверждается начальником УГПС, ОГПС. Разрешено составлять один график для ТО и для ремонта.

Меры безопасности при ТО и ремонте АЦ и насосно-рукавных автомобилей

Для проведения технического обслуживания подготавливается специальный пост, либо хорошо вентилируемое помещение. В нём предусматривается смотровая канава с металлическими или ЖБ ребордами и щитами. Также в ней присутствует обогрев на зимний период. Помещение снабжается системой отвода газов, с возможностью подключения к выхлопной системе ПА.

Категорически запрещено:

• самостоятельная модификация рабочего инструмента;
• снятие колёс при помощи кувалды, наезда автомобиля и других нетехнических методов;
• вести работу с трансмиссией при заведённом автомобиле;
• осуществлять любые работы со станками без заземления;
• пользоваться электрическим оборудованием с нарушениями в изоляции или без заземления;
• работать на автомобиле, находящемся в подвешенном состоянии, на домкратах и т. д.;
• использовать посторонние предметы в качестве подкладки под вывешенный ПА;
• работать с подвешенным ПА без подставки упоров;
• выполнять проверку систем при включённом двигателе, где это не требуется;
• преграждать проходы, подходы к источникам воды, пожарному оборудованию, рабочему инвентарю;
• оставлять открытыми баки для горючего;
• использовать легковоспламеняющиеся и горючие жидкости для промывки элементов;
• держать ЛВЖ и ГЖ, которые не требуются для ТО, и оставлять их в открытом виде.

Виды ремонтов

Несмотря на периодическое ТО, вероятность повреждения остаётся всегда, так как пожарная техника постоянно сталкивается с экстремальными ситуациями. В связи с этим остаётся необходимость в ремонтных работах. К тому же, после превышения пробега для определённого типа ПА, допускается его использование, при условии качественного ремонта.

Ремонт производится только после полной диагностики пожарного автомобиля и установления неисправностей. Существует 3 вида восстановительных работ:

• текущий;
• средний;
• капитальный.

Текущий ремонт (ТР)

Необходим для поддержания работоспособности пожарного автомобиля, посредством установки новых агрегатов или восстановления уже имеющихся, но не более 1 базового. Помимо этого, производятся:

• регулировка отдельных элементов;
• улучшение крепёжа;
• сварка;
• слесарные работы;
• механические работы.

Текущий ремонт допускает лишь частичную разборку агрегатов, замену его части или её восстановление, опять же, за исключением основных. Необходимость в починке может быть выявлена во время прохождения контрольного осмотра, либо по непосредственному сообщению водителя.

Средний ремонт (СР)

В этом случае допускается замена целого ряда агрегатов, но если они являются основными, то не более 4 штук. Сюда может входить двигатель, которому требуется капитальный ремонт, и полная покраска кузовной части. В результате этих действий обеспечивается правильное функционирование пожарного автомобиля.

Капитальный ремонт (КР)

Наиболее комплексный подход, при котором допускается полная разборка любой детали, или их замена. Причиной для производства капитального ремонта может служить выявление необходимости в полном ремонте следующих элементов:

• кузов;
• кабина;
• резервуар;
• насос;
• более 2 элементов шасси.

В состав комиссии, которая определяет тип ремонта и срочность его проведения входят:

• члены технической службы гарнизона;
• начальник подразделения;
• отделы технической службы;
• старший водитель;
• прикреплённый водитель из части, откуда прибывает ПА.

После проведения ремонта, автомобиль проходит испытание в специальном посту – проезд 2-4 км. Перед тем, как ПА будет возвращена обратно на дежурство, она проходит обкатку на протяжении 400 км после КР и 150 км по СР. Все выполненные работы заносятся в формуляр и подписываются начальником отдела технической службы, который и несёт за них ответственность, а также печатью.

Нормы потребления топлива

Они были введены МЧС России, чтобы обеспечить постоянное наличие и контроль над использованием горючего. Есть 2 вида учёта его потребления:

• массовое выражение (кг, тонн) – планирование и поступление в подразделения;
• объёмное (литры) – расход в подразделениях, кроме консистентных смазок.

Для современных ПА существуют 3 типа норм:

• работа двигателя при полной нагрузке на каждые 100 км;
• работа агрегатов в стационарном режиме;
• работа двигателя без нагрузки.

Полный перечень норм расхода топлива представлен в приложении №7 к приказу МВД №549 от 20.12.93 г. Они являются базовыми, то есть используются в качестве основы при расчётах, но дополнительно к ним могут применяться и различные коэффициенты увеличения:

• Наличие прицепа. Бензин — +2 л на 1 тонну веса прицепа, а дизель — +1.3 л.
• Климатический регион. Южный – до 5%, средний – до 10%, северный – до 15%, крайний северный – до 20%.
• Горная местность. Высота над уровнем моря 500-1500 м — +5%, 1501-2000 м — +10%, 2001-3000 м – 15%, 3000 м и более — +20%.
• В пунктах с более 1 млн. жителей – до 10%.
• Пробег 1 000 км после капитального ремонта – до 10%.
• Полевые условия и лес – до 20%, в период снегов или при наличии песка – до 35%.

Существует коэффициент понижения, если ПА эксплуатируется за чертой города на дорогах с улучшенным покрытием – до 15%. В случае, если требуется применить несколько надбавок, то берётся их итоговая сумма. Расчёт расхода производится водителем каждый раз после выезда, с учётом конкретных условий, с которыми он столкнулся.

периодичность, состав работ и общие рекомендации

• 26 Июля 2017

ТО грузовых автомобилей: периодичность, состав работ и общие рекомендации

Каждому грузовому автомобилю требуется периодическое техническое обслуживание. Это ряд процедур, целью которых служит обеспечение стабильной работы и высокого качества всех элементов транспортного средства. Регулярное ТО особенно необходимо и для грузовых автомобилей, которые непрерывно подвергаются значительным нагрузкам. Отсутствие своевременного осмотра и ремонта является основной причиной снижения работоспособности грузовика. Это важное мероприятие позволяет эффективно использовать машину, снизить расходы на его эксплуатацию и ремонт.

Техническое обслуживание грузовых автомобилей, по сравнению с другими видами транспортных средств, обладает своими особенностями, с которыми должен быть ознакомлен каждый владелец. Марка, модель и производитель автомобиля не важны – техническое обслуживание одинаково необходимо как отечественным, так и иностранным грузовикам. Ниже речь пойдет об этапах и особенностях ТО без привязки к виду и модели транспортного средства.

Регламент проведения ТО грузовых автомобилей

Многие владельцы автомобилей не предполагают, что требования к срокам и другим аспектам технического обслуживания транспортных средств зависят не от производителей и поставщиков. Эти правила определяются регламентом государственного стандарта ГОСТ 21624-81, который носит название «Система технического обслуживания и ремонта автомобильной техники. Требования к эксплуатационной технологичности и ремонтопригодности изделий». Этот документ устанавливает сроки и периодичность проведения технического обслуживания, содержит список правил и требований к производству и ремонту автомобильной техники.

Стоит отметить, что автопроизводители также устанавливают собственный период и порядок проведения технического обслуживания. Однако наблюдения показывают, что государственный стандарт оптимально отражает текущее положение дел, и регламентированные им сроки проведения и правила ТО во многом аналогичны требованиям производителей.

Периодичность планового ТО

Государственный стандарт описывает три разновидности технического обслуживания автомобилей:

• ЕО — ежедневное обслуживание;
• ТО -1 – первичное техническое обслуживание;
• ТО -2 – повторное (второе) техническое обслуживание.

ГОСТ содержит требования и к периодичности регламентного ТО (межсервисного интервала). Она зависит от пробега грузового автомобиля и измеряется в пройденных километрах. Различные виды ТО требуются на следующих этапах эксплуатации:

• Ежедневное обслуживание, исходя из названия, необходимо проводить один раз в сутки;
• Первое ТО осуществляется после 4000 пройденных километров;
• Второе техническое обслуживание происходит, когда пробег грузового авто достигает 16 000 километров.

В ГОСТ не указаны сроки проведения обслуживания, которое должно осуществляться во время обкатки транспортного средства. Эти требования устанавливает производитель. В большинстве случаев обкатка грузовых автомобилей составляет около 1000 километров. Многие производители по достижению этого значения рекомендуют заменить моторное и трансмиссионное масло. Несмотря на то, что выполнять первое техническое обслуживание следует при пробеге от 4000 километров, проводить процедуру можно и раньше, если автовладелец не уверен в полном соблюдении установленных правил эксплуатации. Это поможет сохранить ресурс двигателя и трансмиссии, снижение которого ведет к существенным проблемам и финансовым затратам при последующем использовании транспортного средства. Для большей уверенности рекомендуется осуществлять часть работ по обслуживанию при пробеге от 1000 до 1500 километров.

В ГОСТ не указан и еще один вид технического обслуживания, который имеет место на территории России – сезонное ТО (СТО). Оно выполняется каждые полгода в начале весны и в конце лета. Целью данной процедуры служит подготовка транспортного средства к предстоящим изменениям климата, связанным со сменой сезона.

Есть и исключения из общих требований. Например, большинство современных моделей грузового транспорта от европейских и американских производителей, в числе которых и распространенные на территории РФ автомобили марки Iveco, характеризуются увеличенным межсервисным интервалом. Он может достигать 60 000 километров. Речь идет о втором техническом обслуживании (ТО-2), которое предполагает замену моторного масла. Этот факт не противоречит правилам государственного стандарта, так как регламентированный им пробег между ТО-2 не имеет верхней границы (указан только минимальный период).

Крупногабаритные грузовые автомобили и магистральные тягачи имеют межсервисный интервал до 100 тысяч километров. Но стоит учесть, что такое значение установлено только для эксплуатации транспорта в европейских странах. В России присутствует множество негативных факторов, ускоряющих износ двигателя и других механизмов автомобиля, среди которых низкое качество топлива и неприемлемое состояние дорог. Если для описанного выше транспорта руководствоваться европейскими нормами, то существует вероятность, что грузовик выйдет из строя прежде, чем достигнет следующего технического обслуживания или потребует значительных расходов на ремонт.

Так с каким же интервалом целесообразнее выполнять ТО грузового автомобиля? Ответ на этот вопрос кроется во множестве факторов, но в большинстве случаев зависит от возраста. Если транспортное средство приобретено недавно и ещё находится в пределах гарантийного срока, то процедуру нужно проводить согласно требованиям дилера. Для автомобилей, которые находятся в эксплуатации уже продолжительный период, межсервисный интервал определяют сами владельцы. В этом случае рекомендуется следовать срокам, указанным производителем или рекомендациям ГОСТ.

Примерный состав работ при ЕО, ТО-1, ТО-2 и СТО

Список процедур, входящих в состав технического обслуживания, зависит от пробега автомобиля:

• Ежедневное обслуживание. При ЕО выполняется осмотр транспортного средства на наличие внешних дефектов отдельных элементов, тестируется работоспособность системы торможения, целостность приборов освещения и прочих механизмов, определяется давление в шинах. Ежедневное обслуживание предполагает мойку автомобиля и его дозаправку в случае необходимости. Другими словами, целью ЕО является обеспечение работоспособности грузового транспорта для текущего рейса.
• Первое техническое обслуживание. ТО-1 включает в себя проверку уровня моторного и трансмиссионного масла, антифриза и других жидкостей в системе. Происходит регулировка различных механизмов автомобиля – рулевого управления, сцепления, свободного хода педалей. Во время первого технического обслуживания производится смазка главных узлов и агрегатов. Смазочные работы осуществляются в соответствии с картой, которая должна находиться у владельца автомобиля или в сервисе официального поставщика или производителя.
• Второе техническое обслуживание. При ТО-2 выполняются аналогичные предыдущему пункту процедуры и ряд дополнительных мероприятий. Во-первых, осуществляется замена моторного масла. Зачастую именно при втором техническом обслуживании разбираются и ремонтируются некоторые важные узлы, которые при ТО-1 лишь проверялись и смазывались. В большинстве случаев указанный для конкретного грузового автомобиля межсервисный интервал аналогичен периоду между проведением второго ТО.
• Сезонное техническое обслуживание. Список работ, входящих в СТО, зависит от сезона проведения процедуры. В начале осени грузовой автомобиль подготавливается к эксплуатации в зимнее время. Для этого в систему охлаждения заливается антифриз, а в бачок омывателя – незамерзающая жидкость. В некоторых случаях масло в двигателе заменяется на аналогичное, но с пониженным показателем вязкости. В обязательном порядке проверяется и регулируется плотность электролита аккумуляторов. Перед наступлением морозов следует удалить конденсат из ресиверов пневматической системы и заменить осушители. При отрицательной температуре сливать конденсат рекомендуется 1-2 раза в неделю. В начале весны список работ по СТО заметно меньше, так как требования к условиям эксплуатации в теплое время года ниже, и большинство грузовых автомобилей отлично к ним приспособлены.

В течение года собственник грузового автомобиля проходит несколько видов технического обслуживания. Как показывает практика, среднее значение годового пробега грузовых транспортных средств в России находится в рамках от 40 000 (при оптимальной эксплуатации) до 250 000 километров (при интенсивном использовании без простоев). Судя по этим данным, грузовикам требуется 2-3 раза в год проходить ТО-2, что влечет за собой значительные финансовые расходы. Но избежать этого нельзя – без своевременного технического обслуживания транспортное средство быстро выработает ресурс и будет нуждаться в серьезном и более дорогом ремонте.

Вернуться к списку статей

Поделиться ссылкой:

Техническое обслуживание автомобиля. ТО-1, ТО-2. Запчасти для ТО. Плановое техническое обслуживание автомобиля

Плановое техническое обслуживание Вашего автомобиля необходимо производить для обеспечения надёжной и безопасной его эксплуатации. Своевременное техническое обслуживание способствует выявлению имеющихся неисправностей, значительно снижает Ваши затраты на топливо, а так же продлевает срок службы автомобиля. Это приводит к значительной экономии Ваших денежных средств и времени

Техническое обслуживание автомобиля — это комплекс мер, направленных на поддержание транспортного средства в исправном состоянии и соответствующем внешнем виде, а так же на выявление и устранение возможных скрытых неисправностей. Техническая исправность автомобиля подразумевает под собой максимально возможный уровень безопасности, экономичности и надежности. Техническое обслуживание, в отличие от ремонта, носит профилактический характер. Чтобы уделить немного внимания своему автомобилю не обязательно ждать пока случится поломка.

Необходимость в проведении технического обслуживания обусловлена в первую очередь элементарными законами физики. Во время эксплуатации автомобиля происходит его износ. Каждая поездка в техническом смысле представляет собой вибрацию, перегрузки; автомобиль подвергается воздействию влаги, воздуха, температуры и многих других факторов. С момента, когда машина тронулась с места, все детали находятся в состоянии трения, и это неизбежно влечет за собой некоторую деформацию (изменение размеров, формы). Даже при самой низкой интенсивности использования, на идеально ровном дорожном покрытии, рано или поздно техническое состояние любого автомобиля изменяется в худшую сторону.

Выделяется четыре основных вида технического обслуживания автомобилей:

ежедневное обслуживание (ЕО)

первое техническое обслуживание — ТО-1

второе техническое обслуживание — ТО-2

сезонное обслуживание (СО)

Ежедневное обслуживание подразумевает под собой контроль состояния следующих агрегатов: спидометр, датчики, тормозная система, система рулевого управления, фары и сигнализация. Проверка уровня масла, топлива, охлаждающей и тормозной жидкостей так же относится к ежедневным обязанностям автомобилиста. Не стоит забывать про регулярную мойку и поддержание чистоты в салоне.

Перед каждой поездкой рекомендуем проверить:

общее состояние автомобиля

состояние кузова

положение зеркал

состояние номерных знаков

состояние электрооборудования

рулевую систему

работу датчиков.

ТО-1 включает в себя все работы связанные с ЕО плюс:

выполнение крепежных работ

очистку

смазку

контроль

диагностику

регулировку оборудования

Основная цель первого технического обслуживания ТО-1 – предотвращение случайных поломок, которые могут вывести из строя транспортное средство, увеличить расход топлива и смазочных материалов, или повысить уровень загрязнения окружающей среды.

Второе техническое обслуживание ТО-2, по сути, преследует те же цели, что и ЕО или ТО-1. Основное отличие заключается в сложности и объемах работ. Крепежные, смазочные, диагностические и регулировочные работы, в данном случае, проводятся со снятием некоторых деталей. Проверка и обслуживание составных частей производится с помощью специального оборудования.

Сезонное обслуживание представляет собой подготовку транспортного средства к эксплуатации в тот или иной сезон. Для нашего климата процедура СО является обязательной, и проводится не реже двух раз в году. С наступлением заморозков все увеличивается печальная статистика жертв гололеда и собственной глупости. В преддверии первых морозов необходимо «переобуть» свой автомобиль в зимнюю резину, Соответственно, в теплое время зимняя резина уступает место летней резине. Так же необходимо осуществить: замену масла в двигателе на летние/зимние сорта (в соответствии с сезоном), контроль работы системы отопления/кондиционирования салона — заправка автокондиционера

Несколько слов о регламенте проведения ТО.

Прежде всего, хотелось бы развеять миф о том, что регламент технического обслуживания составляется рекламщиками, маркетологами, и прочими нехорошими специалистами. Регламент ТО1 и ТО2 – это в первую очередь рекомендации инженеров завода-изготовителя транспортного средства! Рекомендации относительно надежности Вашего автомобиля и, что самое главное, относительно безопасности Вашей жизни. Периодичность, регламент и порядок проведения технического обслуживания будут указаны в сервисной книжке, которая является одним из обязательных документов к любому транспортному средству.

Периодичность тех или иных работ может определяться:

временным интервалом

временем и пробегом

километрами пробега

Первое техническое обслуживание автомобилей (ТО-1) проводится каждые 10000 километров пробега и подразумевает проведение технического обслуживания в следующем объеме:

Выполнение работ в рамках ЕО.

1. Диагностика ходовой части, тормозной системы

2. Визуальный осмотр различных систем автомобиля на предмет проверки их целостности и работоспособности

3. Проверка уровня технических жидкостей, долив при необходимости

4. Проверка состояния шин и давления воздуха в них, подкачка воздуха до нормы, балансировка

5. Очистка аккумуляторной батареи от грязи, проверка уровня заряженности АКБ

6. Смазка петель замков, дверей и капота

7. Контроль состояния свечей зажигания , при необходимости замена

8. Замена фильтрующего элемента в воздушном фильтре

9. Замена моторного масла и масляного фильтра

10.Проверка развала-схождения, при необходимости регулировка

Второе техническое обслуживание автомобилей (ТО-2) проводится каждые 30000 километров пробега предполагает:

1. Выполнение работ, предусмотренных ЕО

2. Выполнение работ, предусмотренных регламентом ТО-1

3. Контроль состояния приводных ремней

4. Химическая чистка топливной системы

5. Замена свечей зажигания, воздушного, салонного и топливного фильтров

6. Замена тормозной жидкости

7. Замена жидкости гидроусилителя руля

8. Замена технических жидкостей в узлах и агрегатах трансмиссии

9. Контроль уровня и состояния антифриза

10.По истечении пробега 100 000 км. Производят замену ремня привода ГРМ.

Качественное и полное соблюдение регламента технического обслуживания — гарант надежности автомобиля, и безопасности водителя и пассажиров!

Вернуться назад

О видах технического обслуживания автомобиля и ремонта

О видах технического обслуживания автомобиля и ремонта

Планово-предупредительная система ремонта и технического обслуживания автомобилей, принятая в нашей стране означает, что ремонт автомобиля осуществляется по потребности, а техническое обслуживание — по плану. Принципиальные основы планово-предупредительной системы технического обслуживания и ремонта автомобилей установлены в «Положении о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта» (утв. Минавтотрансом РСФСР 20.09.84).

Техническое обслуживание включает следующие виды работ:

• уборочно-моечные;
• контрольно-диагностические;
• крепежные;
• смазочные;
• заправочные;
• регулировочные;
• электротехнические;
• другие работы, выполняемые, в основном, без разборки агрегатов и снятия с автомобиля отдельных узлов и механизмов.

Если во время технического обслуживания нет возможности убедиться в полной исправности отдельных узлов или механизмов, то их следует снимать с автомобиля для диагностики на специальных стендах и приборах.

Техническое обслуживание подразделяется на следующие виды, по периодичности, перечню и трудоемкости выполняемых работ:

• ежедневное обслуживание (ЕО);
• первое техническое обслуживание (ТО-1);
• второе техническое обслуживание (ТО-2);
• сезонное обслуживание (СО).

Каждый вид технического обслуживания (ТО) включает строго установленный перечень работ или номенклатуру операций. Эти операции делятся на две части:

• контрольная, являющаяся обязательной операцией;
• исполнительская выполняется по потребности.

Для получения полной информации о техническом состоянии автомобиля проводится диагностика, которая является частью технологического процесса ТО.

Ежедневное техническое обслуживание

Выполняется ежедневно в межсменное время, когда автомобиль возвращается с линии и включает:

• контрольно-осмотровые работы механизмов и систем, отвечающих за безопасность движения, кузова, кабины, приборов освещения;
• уборочномоечные и сушильнообтирочные операции;
• дозаправка автомобиля топливом, маслом, сжатым воздухом и охлаждающей жидкостью;
• мойка автомобиля, осуществляющаяся по потребности в зависимости от погодных, климатических условий и санитарных требований, а также от требований, предъявляемых к внешнему виду автомобиля.

Первое техническое обслуживание

ТО-1 заключается в выполнении в полном объеме:

• наружного технического осмотра всего автомобиля
• контрольно-диагностических, крепежных, регулировочных, смазочных, электротехнических и заправочных работ с проверкой работы двигателя, рулевого управления, тормозов и других механизмов.

Для диагностирования механизмов и систем, обеспечивающих безопасность движения автомобиля, служит комплекс диагностических работ (Д-1), который выполняется при или перед ТО-1.

ТО-1 проводится периодически через установленные интервалы по пробегу и должно обеспечить безотказную работу агрегатов, механизмов и систем автомобиля в пределах установленной периодичности.

Для обеспечения информацией о состоянии автомобиля станции, на которой будет проводиться ТО-2, за один-два дня проводится углубленное диагностирование (Д-2), и при обнаружении большого объема работ автомобиль перенаправляется в зону текущего ремонта.

Второе техническое обслуживание

ТО-2 проводится с выводом автомобиля из эксплуатации на 1-2 дня и включает выполнение в установленном объеме крепежных, регулировочных, смазочных и других работ, а также проверку действия агрегатов, механизмов и приборов в процессе работы.

Как уже говорилось выше, диагностирование Д-1 предназначается главным образом для определения технического состояния агрегатов, узлов, систем автомобиля, обеспечивающих безопасность движения. Для диагностики Д-1 механизмов, обеспечивающих безопасность движения, требуются быстродействующие автоматизированные средства для диагностирования тормозных механизмов и рулевого управления.

Перед и в процессе Д-2 проводятся необходимые подготовительные работы в соответствии с принятой технологией диагностирования, как например: подкачка шин, установка автомобиля на стенд, присоединение датчиков, прогрев двигателя и других агрегатов до рабочей температуры и т.д.

Для диагностирования автомобиля в целом и его агрегатов необходимы стенды с беговыми барабанами для определение мощностных и экономических показателей, состояния систем и агрегатов, а также условия диагностирования, максимально приближающие их к условиям работы автомобиля. Для совмещенной диагностики технического обслуживания с ремонтом должны использоваться передвижные и переносные диагностические средства и приборы.

Сезонное техническое обслуживание

СО проводится 2 раза в год и является подготовкой подвижного состава к эксплуатации в холодное и теплое времена года. Отдельно СО рекомендуется проводить для подвижного состава, работающего в зоне холодного климата. Для остальных климатических зон СО совмещается с ТО-2 при соответствующем увеличении трудоемкости основного вида обслуживания.

Ремонт автомобиля

Согласно положению существует два вида ремонта автомобилей, агрегатов, узлов:

• текущий ремонт (ТР), выполняемый в автотранспортных предприятиях;
• капитальный ремонт (КР), выполняемый на специализированных предприятиях.

Текущий ремонт

ТР проводится на станциях технического обслуживания и заключается в устранении небольших неисправностей и отказов в работе автомобиля. Это позволяет закрыть все проблемы, согласно нормам пробега автомобиля до капитального ремонта.

Диагностирование при текущем ремонте проводится для выявления отказа или неисправности и нахождения наилучшего способа их устранения, например, на месте, со снятием узла или агрегатов с их полной или частичной разборкой, а также регулировкой. Текущий ремонт заключается в разборке, сборке, проведении слесарных, сварочных и других работ, а также замены деталей в агрегатах (кроме базовых) и отдельных узлов и агрегатов в автомобиле, требующих текущего или капитального ремонта.

При текущем ремонте агрегаты и узлы на автомобиле меняют только в том случае, если время ремонта агрегата или узла превышает время, необходимое для его замены.

Капитальный ремонт

КР автомобилей, агрегатов и узлов выполняется на специализированных ремонтных предприятиях, заводах, мастерских. Он предусматривает восстановление работоспособности автомобилей и агрегатов до следующего капитального ремонта. Списание автомобилей происходит при 80% от норм пробега для новых автомобилей и агрегатов.

Во время капитального ремонта автомобиля или агрегата выполняется его полная разборка на узлы и детали, которые затем ремонтируют или заменяют. После замены всех деталей агрегаты собирают, испытывают и направляют на сборку автомобиля. Обезличенный метод ремонта предполагает, что автомобиль собирают из ранее отремонтированных агрегатов. n = \mathbf 1_\Bbb Q(x)$$ 92$.

$\textbf{Предложение:}$ $g$ имеют (минимальный) период $\frac{T}{2}$ тогда и только тогда, когда $f(x+\frac{T}{2})=\pm f( x)$

$\textbf{Доказательство:}$ Предоставляется читателю.

$\endgroup$

4

Твой ответ

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Периодическая функция — определение, формула, свойства, график, примеры

Периодическая функция — это функция, которая повторяется через равные промежутки времени. Период функции — важная характеристика периодических функций, помогающая определить функцию. А периодическая функция y = f(x), имеющая период P, может быть представлена ​​в виде f(X + P) = f(X).

Давайте узнаем больше о периодической функции, свойствах периодических функций и примерах периодических функций.

1.	Что такое периодическая функция?
2.	Периоды некоторых важных периодических функций
3.	Свойства периодических функций
4.	Некоторые важные функции периода
4.	Примеры периодической функции
5.	Практические вопросы
6.	Часто задаваемые вопросы о периодической функции

Что такое периодическая функция?

Функция y=f(x) называется периодической, если существует положительное действительное число P такое, что f(x + P) = f(x), для всех x принадлежит действительным числам. Наименьшее значение положительного действительного числа P называется фундаментальным периодом функции. Этот основной период функции также называют периодом функции, на котором функция повторяется.

f(x + P) = f(x)

Функция синуса является периодической функцией с периодом 2π. Sin(2π + x) = Sinx.

Ниже приведены графики некоторых периодических функций. График каждой из перечисленных ниже периодических функций имеет трансляционную симметрию.

Периоды некоторых важных периодических функций

Период функции помогает нам узнать интервал, после которого диапазон периодической функции повторяется. Область определения периодической функции f(x) включает действительные числовые значения x, диапазон периодической функции представляет собой ограниченный набор значений в пределах интервала. Длина этого повторяющегося интервала или интервал, после которого повторяется диапазон функции, называется периодом периодической функции.

Период некоторых важных периодических функций следующий.

• Период Sinx и Cosx равен 2π.
• Период Tanx и Cotx равен π.
• Период Secx и Cosecx равен 2π.

Свойства периодических функций

Следующие свойства полезны для более глубокого понимания концепции периодической функции.

• График периодической функции симметричен и повторяется вдоль горизонтальной оси.
• Область определения периодической функции включает все действительные числовые значения, а диапазон периодической функции определяется для фиксированного интервала.
• Период периодической функции, относительно которого период повторяется, равен константе во всем диапазоне функции.
• Если f(x) — периодическая функция с периодом P, то 1/f(x) также будет периодической функцией с тем же фундаментальным периодом P.
• Если f(x) периодическая функция с периодом P, то f(ax + b) также периодическая функция с периодом P/|a|.
• Если f(x) — периодическая функция с периодом P, то af(x) + b — также периодическая функция с периодом P.

Некоторые важные периодические функции

Ниже перечислены некоторые расширенные периодические функции, которые можно изучить подробнее.

Формула Эйлера: Формула комплексного числа e ^ix = Coskx + iSinkx состоит из функций косинуса и синуса, которые являются периодическими функциями. Здесь эти две функции являются периодическими, а формула Эйлера представляет периодическую функцию и имеет период 2π/k.

Эллиптические функции Яккоби: График этих функций имеет форму эллипса, а не круга, который часто встречается у тригонометрических функций. Эти эллиптические формы возникают из-за совместного участия двух переменных, таких как амплитуда и скорость движущегося тела или температура и вязкость вещества. Эти функции обычно используются при описании движения маятника.

Ряд Фурье: Ряд Фурье представляет собой суперпозицию различных периодических рядов волновой функции, образующую сложную периодическую функцию. Обычно он состоит из функций синуса и косинуса, и суммирование этих волновых функций осуществляется путем присвоения этим рядам соответствующих весовых составляющих. Ряд Фурье имеет приложения для представления тепловых волн, анализа вибрации, квантовой механики, электротехники, обработки сигналов, обработки изображений.

Связанные темы

Следующие темы помогают лучше понять периодические функции.

• Отношения и функции
• Типы функций
• Тригонометрические функции
• Логарифмические функции
• Сигнум Функция
• Ряд Фурье Формула

Часто задаваемые вопросы о периодической функции

Что такое периодическая функция в математике?

Функция y = f(x) называется периодической функцией , если существует положительное действительное число P такое, что f(x + P) = f(x), для всех x принадлежит действительным числам. Наименьшее значение положительного действительного числа P называется фундаментальным периодом функции. Этот основной период функции также называют периодом функции, на котором функция повторяется. f(x + P) = f(x)

Как узнать, является ли функция периодической функцией?

Функция может быть идентифицирована как периодическая функция, если диапазон функции повторяется через равные промежутки времени, и функция имеет вид f(X + P) = F(X).

Что такое формула периодической функции?

Формула периодической функции: f(X + P) = F(x). Здесь функция повторяется для разных доменов.

Каковы примеры периодической функции?

Примерами периодических функций являются тригонометрические функции, обратные тригонометрические функции, гиперболические функции и все функции, которые представляют периодические или круговые движения в физике.

Что такое период в периодической функции?

Период периодической функции — это интервал, после которого диапазон функции повторяется. Периодическая функция f(x + p) = f(x) имеет такое же значение диапазона для более высоких значений домена.

Что такое фазовый сдвиг периодической функции?

Фазовый сдвиг периодической функции представляет собой изменение значений диапазона через равные промежутки времени. Примером фазовых сдвигов являются сдвиги положительных значений диапазона к отрицательным значениям после фазового сдвига. Сдвиг фазы обычно составляет половину периода периодической функции. Для периодической функции синуса диапазон равен 2π, а фазовый сдвиг диапазона происходит после интервала π.

Каков диапазон периодической функции?

Диапазон периодической функции ограничен набором значений, которые повторяются для разных значений домена. Диапазон периодической функции одинаков даже для более высоких значений домена.

Латентная периодичность-2 в геноме коронавируса SARS-CoV-2: эволюционные последствия

• Список журналов
• Коллекция Elsevier для чрезвычайных ситуаций в области общественного здравоохранения
• PMC7835100

J Theor Biol. 2021 21 апр; 515: 110604.

Опубликовано в Интернете 26 января 2021 г. doi: 10.1016/j.jtbi.2021.110604

Информация об авторе Примечания к статье Информация об авторских правах и лицензии Отказ от ответственности в связи с 2019 г.новый коронавирус (SARS-COV-2, ранее 2019-nCoV) представляет серьезную угрозу для здоровья населения и экономики. Геном SARS-CoV-2 был секвенирован и структурно аннотирован, но мало что известно о внутренней организации и эволюции генома. С этой целью мы представляем математический метод для геномного спектра, своего рода штрих-кода, SARS-CoV-2 и обычных коронавирусов человека. Геномный спектр построен в соответствии с периодическим распределением нуклеотидов и поэтому отражает уникальные характеристики генома. Результаты показывают, что коронавирус SARS-CoV-2 демонстрирует преобладающие области латентной периодичности-2 неструктурных белков 3, 4, 5 и 6. Дальнейший анализ областей латентной периодичности-2 предполагает, что дисбаланс динуклеотидов увеличивается в ходе эволюции и может придать вирусу эволюционную приспособленность. В частности, изоляты SARS-CoV-2 имеют повышенную латентную периодичность-2 и периодичность-3 во время COVID-19.пандемия. Области особой сильной периодичности-2 и интенсивность периодичности-2 во всем геноме SARS-CoV-2 могут стать диагностическими и фармацевтическими мишенями при мониторинге и лечении болезни COVID-19.

Ключевые слова: COVID-19, SARS-CoV-2, 2019-nCoV, Периодичность, Вирулентность, Эволюция приспособленности, Динуклеотид

Сокращения: ACE2, ангиотензинпревращающий фермент 2; APOBEC, фермент редактирования мРНК аполипопротеина В, каталитический полипептид-подобный3; COVID-19, коронавирус заболевание 2019; CD, конгруэнтная производная; DMV, двухмембранный везикул; MERS, ближневосточный респираторный синдром; NDU — нормализованная равномерность распределения; PAMPs, патоген-ассоциированные молекулярные паттерны; RIG-I, индуцируемый ретиноевой кислотой ген I; ОРВИ, тяжелый острый респираторный синдром; SARS-CoV-2, коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома 2

Нынешняя глобальная пандемия COVID-19, вызванная новым коронавирусом SARS-COV-2, ранее 2019-nCoV, представляет серьезную угрозу для здоровья населения и экономики с он появился в Ухане, Китай, в декабре 2019 года. . По состоянию на 29 мая 2020 г. в мире было подтверждено 5,7 млн ​​случаев заболевания COVID-19, и 357 688 человек умерли от болезни COVID-19 (ВОЗ, 2020 г.). SARS-CoV-2 является этиологическим агентом и ответственен за крупномасштабную вспышку смертельного заболевания. Понимание примечательных особенностей генома SARS-CoV-2 в зоонозном происхождении и эволюционной тенденции важно для выявления целей вмешательства, а также контроля и профилактики заболеваний.

Коронавирусы (CoV) представляют собой самую большую группу оболочечных одноцепочечных РНК-вирусов с положительным смыслом. Таксономически коронавирус SARS-CoV-2 относится к порядку Nidovirales, семейству Coronaviridae, подсемейству Coronavirinae и роду бета-CoV (Fehr and Perlman, 2015). SARS-CoV-2 является высокопатогенным с такой же или более низкой патогенностью, как коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV) в 2002–2003 годах, и более низкой патогенностью, чем коронавирус ближневосточного респираторного синдрома (MERS-CoV) в 2012 году. Тем не менее, SARS-CoV-2 легко передается человеку. На сегодняшний день идентифицировано семь человеческих CoV (HCoV). Среди них альфа-КоВ, HCoV-229E и HCoV-NL63. Остальные пять бета-КоВ включают HCoV-OC43, HCoV-HKU1, SARS-CoV, MERS-CoV и SARS-CoV-2. Четыре распространенных человеческих CoV, HCoV-229E, HCoV-OC43, HCoV-NL63 и HCoV-HKU1 обычно вызывают легкие симптомы, такие как простуда и/или диарея (Su et al., 2016). Напротив, SARS-CoV/MERS-CoV и текущий SARS-CoV-2 являются особенно патогенными, вызывая SARS/MERS и COVID-19 соответственно.

Из-за сходства SARS-CoV-2 с SARS-подобными коронавирусами летучие мыши, вероятно, будут естественными резервуарами предшественника SARS-CoV-2 (Andersen et al., 2020). Установлено, что SARS-CoV передавался человеку от пальмовой циветты (Wang et al., 2006), а MERS-CoV — от одногорбого верблюда человеку, однако зоонозное происхождение SARS-CoV-2 до сих пор неясно. Анализ последовательности генома показывает, что SARS-CoV-2 имеет наиболее близких родственников SARS-подобных SLCoV/RaTG13, обнаруженных у подковоносых летучих мышей (9). 0043 Rhinolophus affinis ) из Юньнани, Китай (Zhou et al., 2020). Общая идентичность последовательности генома SARS-CoV-2 с SARS-подобным коронавирусом SLCoV/RaTG13 составляет 96,2% (Zhou et al., 2020). Следовательно, естественным резервуаром SARS-CoV-2 может быть подковонос. Недавние данные свидетельствуют о том, что панголины являются кандидатами в хозяева (Lam et al., 2020), однако панголины-хозяева точно не определены. Не все SARS-подобные CoV летучих мышей могут заразить человека. Например, коронавирус летучих мышей, коронавирус синдрома острой диареи свиней (SADS-CoV), обнаруженный в 2017 году (Zhou et al., 2018), стал причиной гибели миллионов поросят, но не случаев заболевания людей. Мы можем предположить, что SARS-CoV-2 эволюционировал от своего прародителя посредством мутаций и эволюционной приспособленности при смене хозяина и адаптации. SARS-CoV-2 — это быстроразвивающиеся патогены, которые постоянно мутируют в поколениях, инфицированных хозяином (Yin, 2020, Wang et al. , 2020, Korber et al., 2020). Этот факт свидетельствует о том, что у SARS-CoV-2 произошли мутации в критических белках и структурах генома до установления инфекции у человека. Понимание того, как SARS-CoV-2 переходит от животных к адаптивному заражению людей, важно для наблюдения за эволюцией и разнообразием вируса, что в конечном итоге позволяет контролировать COVID-19.пандемии и предотвращения будущих вспышек, подобных SARS.

SARS-CoV-2 представляет собой оболочечный РНК-вирус с положительной цепью, имеющий исключительно длинный (29,9 т.п.н.) геном (Zhou et al., 2020). Геном состоит из 5′-лидерной кэп-последовательности вместе с 3′-поли(А)-хвостом, генов, кодирующих неструктурные белки (nsps), и структурных белков, а также нескольких вспомогательных белков. Примерно две трети генома составляют две большие перекрывающиеся открытые рамки считывания (ORF1a и ORF1ab), кодирующие полипротеины, которые впоследствии расщепляются вирусными протеазами с образованием 16 неструктурных белков (от nsp1 до nsp16). Неструктурные белки необходимы для репликации РНК, транскрипции и уклонения от иммунитета. Nsp3, большой многодоменный и многофункциональный белок, играет важную роль в репликации вируса. Папаиноподобная протеазная (PLpro) активность nsp3 отвечает за начальный процессинг белка OFR1a. Кроме того, nsp3 вместе с nsp4 и nsp6 рекрутирует внутриклеточные мембраны для формирования двухмембранных везикул (DVM) для поддержки репликации вирусной РНК. Nsp5 представляет собой вторую вирусную протеазу (3C-подобную протеазу, 3CLpro), которая расщепляет белки ORF1a и ORF1ab. Нижние области генома кодируют структурные белки, белок шипа (S), белок нуклеокапсида (N), белок оболочки (E) и белок мембраны (M). Все четыре структурных белка необходимы для образования структурно полной вирусной частицы. Белок S опосредует прикрепление вируса к хозяину-рецептору ACE2, а последующее слияние между мембранами вируса и клетки-хозяина позволяет вирусу проникать в клетки-хозяева. Нуклеокапсидный (N) белок, один из наиболее распространенных вирусных белков, может связываться с РНК-геномом и участвовать в процессах репликации, сборки, реакции клетки-хозяина при вирусной инфекции (McBride et al. , 2014).

Геном SARS-CoV-2 был секвенирован и аннотирован, но мало что известно о сложной структуре генома в свете эволюционной приспособленности и инфекционности хозяина. Традиционно РНК-вирусы используют кодируемые белки для взаимодействия с компонентами клеточного ответа. Однако многочисленные открытия показывают, что структуры вирусной РНК, определяемые составом генома, также могут играть центральную роль в максимизации репликации вируса и его эволюционной приспособленности (Jensen and Thomsen, 2012). Например, недавние исследования показывают, что увеличение количества динуклеотидов CG и TA как в кодирующих, так и в некодирующих областях эховируса 7 ингибирует инициацию репликации во время пост-внедрения в нескольких клеточных линиях (Fros et al., 2017). Следовательно, РНК-вирусы имитируют состав мРНК хозяина, например, частоты динуклеотидов (Fros et al., 2017). Геномы животных имеют предвзятость в своем динуклеотидном составе, и особенно хорошо известно сильное недопредставление динуклеотидов CG и TA. Большинство РНК- и малых ДНК-вирусов животных подавляют частоты геномных динуклеотидов CG и TA, по-видимому, имитируя состав мРНК хозяина (Di Giallonardo et al., 2017). Если состав или структура вирусной РНК сильно отличается от мРНК хозяина, рецепторы, подобные RIG-I (ген I, индуцируемый ретиноевой кислотой), могут обнаруживать молекулы РНК, отсутствующие у неинфицированного хозяина (Goubau et al., 2013). Обнаружение эволюционных микробных структур, известных как патоген-ассоциированные молекулярные паттерны (PAMP), является важной особенностью врожденной иммунной системы. Клетки-хозяева обладают внутренними защитными путями, которые предотвращают репликацию вирусов с повышенной частотой CG и TA в механизмах, не зависящих от использования кодонов (Белалов и Лукашев, 2013).

Геномный спектр демонстрирует распределение динуклеотидов, тринуклеотидов и мультинуклеотидов. Распределение динуклеотидов часто рассматривается как сигнатура генома (Karlin and Burge, 1995), а паттерны периодичности-3 являются отличительными характеристиками областей, кодирующих белок (Tsonis et al. , 1991). Сильные стороны периодичности-2 и периодичности-3 в геноме определяются совершенными уровнями и числом копий динуклеотидных и тринуклеотидных повторов соответственно. Поскольку латентная периодичность-2 и периодичность-3 являются важными характеристиками генома, в этом исследовании мы изучаем только эти две периодичности из геномного спектра при анализе генома. Обратите внимание, что это исследование предназначено для изучения латентной периодичности-2 в геномах SARS-CoV, а не динуклеотидных повторов. В частности, в вирусных геномах отсутствуют достаточно длинные участки с тандемными динуклеотидными повторами. Генерация латентной периодичности-2 не обязательно требует появления совершенных динуклеотидных повторов.

В этом исследовании мы представляем геномный спектр SARS-CoV-2 и идентифицируем преобладающую латентную периодичность-2 в ORF1a (nsps 3-6), которая играет важную роль во взаимодействии иммунной системы хозяина, патогенности и инфекционности хозяина. Эти области латентной периодичности-2 необходимы для выживания и инфекционности микроба и могут рассматриваться как один из PAMPs в SARS-CoV-2. Эти геномные элементы свидетельствуют об эволюционной приспособленности SARS-CoV-2 к смене хозяина и адаптации. Отслеживание эволюции этих элементов может дать представление о зоонозном происхождении SARS-CoV-2 и борьбе с COVID-19.болезнь. Кроме того, критические области ORF1a (nsps 3-6), которые имеют повышенную периодичность-2, могут быть ключевыми фармацевтическими мишенями и, возможно, аттенуирующей структурой вируса, которая предназначена для разработки вакцины.

Чтобы изучить важные черты генома SARS-CoV-2, мы используем наш метод анализа периодичности для изучения периодического распределения нуклеотидов и отображаемой периодичности в геноме. Ранее мы предложили метод анализа периодичности для количественного определения нуклеотидных повторов и периодичности в геноме (Yin, 2017). Метод использует распределение нуклеотидов в периодических позициях в геноме и идентифицирует приблизительные повторяющиеся структуры как сигнатуры генома. Поскольку мы включили больше функций, таких как сглаживание профиля периодичности, из исходного метода, здесь мы подробно опишем метод, хотя технические алгоритмы были описаны ранее (Yin, 2017). Наши компьютерные программы анализа периодичности генома доступны для общественности в репозитории GitHub https://github.com/cyinbox/DNADU.

2.1. Частоты периодических нуклеотидов в последовательности ДНК

Приблизительные тандемные повторы и отображаемая периодичность-p в геноме могут быть идентифицированы путем подсчета нуклеотидов одного типа в позициях, соответствующих некоторому целому периоду p. Чтобы сформулировать силу периодичности, мы можем построить четыре числовых вектора для четырех нуклеотидов. Элементы в каждом векторе представляют собой количество соответствующих нуклеотидов в периодических позициях. Четыре числовых вектора нуклеотидов называются векторами производных конгруэнтности (CD) (Yin and Wang, 2016, Yin, 2017). Вектор CD нуклеотида для определенной периодичности строится по кумулятивным частотам нуклеотида в этих периодических положениях (Определение 2.1).

Четыре вектора производных конгруэнтности fα с периодичностью p для нуклеотидов A, T, C и G образуют матрицу производных конгруэнтности (CD) размером 4×p. В столбцах матрицы CD указаны частоты нуклеотидов в периодических положениях k=pt-q, где k — индекс положения последовательности ДНК, t=1,2,…, и q=p-1,…,2 ,1,0. Например, рассмотрим матрицу CD периодичности 5 для последовательности ДНК, первый столбец матрицы CD показывает частоты нуклеотидов в периодических позициях k=1,6,11,…,5t-4; второй столбец матрицы показывает частоты нуклеотидов в периодических позициях k=2,7,12,…,5t-3; в третьем столбце матрицы показаны распределения нуклеотидов в периодических позициях k=3,8,13,…,5t-2 и т.д. Матрица CD последовательности ДНК описывает частоты нуклеотидов во всех периодических положениях и может использоваться для эффективного вычисления спектра мощности Фурье и определения периодичности в последовательности ДНК (Yin and Wang, 2016). Следовательно, вектор CD отражает расположение повторяющихся элементов последовательности и внутреннюю периодичность в последовательности ДНК.

2.2. Нормализованная однородность распределения (NDU) последовательности ДНК

Исходя из частот нуклеотидов в периодических позициях, силу периодичности можно затем рассчитать на основе статистических свойств частот нуклеотидов в периодических позициях. Поскольку матрица CD содержит частоты нуклеотидов в периодических позициях, дисперсия элементов матрицы может измерять распределение нуклеотидов. Для матрицы CD с периодичностью p сумма 4p элементов матрицы равна длине n последовательности ДНК, а среднее значение элементов матрицы CD равно n4p. Поэтому для количественной оценки распределения нуклеотидов мы определяем нормализованную однородность распределения (NDU) последовательности ДНК, используя матрицу CD (определение 3.2).

Из определения 2.2. мы замечаем, что нормализованная равномерность распределения при периодичности p является интуитивно понятным описанием уровня дисбаланса частот нуклеотидов на периодических позициях. Это зависит от квадратичной функции частот нуклеотидов, последовательности и длины периодичности. NDU(p) может использоваться для обозначения наличия и интенсивности периодичности p в последовательности ДНК. Этот метод предлагает проработку повторяющихся элементов, таких как повторный консенсус, количество копий и идеальный уровень (Yin, 2017).

При использовании скользящего окна вдоль генома в каждом сегменте окна рассчитываются периодичности от 2 до 10. Длина скользящего окна составляет 250 п.н. с одним базовым шагом. Таким образом, для генома формируется двумерный спектр периодичности. Двумерный спектр генома можно рассматривать как подпись или штрих-код генома.

Вставки влияют на частоты нуклеотидов в фазовых позициях, поскольку вставки изменяют фазы. Чтобы смягчить влияние вставок на величину периодичности-p, мы вставляем нули 0,1,…p-1 в четные точки последовательности ДНК и вычисляем периодичность-p по этим последовательностям. Величина периодичности является максимальной из полученных величин периодичности из всей последовательности со вставками. Из-за сложности вычислений для длинных периодов этот метод смягчения последствий с включением используется только при расчете периодичности-2 и периодичности-3 в изолятах SARS-CoV-2 из COVID-19.пандемия.

2.3. Фильтрация шумов и обнаружение пиков

Чтобы определить положение повторяющейся области в геноме, мы сглаживаем и фильтруем соответствующую периодичность скользящего окна с помощью свертки скользящего среднего (De Jong, 1989). Затем пики в профиле периодичности обнаруживаются с помощью алгоритма Z-оценки (Brakel, 2020). Положения пиков используются для разграничения повторов в геноме. Обратите внимание, что в дополнение к предложенному методу NDU точное расположение и образцы последовательностей повторов в геноме могут быть дополнительно отображены с помощью RepeatMasker (Tarailo-Graovac and Chen, 2009).) или поиск тандемных повторов (Tarailo-Graovac and Chen, 2009).

В двух словах, чтобы вычислить равномерность распределения различных периодичностей последовательности ДНК, мы сначала сканируем последовательность с различными размерами периодичности, строим матрицу конгруэнтных производных каждой периодичности и вычисляем NDU(p) этих периодичностей p. Периодичность с максимальной равномерностью распределения отражает преобладающий характер повторяющихся элементов. Значения периодичности NDU указывают идеальные уровни и количество копий соответствующих повторяющихся областей.

2.4. Данные генома

Это исследование зависит от полных геномов коронавирусов, включая SARS-CoV-2 (Wu et al. , 2020), коронавирус, связанный с тяжелым острым респираторным синдромом (SARS), коронавирус ближневосточного респираторного синдрома (MERS-CoV), и коронавирусы инфекции человека (human-CoVs). Эти данные о геноме получены из банка генов Национального центра биотехнологической информации (NCBI). Полная последовательность SLCoV/RaTG13 летучих мышей была опубликована (Zhou et al., 2020) и получена из репозитория GISAID (http://www.GISAID.org) (Shu and McCauley, 2017). 3479полные геномы изолятов SARS-CoV-2 в мире с января по декабрь 2020 года загружаются случайным образом. Полные геномы SARS-CoV-2 удовлетворяют следующим условиям: последовательности генома не содержат неопределенных нуклеотидов N, а длина генома является полной в соответствии с эталонным геномом. Данные генома в этом исследовании перечислены и подтверждены в дополнительном материале.

3.1. Геномный спектр коронавируса SARS-CoV-2 демонстрирует богатый паттерн периодичности-2 в nsps

. Чтобы определить характерные черты генома коронавируса SARS-CoV-2, мы используем анализ спектра периодичности для выявления характерных периодичностей в геноме. Мы создаем геномный спектр (штрих-код) SARS-CoV-2 (
(а)) с использованием метода скользящего окна NDU и сравнить его с аналогами SLCoV/RaTG13 ((б)), SARS-CoV/Tor2 ((в)) и MERS-CoV ((г)). Из сравнения спектров мы видим, что SARS-CoV-2 и SLCoV/RaTG13 имеют ярко выраженную периодичность-2 в четырех регионах, в то время как SARS-CoV/Tor2 и MERS-CoV имеют только чрезвычайно низкий уровень периодичности-2 в соответствующих областях. регионы. Сильная периодичность-2 в SARS-CoV-2 побудила нас детально исследовать причины.

Открыть в отдельном окне

Геномные спектры SARS-CoV-2 и связанных с SARS CoV (SLoV). (а) SARS-CoV-2. (б) SLCoV/RaTG13. (в) SARS-CoV/Tor2. (г) БВРС-КоВ. Скользящее окно составляет 250 п.н.

Чтобы найти области с богатыми мотивами периодичности-2, мы проверили, что периодичность-2 и периодичность-3 являются сильными сигналами среди всех геномных периодичностей (
(а, г)), и обнаружить пики профилей периодичности скользящего окна ((б, в)). Положения пиков используются для разграничения областей динуклеотидных мотивов в геноме. Области динуклеотидного мотива (динуклеотидные TN-островки, N представляет собой A, T, C или G) находятся в ORF1a, а соответствующие гены перечислены в
.

Открыть в отдельном окне

Геномные спектры области 6 кб–12 кб генома SARS-CoV-2 (GenBank:NC_0455127). (а) Величины периодичности. (b) Спектр периодичности-2 скользящих окон размером 250 пар оснований. (c) Спектр периодичности-3 скользящих окон размером 250 пар оснований. (d) Геномные спектры скользящих окон размером 250 п.н.

Таблица 1

Динуклеотидные мотивы TN в геноме SARS-CoV-2/Wuhan–Hu-1 (GenBank:{«type»:»entrez-нуклеотид»,»attrs»:{«text»:»NC_045512″, «term_id»:»1798174254″}}NC_045512).

Region	Location	Periodicity-2	Perfection level	Protein
sub-region 1	6227:7886	6. 9320	0.3599	nsp3
sub-region 2	9101:10273	7.2362	0.3696	nsp4
sub-region 3	10850:12000	6.4728	0,3783	3CLPro и nsp6

Открыто в отдельном окне nsp4 и nsp6) (
а также .). Однако эти динуклеотидные мотивы слабы или незаметны в соответствующих областях геномов SARS-CoV и MERS-CoV.

Открыть в отдельном окне

Парадигма динуклеотидных мотивов в организации генома SARS-CoV-2. Парадигма составлена ​​в соответствии с эталонными геномами SARS-CoV-2 ({«type»:»entrez-нуклеотид»,»attrs»:{«text»:»NC_045512″,»term_id»:»1798174254″}}NC_045512) и SARS-CoV/Tor2 ({«type»:»entrez-нуклеотид»,»attrs»:{«text»:»NC_004718″,»term_id»:»30271926″}}NC_004718).

В геноме РНК коронавируса SARS-CoV-2 ген репликазы размером 20 т.п.н. кодирует два перекрывающихся полипротеина, ORF1a (репликаза 1a) и ORF1ab (репликаза 1ab). Структура генома и соответствующие идентифицированные динуклеотидные области проиллюстрированы на . два полипротеина отвечают за репликацию и транскрипцию вируса (Chen et al., 2020). Экспрессия C-проксимальной части pp1ab требует (-1) сдвига рамки считывания рибосом. Первые динуклеотидные мотивы находятся в кодирующей области папаина- как протеиназа (протеиназа PL, неструктурный белок 3, nps3). Nsp3 является крупнейшим важным компонентом комплекса репликации и транскрипции. Протеиназа PL в nsp3 расщепляет nsps 1-3 и блокирует врожденный иммунный ответ хозяина, способствуя экспрессии цитокинов (Lei и др., 2018 г., Серрано и др., 2009 г.). Второй динуклеотидный повтор находится в кодирующей области неструктурного белка 4 (nsp4). Nsp4 отвечает за формирование двухмембранных везикул (DMV). Третий динуклеотидный мотив находится в кодирующей области С-концевой протеазы 3CLPro (3-химотрипсиноподобной протеиназы, 3CLpro) и nsp6. Протеаза 3CLPro необходима для репликации РНК. Протеиназа 3CLPro отвечает за процессинг С-конца от nsp4 до nsp16 для всех коронавирусов (Anand et al., 2003). Следовательно, консервативная структура и каталитические сайты 3CLpro могут служить привлекательными мишенями для противовирусных препаратов (Kim et al., 2012). Вместе nsp3, nsp4 и nsp6 могут индуцировать DMV (Angelini et al., 2013).

Таким образом, островки с высокой латентной периодичностью-2, обнаруженные в этом исследовании, расположены в областях взаимодействия с хозяином генома SARS-CoV-2. Эти особые области периодичности-2 в ORF1a, скорее всего, способствуют адаптивному иммунному ответу, следовательно, подразумевая эволюционную приспособленность.

По совпадению, предыдущая работа по MERS-CoV с использованием анализа коэволюции показала, что nsp3 представляет собой предпочтительную мишень отбора в процессе адаптивной эволюции зоонозного MERS-CoV к новому хозяину (Forni et al., 2016). Наш вывод о том, что nsp3 участвует в эволюционной приспособленности, согласуется с открытием MERS-CoV. Мы исследуем корреляцию содержания динуклеотидов AA и TA в геномах SARS-CoV и вирулентности. Мы исследуем динуклеотид в геномных областях (6 кб–12 кб). Повышенная периодичность-2 в геномных областях SARS-CoV-2 и SARS-подобных CoV является результатом несбалансированного распределения динуклеотидов.

3.2. Динуклеотидные повторы в основных SARS-подобных коронавирусах (SLCoV) в эволюции

Чтобы понять эволюционную тенденцию геномов коронавирусов, мы изучили геномные спектры четырех основных SARS-подобных коронавирусов летучих мышей (SLCoVs): панголин-SLCoV, SLCoV/ZXC21, SLCoV /WIV1 и SLCoV/Shaanxi2011, все из которых естественным образом обитают в подковообразной летучей мыши Rhinolophidae . Поскольку было обнаружено, что панголин-SLCoV похож на SARS-CoV-2, панголин был предположен в качестве промежуточного животного-хозяина SARS-CoV-2. SLCoV/ZXC21 — второй штамм, аналогичный SARS-CoV-2, с сходством 82% (Hu et al., 2018). SLCoV/WIV1 был тесно связан с SARS-CoV/Tor2 с точки зрения идентичности генома и связывания ACE2 в клетках человека (Ge et al. , 2013). SLCoV/Shaanxi2011 был обнаружен в 2011 г. (Yang et al., 2013).

Результаты показывают, что панголин-SLCoV демонстрирует три основных участка латентной периодичности-2 в nsp3 и nsp4, но не имеет соответствующих динуклеотидных повторов в 3CLPro и nsp6, как это обнаружено в SARS-CoV-2 (
(а)). Таким образом, SARS-CoV-2 в основном закрыт для SLCoV/RaTG13 ((b)) и SLCoV/ZXC21 ((b)), а не для панголина-SLCoV. Если панголины являются промежуточными хозяевами SARS-CoV-2, а SARS-CoV-2 действительно произошел от панголина-SLCoV, мы можем сделать вывод, что панголин-SLCoV должен был развить динуклеотидные повторы в 3CLPro и nsp6 во время эволюционной приспособленности, прежде чем заразить человека. хосты.

Открыть в отдельном окне

Геномные спектры SARS-подобных CoV (SLCoV). (а) панголин-SLCoV. (б) SLCoV/ZXC21. (в) SLCoV/WIV1. (г) SLCoV/Шэньси, 2011 г. Скользящее окно составляет 250 п.н.

Мы также наблюдали тенденцию эволюции между SLCoV/WIV1 ((c)) и SLCoV/Shaanxi2011 ((d)). Геномный спектр SLCoV/Shaanxi2011 аналогичен SLCoV/WIV1, но имеет дополнительно увеличенный динуклеотидный повтор в 3CLPro и nsp6. Этот новый динуклеотидный повтор в области 3CLPro и nsp6 в SLCoV/Shaanxi2011 согласуется с областями, обнаруженными в SARS-CoV-2, SLCoV/RaTG13 и SLCoV/ZXC21. Следовательно, области 3CLPro и nsp6 с высокой латентной периодичностью-2, вероятно, играют важную роль в эволюционной приспособленности SARS-CoV-2 к человеку-хозяину.

Результаты показывают, что только SARS-CoV и SARS-подобные CoV имеют низкую латентную периодичность-2. Низкое содержание динуклеотидов можно рассматривать как состояние ранней эволюционной приспособленности при взаимодействии с иммунной системой человека, затем низкое содержание динуклеотидов может придавать вирусу высокую вирулентность, поскольку вирус не адаптировался к иммунной системе хозяина, а иммунная система хозяина действует интенсивно.

3.3. Тренд латентной периодичности-2 у коронавирусов человека в процессе эволюции

Как мы видели, латентная периодичность-2 является особым сигналом в геномах CoV и обусловлена ​​несбалансированным содержанием динуклеотидных мотивов. Чтобы исследовать корреляцию содержания динуклеотидов и патогенности коронавирусов, мы получаем и сравниваем геномные спектры четырех распространенных коронавирусов человека (
). Классический человеческий коронавирус 229E (HCoV-229E) и коронавирус человека OC43 (HCoV-OC43) были идентифицированы в 2004 году. Эти два вируса являются близкими родственниками, и характеристики вируса аналогичны патогенности для человека. Как HCoV-229E, так и HCoV-OC43 могут вызывать заболевание у маленьких детей и пожилых людей и иметь низкую иммунную функцию. Почти 100% детей инфицированы в раннем детстве, в основном в виде самокупирующихся инфекций верхних дыхательных путей, таких как простуда и кишечные инфекции. Симптомы, вызванные штаммом HCoV-OC43, как правило, более тяжелые, чем симптомы HCoV-229.Е вирус. Из анализа геномного спектра мы наблюдаем более высокую периодичность-2 в HCoV-229E, чем в HCoV-OC43 ((a, c)). Эти богатые периодичностью-2 области соответствуют трем подобластям в SARS-CoV-2. Высокое значение периодичности-2 может ослабить репликацию вируса и, следовательно, уменьшить выраженную вирулентность. Это согласуется с ранее установленной корреляцией содержания динуклеотидных мотивов и патогенности.

Открыть в отдельном окне

Геномные спектры распространенных коронавирусов человека. (а) ВГС-229Д. (б) HCoV-NL63. (в) HCoV-OC43. (г) HCoV-HKU1. Скользящее окно составляет 250 п.н.

Спектры HCoV-NL63 и HCoV-HKU1 демонстрируют чрезвычайно высокую периодичность-2, а также периодичность-3 в соответствующих областях ((b,d)). HCoV-NL63 и HCoV-HKU1 являются наиболее распространенными человеческими CoV, которые вызывают только легкие симптомы простуды или не вызывают никаких симптомов (Pyrc et al., 2007). Опять же, эти высокие динуклеотидные повторы могут способствовать слабой патогенности этих двух вирусов.

3.4. Частоты динуклеотидов SARS-CoV-2 в ходе эволюции

Мы хотим знать, произошел ли SARS-CoV-2 изначально от SARS-CoV, или же SARS-CoV-2 эволюционирует в SARS-CoV. Ответ на этот вопрос может помочь нам предсказать эволюцию вируса SARS-CoV-2 для более точного прогнозирования заболевания и борьбы с ним. Поскольку геномы коронавирусов, связанных с SARS, в течение длительного периода времени редко доступны, чтобы сделать вывод об эволюции коронавирусов, мы отслеживаем тенденцию коронавирусов HCoV-229E за последние шесть десятилетий, начиная с первого инфицированного человека HCoV-229E, идентифицированного в 1962 (Тиль и др., 2001). Вирус HCoV-229E вызывает обычную простуду, но иногда он может быть связан с более тяжелыми респираторными инфекциями у детей, пожилых людей и лиц с сопутствующими заболеваниями. Используя измерения динуклеотидов в геномных областях, тенденция коронавирусов HCoV-229 может сделать вывод об эволюционных стадиях коронавирусов летучих мышей. Аналогичным методом мы можем затем определить происхождение SARS-CoV-2, если сравнить тенденцию SARS-CoV-2 с SARS-подобными коронавирусами.

Коронавирус человека HCoV-229Штаммы E, используемые в анализе тренда динуклеотидов, относятся к разным историческим периодам. Эталонный геном HCoV-229 в эволюционном анализе был получен из инфекционного HCoV-229E, депонированного в 1973 г. лабораторно адаптированного штамма-прототипа HCoV-229E (VR-740). Штамм-прототип HCoV-229E был первоначально выделен в 1962 году от пациента в Чикаго. В это исследование был включен первый клинический изолят HCoV-229E от пациента из США в 2012 г. (Farsani et al., 2012) (GenBank:{«type»:»entrez-нуклеотид»,»attrs»:{«text»:» JX503060″,»term_id»:»404553529″}}JX503060). Включен изолят HCoV-229E (SC3112) в 2015 г. (GenBank: {«type»:»entrez-нуклеотид»,»attrs»:{«text»:»KY983587″,»term_id»:»1198382572 «}}KY983587). Новый штамм коронавируса человека HCoV-229E был выделен из плазмы, взятой у гаитянского ребенка в 2016 г. (Bonny et al., 2017) (GenBank: {«type»:»entrez-нуклеотид»,»attrs» :{«text»:»MF542265″,»term_id»:»1229276584″}}MF542265).

Результат в тенденциях периодичности коронавирусов HCoV-229E демонстрирует, что обе периодичности-2 (
(а)) и периодичность-3 ((б)) у коронавирусов увеличиваются со временем эволюции. SARS-CoV-2 имеет относительно высокую периодичность-2 и периодичность-3. Этот результат предполагает, что тенденции периодичности-2 и периодичности-3 увеличиваются со временем. Об эволюционном происхождении коронавирусов можно судить по тенденциям периодичности-2 и периодичности-3. Таким образом, мы можем сравнить периодичность-2 и периодичность-3y ​​у SARS-CoV-2 и SARS-подобных коронавирусов, чтобы понять эволюционное происхождение SARS-CoV-2.

Открыть в отдельном окне

Сравнение периодичности в геномных областях (6k–12k) коронавирусов HCoV-229E человека. (а) периодичность-2. (б) периодичность-3.

Чтобы исследовать корреляцию динуклеотидных повторов с вирулентностью вируса у коронавирусов, связанных с SARS, мы сравнили спектры геномной области в координатах 6k–12k bp пяти коронавирусов, связанных с SARS. Геномные области содержат большое количество динуклеотидных повторов. Область 6k-12k генома содержит три динуклеотидных повтора, примерно расположенных в субобластях 6k-8k, 8k-10k и 10k-12k. Пять коронавирусов, связанных с SARS, имеют разный уровень вирулентности. Наиболее вирулентным вирусом является MERS-CoV, за которым следует SARS-CoV. Величины периодичности-2, отражающие распределение динуклеотидов, сравниваются и показаны на (
(а, б)). Мы можем видеть, что геномная область БВРС-КоВ имеет самый низкий уровень динуклеотидов во всех трех субрегионах динуклеотидов. SARS-CoV также имеет низкий уровень динуклеотидов, но он выше, чем у MERS-CoV.
также показывает истощенное содержание CG и GC в геноме SARS-CoV-2, что согласуется с недавним исследованием (Xia, 2020). Поэтому мы можем сделать вывод, что низкий уровень динуклеотидов коррелирует с высокой вирулентностью. Чем ниже уровень динуклеотидов, тем выше вирулентность вируса. Этот постулат подтверждается наблюдением динуклеотида в трех коронавирусах, связанных с SARS. По сравнению с SARS-CoV, SARS-подобные летучие мыши-SLOV/Rp3 имеют сходное распределение динуклеотидов в субрегионах 1 (6k–8k) и 3 (10k–12k), но более высокое распределение динуклеотидов в субрегионе 2 (8k–12k). 10к). SLCoV/Rp3 имеет более низкую вирулентность вируса, чем SARS. SARS-подобный SLCoV/ZXC21, который обладает наибольшей идентичностью последовательностей с SARS-CoV-2, демонстрирует немного более низкое распределение динуклеотидов в двух субрегионах 2 и 3 и немного более высокое распределение динуклеотидов, чем в субрегионе 19.0005

Открыть в отдельном окне

Сравнение периодичности в геномных областях (6 кб–12 кб) SARS-CoV и SARS-подобных коронавирусов. (а) периодичность-2. (б) периодичность-3.

Открыть в отдельном окне

Распределение частот динуклеотидов в трех геномных регионах SARS-CoV-2 и SARS-CoV/Tor2. (a) весь геном, (b) подобласть 1. (c) подобласть 2. (d) подобласть 3. Подобласти перечислены в .

Мы замечаем, что тенденции периодичности-2 и периодичности-3 от MERS-CoV, SARS-CoV, SARS-подобных CoV и SARS-CoV-2 усиливаются ((a,b)). Основываясь на предыдущем анализе тенденций периодичности коронавирусов в разное время, мы можем сделать вывод, что SARS-CoV-2 происходит от SARS-подобных CoV.

3.5. Динамика латентной периодичности-2 в геноме SARS-CoV-2 в ходе эволюции

Хорошо изучено, что дисбаланс динуклеотидного состава РНК-вирусов может влиять на репликацию вируса, в частности, ослаблять или усиливать вирулентность вируса в ходе эволюции (Fros et al. , 2017, Гу и др., 2019). Клинические данные свидетельствуют о том, что SARS-CoV-2 имеет более низкую вирулентность, чем SARS-CoV. Чтобы выяснить, коррелирует ли увеличение количества динуклеотидных повторов с вирулентностью вируса, мы сравнили частоты динуклеотидов в трех богатых динуклеотидными мотивами островах SAR-CoV-2 и SARS-CoV/Tor2.

Результат показывает, что как SARS-CoV-2, так и SARS-CoV имеют обилие динуклеотидов TT и TA во всем геноме и три заметных участка динуклеотидных мотивов ((a)–(d)), а также крайний дефицит CG в субрегион 3 ((d)). Динуклеотиды TT и TA повышены у SARS-CoV-2 по сравнению с SARS-CoV ((a)–(d)).

Роль повышенного количества динуклеотидов TT и TA в геноме SARS-CoV-2 заключается в возможном ослаблении репликации вируса. Один из механизмов аттенуации вируса за счет смещения динуклеотидов заключается в том, что области динуклеотидов образуют особую структуру в качестве мишени для расщепления клеточной РНК, что является фундаментальной реакцией хозяина для борьбы с вирусными инфекциями (Zhou et al. , 19).93). Система 2,5-олигоаденилатсинтетаза/РНКаза L представляет собой путь врожденного иммунитета, который реагирует на патоген-ассоциированный молекулярный паттерн (PAMP), вызывая деградацию вирусных и клеточных РНК, тем самым блокируя вирусную инфекцию. У высших позвоночных этот процесс часто регулируется интерферонами (ИФН). Рибонуклеаза L (РНКаза L, L означает латентную) представляет собой индуцируемую интерфероном (IFN) противовирусную рибонуклеазу, которая при активации разрушает всю РНК внутри клетки и вируса (Silverman, 2007). РНКаза L расщепляет РНК вируса гепатита С (HCV) по одноцепочечным динуклеотидам ТТ и ТА по всей открытой рамке считывания (ОРС). Интересное открытие состоит в том, что у бактерии Mycoplasma pneumonia , которая является возбудителем респираторной инфекции, в геномах также имеются крайние относительное содержание динуклеотидов ТТ и ТА (Karlin, 1998). Следовательно, мы можем постулировать, что динуклеотидные области TT и TA в SARS-CoV-2, возможно, расщепляются РНКазой L во время инфекции.

3.6. Увеличение периодичности геномов SARS-CoV-2 во время пандемии COVID-19

Во время продолжающейся пандемии COVID-19 в 2020 году в мире было накоплено большое количество геномов изолятов SARS-CoV-2 с датами базе данных ГИСАИД. Чтобы собрать дополнительные доказательства, подтверждающие нашу гипотезу о том, что латентная периодичность-2 в SARS-CoV-2 увеличивается во время заражения человека, мы измеряем латентные периодичности 2 и 3 в геномах SARS-CoV-2 во время COVID-19.пандемия (
). Высококачественные геномы SARS-CoV-2 случайным образом выбираются из всего мира каждый месяц 2020 года. Результаты показывают, что в периоды заражения с января по сентябрь 2020 года латентная популяция SARS-CoV-2 увеличивалась. периодичность-2 ((а)) и периодичность-3 ((б)) в вариантах генома. Примечательно, что периодичность-2 и периодичность-3 в период с октября по декабрь 2020 г. несколько ниже, чем с июля по сентябрь 2020 г. (). Снижение периодичности 2 и 3 геномов SARS-CoV-2 в октябре-декабре 2020 г. , вероятно, может объяснить рост вирулентности во второй волне глобальной пандемии COVID-19.пандемия в октябре – декабре 2020 г. Таким образом, эти результаты еще раз подтверждают нашу гипотезу о том, что латентная периодичность-2 и периодичность-3 в РНК-вирусе увеличиваются во время заражения человека. Изменения величины периодичности могут быть глобальными индикаторами генома при отслеживании эволюции вируса. Тем не менее, потребуется дальнейший анализ динамики периодичности 2 и 3 в разных географических регионах и клинических исходов, чтобы понять взаимосвязь периодичности и вирулентности SARS-CoV-2 во время инфекции и эволюции.

Открыть в отдельном окне

Графики периодичности трендов 2 и 3 в геномах SARS-CoV-2 в периоды заражения в 2020 г. (а) периодичность-2. (б) периодичность-3. По оси x отложен эталонный геном SARS-CoV-2 и геномы SARS-CoV-2 образцов вируса, собранных во время пандемии COVID-19 в 2020 году.

В этом исследовании мы исследуем латентную периодичность-2 и периодичность-3, которые вызваны приблизительными тандемными повторами в геноме SARS-CoV-2. Приблизительные динуклеотидные мотивы в геномных спектрах выявляются с помощью анализа периодичности. Мы обнаруживаем, что сила этих повторов коррелирует с эволюционной приспособленностью вируса к человеку-хозяину для максимального выживания в условиях эпидемий, а не для уничтожения хозяина. Следовательно, РНК-вирусы имитируют состав мРНК хозяина, такой как состав динуклеотидов (Fros et al., 2017). Большинство РНК- и малых ДНК-вирусов позвоночных подавляют частоты геномных динуклеотидов CG и TA, по-видимому, имитируя состав мРНК хозяина. Обилие динуклеотидов ТТ и ТА, скорее всего, является общими островками патогенности в микробных геномах. Это исследование SARS-CoV-2 дает дополнительные доказательства того, что повышенное содержание динуклеотидов TT и TA в SARS-CoV-2 является результатом взаимодействия с хозяином в ходе эволюции вируса. Мы рассматриваем эти три области содержания динуклеотидов как островки патогенности генома SARS-CoV-2. Кроме того, эти специальные области могут способствовать репликации РНК и могут распознаваться клеточной РНКазой L для деградации РНК в ходе иммунного ответа. Однако это исследование является лишь теоретическим анализом геномов. Фактические функциональные последствия и влияние на трансмиссивность и патогенез этих дисбалансов динуклеотидов должны быть определены с помощью биохимических экспериментов и моделей на животных.

Выбор латентной периодичности-2 в качестве сигнатуры генома является самым простым, но сочетание периодичности-2 и периодичности-2 было бы более информативным (Karlin and Burge, 1995). Периодичность кодирования-3 является естественной и является наиболее выраженной периодичностью в вирусных геномах. Как мы показали в геномах SARS-CoV-2 во время периода пандемии COVID-19 в 2000 году, как периодичность-2, так и периодичность-3 увеличиваются со временем заражения. Мы подробно изучим вклад двух периодичностей в вирулентность и передачу SARS-CoV-2 в качестве будущих исследований.

У людей и млекопитающих системы APOBEC (фермент редактирования мРНК аполипопротеина В, каталитический полипептид-подобный3) помогают защитить организмы от вирусных инфекций. Что касается происхождения динуклеотидных повторов в геноме SARS-CoV-2, мы предполагаем, что молекулярный механизм увеличения числа динуклеотидных повторов во время эволюционной приспособленности, возможно, представляет собой редактирование вирусной РНК, опосредованное APOBEC3, в котором цитозин (C) часто мутирует в урацил. U) дезаминированием (Bishop et al., 2004). Следовательно, многие области динуклеотидных мотивов TN могут быть созданы в виде островка периодичности-2 в геноме РНК защитной системой APOBEC.

Межвидовая передача коронавирусов из водоемов дикой природы может привести к вспышкам заболеваний у людей, представляющих серьезную угрозу для здоровья человека. На сегодняшний день большинство исследований зоонозного происхождения SARS-CoV-2 в первую очередь сосредоточено на белке Spike, который необходим для проникновения вирусных частиц в клетку. Мутации или приобретение потенциального сайта расщепления фуриновыми протеазами в белке Spike могут приводить к зоонозной трансмиссивности SARS-CoV-2 (Andersen et al. , 2020, Hoffmann et al., 2020). Однако шиповидный белок необходим, но недостаточен для передачи зоонозного коронавируса. Например, белок Spike в SARS-подобном SHC014-CoV может позволить химерному вирусу SHC014-MA15 инфицировать клетки человека только тогда, когда белок Spike интегрирован в основу SARS-CoV дикого типа (Menachery et al., 2015). Основа SARS-CoV содержит компоненты репликации ORF1ab. Наше исследование предоставляет доказательства важности областей репликации ORF1ab для эволюционной приспособленности. Следовательно, эти компоненты репликации ORF1ab имеют решающее значение для зоонозной передачи. В частности, результаты этого исследования показывают, что когда эти области динуклеотидных повторов в ORF1ab генома SARS-CoV-2 увеличиваются, вирус больше подходит для человека-хозяина, поэтому вирулентность вируса снижается. Таким образом, модификация этих повторяющихся областей может привести к получению аттенуированного вируса, который может быть эффективным и безопасным для разработки вакцины.

Это исследование геномного спектра SARS-CoV-2 показывает, что области TT с высоким содержанием динуклеотидов в ORF1a могут способствовать эволюционной приспособленности к уклонению от иммунного ответа хозяина. Соответственно, мониторинг SARS-CoV-2 и разработка противовирусных препаратов должны предусматривать молекулярные характеристики и изменения nsps 3-6, которые являются жизненно важными компонентами при взаимодействии с человеком-хозяином. Эти особые области динуклеотидных мотивов должны быть подробно исследованы на предмет их функций и изменений фенотипа при SARS-CoV-2. Важно отметить, что эти области с высокой периодичностью-2 могут быть профилактическими и терапевтическими мишенями для борьбы с COVID-19..

Наконец, мы проясним некоторые аспекты метода, использованного в этом исследовании. В анализе генома преобразование Фурье часто используется для обнаружения периодичности и повторов в последовательности ДНК. Метод преобразования Фурье вычисляет спектр мощности каждой частоты для четырех последовательностей бинарных индикаторов, которые соответствуют четырем положениям нуклеотидов в последовательности ДНК. В методе обнаружения периодичности в этом исследовании мы вводим среднее значение четырех нуклеотидов, т. Е. n / 4p, в уравнение. (2) вместо среднего значения индивидуального нуклеотидного состава. Если мы возьмем среднее значение индивидуального состава нуклеотидов в уравнении. (2), спектры периодичности-2 и периодичности-3 по методу NDU совпадают с соответствующими спектрами мощности Фурье (Yin and Wang, 2016). Поэтому мы рассматриваем возможность использования среднего n/4p в уравнении. (2) является преимуществом для захвата периодичности-2 в нашем оригинальном методе (Инь, 2017). Кроме того, в методе обнаружения периодичности используется параллельный четырехнуклеотидный анализ. Однако спектр периодичности представлен только в виде суммы по нуклеотидам четырех типов (уравнение (2)). Профили периодичности для нуклеотидов определенных типов могли бы быть более информативными. В частности, рейтинги интенсивности периодичности-2 для SARS-CoV-2 и SARS-CoV следующие: T>C>G>A (SARS-CoV-2: периодичность-2(A) = 36,5391, периодичность-2(T) = 75,2827, периодичность-2(C) = 65,8607, периодичность-2(G) = 43,5443; SARS-CoV/Tor2: периодичность-2(A) = 18,3036, периодичность-2(T) = 48,8777, периодичность-2(C) = 37,7693, периодичность-2(G) = 26,2949). Ранжирование интенсивности периодичности кодирования-3 для полного генома SARS-CoV-2: T>C>G>A (периодичность-3(A) = 25,2457, периодичность-3(T) = 70,5814, периодичность-3 (C) = 48,1901, периодичность-3(G) = 45,9472), тогда как для SARS-CoV/Tor2 аналогичный рейтинг T>G>C>A (периодичность-3(A) = 14,1041, периодичность-3(T) = 47,2578, периодичность-3(C) = 26,2882, периодичность-3(G) = 29.4027). Мы видим, что разница в интенсивности нуклеотидов одного и того же типа между двумя вирусами также значительна. Такие четырехнуклеотидные профили CoV человека заслуживают изучения в будущем.

Чанчуань Инь: Концептуализация, Курирование данных, Формальный анализ, Исследование, Методология, Программное обеспечение, Валидация, Визуализация, Написание — первоначальный проект, Написание — обзор и редактирование.

Авторы заявляют, что у них нет известных конкурирующих финансовых интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в этой статье.

Автор искренне благодарит исследователей со всего мира, которые секвенировали и предоставили полные геномы SARS-CoV-2 и других коронавирусов из GISAID (https://www.gisaid.org/). Это исследование зависит от этих ценных данных. Автор особенно признателен профессору Цзясону Вану (Нанкинский университет, Китай) и доктору Гуо-Вей Вей (Мичиганский государственный университет) за ценные обсуждения. Автор благодарен трем анонимным рецензентам за конструктивные замечания по поводу методов и оформления статьи.

^{Приложение A} Дополнительные данные, связанные с этой статьей, можно найти в онлайн-версии по адресу https://doi.org/10.1016/j.jtbi.2021.110604.

Дополнительные материалы содержат список геномов, использованных в данном исследовании, и методы курирования генома, а также значения периодичности изолятов SARS CoV-2 при пандемии COVID-19. Дополнительные материалы к статье находятся в отдельных папках этой статьи.

Дополнительные данные к этой статье:

Щелкните здесь для просмотра. ^{(154K, pdf)}

• Ананд К., Зибур Дж., Вадхвани П., Местерс Дж.Р., Хильгенфельд Р. Структура основной протеиназы коронавируса (3CLpro): основа для разработки препаратов против атипичной пневмонии. Наука. 2003; 300 (5626): 1763–1767. [PubMed] [Google Scholar]
• Андерсен К.Г., Рамбо А., Липкин В.И., Холмс Э.К., Гарри Р.Ф. Проксимальное происхождение SARS-CoV-2. Природная медицина. 2020;26(4):450–452. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Ангелини М. М., Ахлагпур М., Нойман Б. В., Бухмайер М. Дж. Неструктурные белки 3, 4 и 6 коронавируса тяжелого острого респираторного синдрома индуцируют двухмембранные везикулы. МБио. 2013;4(4):e00524–13. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Белалов И.С., Лукашев А.Н. Причины и последствия смещения использования кодонов в РНК-вирусах. ПЛОС Один. 2013;8(2) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Бишоп К.Н., Холмс Р.К., Шихи А.М., Малим М.Х. APOBEC-опосредованное редактирование вирусной РНК. Наука. 2004;305(5684):645. 645. [PubMed] [Google Scholar]
• Бонни Т.С., Субраманиам К., Вальцек Т.Б., Эльбадри М.А., Де Рочарс В.М.Б., Телисма Т., Рашид М., Моррис Дж.Г., Ледницки Дж.А. Полная последовательность генома штамма 229 коронавируса человекаE выделен из плазмы, взятой у гаитянского ребенка в 2016 г. Genome Announce. 2017;5(47):e01313–17. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Brakel, J.-P. т., 2020. Обнаружение пикового сигнала в данных временных рядов в реальном времени. https://stackoverflow.com/questions/22583391/peak-signal-detection-in-realtime-timeseries614 0 (0), 0–0.
• Чен Ю., Лю К., Го Д. Новые коронавирусы: структура генома, репликация и патогенез. Журнал медицинской вирусологии. 2020; 92: 418–423. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Де Йонг П. Сглаживание и интерполяция с помощью модели в пространстве состояний. Журнал Американской статистической ассоциации. 1989; 84 (408): 1085–1088. [Google Scholar]
• Di Giallonardo F. , Schlub T.E., Shi M., Holmes E.C. Состав динуклеотидов в РНК-вирусах животных в большей степени определяется семейством вирусов, чем видами-хозяевами. Журнал вирусологии. 2017;91(8):e02381–16. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Farsani S.M.J., Dijkman R., Jebbink M.F., Goossens H., Ieven M., Deijs M., Molenkamp R., van der Hoek L. Первые полные последовательности генома клинических изолятов коронавируса человека 229E. Вирусные гены. 2012;45(3):433–439. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Фер, А.Р., Перлман, С., 2015. Коронавирусы: обзор их репликации и патогенеза. В: Коронавирусы, Springer, стр. 1–23. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
• Форни Д., Кальяни Р., Моцци А., Поццоли У., Аль-Дагри Н., Клеричи М., Сирони М. Обширный положительный отбор стимулирует эволюцию неструктурных белков в генетике С бетакоронавирусы. Журнал вирусологии. 2016;90(7):3627–3639. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Фрос Дж. Дж. , Дитрих И., Альшайхахмед К., Пасшир Т. С., Эванс Д. Дж., Симмондс П. Динуклеотиды CpG и UpA как в кодирующих, так и в некодирующих областях эховируса 7 ингибируют инициация репликации после входа. электронная жизнь. 2017;6 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Ge X.-Y., Li J.-L., Yang X.-L., Chmura A.A., Zhu G., Epstein J.H., Mazet J.K. , Ху Б., Чжан В., Пэн С. Выделение и характеристика SARS-подобного коронавируса летучих мышей, который использует рецептор ACE2. Природа. 2013;503(7477):535–538. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Goubau, D., Deddouche, S., e Sousa, C.R., 2013. Цитозольное зондирование вирусов. Иммунитет 38 (5), 855–869. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
• Гу Х., Фан Р.Л., Ван Д., Пун Л.Л. Эволюционная динамика динуклеотидов в вирусе гриппа А. Эволюция вируса. 2019;5(2):vez038. [Статья бесплатно PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Хоффманн М., Кляйне-Вебер Х., Пельманн С. Сайт многоосновного расщепления в шиповидном белке SARS-CoV-2 необходим для инфицирования клеток легких человека. Молекулярная клетка. 2020;78(4):779–784. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Hu D., Zhu C., Ai L., He T., Wang Y., Ye F., Yang L., Ding C., Zhu X., Lv R. Геномная характеристика и инфекционность нового SARS-подобного коронавируса у китайских летучих мышей. Новые микробы и инфекции. 2018;7(1):1–10. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Jensen S., Thomsen A.R. Распознавание РНК-вирусов: обзор рецепторов врожденного иммунитета, участвующих в распознавании инвазии РНК-вируса. Журнал вирусологии. 2012;86(6):2900–2910. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Карлин С. Глобальные сигнатуры динуклеотидов и анализ геномной гетерогенности. Текущее мнение в микробиологии. 1998;1(5):598–610. [PubMed] [Google Scholar]
• Карлин С., Бердж С. Экстремальные значения относительного содержания динуклеотидов: геномная подпись. Тенденции в генетике. 1995;11(7):283–290. [PubMed] [Google Scholar]
• Kim Y., Lovell S., Tiew K. -C., Mandadapu S.R., Alliston K.R., Battaile K.P., Groutas WC, Chang K.-O. Противовирусные препараты широкого спектра действия против 3C или 3C-подобных протеаз пикорнавирусов, норовирусов и коронавирусов. Журнал вирусологии. 2012;86(21):11754–11762. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Корбер Б., Фишер В., Гнанакаран С.Г., Юн Х., Тейлер Дж., Абфальтерер В., Фоли Б., Джорджи Э.Э., Бхаттачарья Т., Паркер М.Д. и др. al., 2020. Конвейер спайковых мутаций показывает появление более заразной формы SARS-CoV-2. bioRxiv.
• Лам Т.Т.-Ю., Шум М.Х.-Х., Чжу Х.-К., Тонг Ю.-Г., Ни Х.-Б., Ляо Ю.-С., Вэй В., Чунг В.Ю.-М. ., Ли В.-Дж., Ли Л.-Ф. Выявление коронавирусов, связанных с SARS-CoV-2, у малайских панголинов. Природа. 2020: 1–6. [PubMed] [Академия Google]
• Лей Дж., Кусов Ю., Хильгенфельд Р. Nsp3 коронавирусов: структуры и функции большого многодоменного белка. Противовирусные исследования. 2018;149:58–74. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• McBride R. , Van Zyl M., Fielding B.C. Нуклеокапсид коронавируса представляет собой многофункциональный белок. Вирусы. 2014;6(8):2991–3018. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Менахери В.Д., Юнт Б.Л., младший, Деббинк К., Агнихотрам С., Гралински Л.Е., Планте Дж.А., Грэм Р.Л., Скоби Т., Ге X.-Y., Дональдсон Э. Ф. Кластер циркулирующих коронавирусов летучих мышей, похожий на SARS, демонстрирует потенциал для появления человека. Природная медицина. 2015;21(12):1508. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Пирк К., Берхаут Б., ван дер Хук Л. Новые коронавирусы человека NL63 и HKU1. Журнал вирусологии. 2007;81(7):3051–3057. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Серрано П., Джонсон М.А., Чаттерджи А., Нойман Б.В., Джозеф Дж.С., Бухмайер М.Дж., Кун П., Вютрих К. Ядерно-магнитно-резонансная структура нуклеиновой кислоты- домен связывания неструктурного белка коронавируса тяжелого острого респираторного синдрома 3. Journal of Virology. 2009;83(24):12998–13008. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Шу Ю., Макколи Дж. GISAID: Глобальная инициатива по обмену всеми данными о гриппе — от видения к реальности. Евронаблюдение. 2017;22(13) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Silverman R.H. Взаимодействия вирусов с 2,5-олигоаденилатсинтетазой и РНКазой L во время противовирусного ответа интерферона. Журнал вирусологии. 2007;81(23):12720–12729. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Су С., Вонг Г., Ши В., Лю Дж., Лай А.С., Чжоу Дж., Лю В., Би Ю., Гао Г.Ф. Эпидемиология, генетическая рекомбинация и патогенез коронавирусов. Тенденции микробиологии. 2016;24(6):490–502. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Тарайло-Граовац М., Чен Н. Использование повторителя маски для идентификации повторяющихся элементов в геномных последовательностях. Текущие протоколы в биоинформатике. 2009;25(1):4–10. [PubMed] [Google Scholar]
• Тиль В., Герольд Дж., Шелле Б., Сидделл С. Г. Инфекционная РНК, транскрибированная in vitro из копии кДНК генома коронавируса человека, клонированного в вирусе коровьей оспы. Журнал общей вирусологии. 2001;82(6):1273–1281. [PubMed] [Академия Google]
• Цонис А.А., Элснер Дж.Б., Цонис П.А. Периодичность кодирующих последовательностей ДНК: последствия для эволюции генов. Журнал теоретической биологии. 1991;151(3):323–331. [PubMed] [Google Scholar]
• Ван Л.-Ф., Ши З., Чжан С., Филд Х., Дашак П., Итон Б.Т. Обзор летучих мышей и ОРВИ. Возникающие инфекционные заболевания. 2006;12(12):1834. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Wang R., Hozumi Y., Yin C., Wei G.-W. Расшифровка передачи, эволюции и разветвления SARS-CoV-2 на COVID-19диагностика, вакцина и медицина. Журнал химической информации и моделирования. 2020;60(12):5853–5865. [Бесплатная статья ЧВК] [PubMed] [Google Scholar]
• ВОЗ, 2020. Отчет о ситуации с коронавирусной болезнью 2019 (COVID-19) 130. Отчеты о ситуации с коронавирусной болезнью (COVID-2019) 00 (00), 00–00.
• Ву Ф., Чжао С., Ю Б., Чен Ю.-М., Ван В., Сун З.-Г., Ху Ю., Тао З.-В., Тянь Дж.-Х., Пей Ю.-Ю. Новый коронавирус, связанный с респираторным заболеванием человека в Китае. Природа. 2020; 579 (7798): 265–269. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Xia X. Экстремальный дефицит геномного CpG при SARS-CoV-2 и уклонение от противовирусной защиты хозяина. Молекулярная биология и эволюция. 2020;37(9):2699–2705. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Yang L., Wu Z., Ren X., Yang F., He G., Zhang J., Dong J., Sun L., Zhu Y., Du J. Novel SARS-подобные бета-коронавирусы у летучих мышей, Китай, 2011 г. Новые инфекционные заболевания. 2013;19(6):989. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Инь С. Идентификация повторов в последовательностях ДНК с использованием однородности распределения нуклеотидов. Журнал теоретической биологии. 2017;412(7):138–145. [PubMed] [Академия Google]
• Инь С. Генотипирование коронавируса SARS-CoV-2: методы и последствия. Геномика. 2020;112(5):3588–3596. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Инь С., Ван Дж. Периодический спектр мощности с приложениями для обнаружения скрытой периодичности в последовательностях ДНК. Журнал математической биологии. 2016;73(5):1053–1079. [PubMed] [Google Scholar]
• Чжоу А., Хассель Б.А., Сильверман Р.Х. Клонирование экспрессии 2–5А-зависимой РНКазы: уникально регулируемый медиатор действия интерферона. Клетка. 1993;72(5):753–765. [PubMed] [Google Scholar]
• Чжоу П., Фань Х., Лань Т., Ян С.-Л., Ши В.-Ф., Чжан В., Чжу Ю., Чжан Ю.-В., Xie Q.-M., Mani S. Синдром острой диареи свиней со смертельным исходом, вызванный HKU2-родственным коронавирусом летучих мышей. Природа. 2018;556(7700):255–258. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Чжоу П., Ян С.-Л., Ван С.-Г., Ху Б., Чжан Л., Чжан В., Си Х.-Р. , Чжу Ю., Ли Б., Хуанг С.-Л. Вспышка пневмонии, связанная с новым коронавирусом вероятного происхождения от летучих мышей. Природа. 2020;579(7798): 270–273. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

Периодические тенденции — Химия LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Периодические тренды — это определенные закономерности, присутствующие в периодической таблице, которые иллюстрируют различные аспекты определенного элемента, включая его размер и его электронные свойства. Основные периодические тенденции включают: электроотрицательность, энергию ионизации, сродство к электрону, атомный радиус, температуру плавления и металлический характер. Периодические тенденции, возникающие в результате расположения периодической таблицы, предоставляют химикам бесценный инструмент для быстрого предсказания свойств элемента. Эти тенденции существуют из-за схожей атомной структуры элементов в пределах их соответствующих групповых семейств или периодов, а также из-за периодической природы элементов.

Тенденции электроотрицательности

Электроотрицательность можно понимать как химическое свойство, описывающее способность атома притягивать и связывать электроны. Поскольку электроотрицательность является качественным свойством, стандартного метода расчета электроотрицательности не существует. Однако наиболее распространенной шкалой для количественной оценки электроотрицательности является шкала Полинга (таблица A2), названная в честь химика Линуса Полинга. Числа, присвоенные шкалой Полинга, безразмерны из-за качественного характера электроотрицательности. Значения электроотрицательности для каждого элемента можно найти в определенных периодических таблицах. Пример приведен ниже.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Периодическая таблица значений электроотрицательности

Электроотрицательность измеряет тенденцию атома притягивать и образовывать связи с электронами. Это свойство существует благодаря электронной конфигурации атомов. Большинство атомов следуют правилу октета (имея валентную или внешнюю оболочку, состоящую из 8 электронов). Поскольку элементы в левой части периодической таблицы имеют менее чем наполовину заполненную валентную оболочку, энергия, необходимая для приобретения электронов, значительно выше по сравнению с энергией, необходимой для потери электронов. В результате элементы в левой части периодической таблицы обычно теряют электроны при образовании связей. И наоборот, элементы в правой части периодической таблицы более энергоэффективны в получении электронов для создания полной валентной оболочки из 8 электронов. Природа электроотрицательности эффективно описывается следующим образом: чем больше атом склонен приобретать электроны, тем больше вероятность того, что атом будет притягивать электроны к себе.

• Слева направо по периоду элементов электроотрицательность увеличивается. Если валентная оболочка атома заполнена менее чем наполовину, для потери электрона требуется меньше энергии, чем для его приобретения. И наоборот, если валентная оболочка заполнена более чем наполовину, легче втянуть электрон в валентную оболочку, чем отдать его.
• Сверху вниз по группе электроотрицательность уменьшается. Это связано с тем, что атомный номер увеличивается вниз по группе, и, таким образом, увеличивается расстояние между валентными электронами и ядром, или увеличивается атомный радиус.
• Важные исключения из вышеуказанных правил включают инертные газы, лантаноиды и актиноиды. Благородные газы обладают полной валентной оболочкой и обычно не притягивают электроны. Лантаниды и актиноиды обладают более сложным химическим составом, который обычно не следует каким-либо тенденциям. Следовательно, благородные газы, лантаноиды и актиноиды не имеют значений электроотрицательности.
• Что касается переходных металлов, хотя они имеют значения электроотрицательности, между ними мало различий по периоду и вверх и вниз по группе. Это связано с тем, что их металлические свойства влияют на их способность притягивать электроны так же легко, как и другие элементы.

В соответствии с этими двумя общими тенденциями наиболее электроотрицательным элементом является фтор с 3,98 единицами Полинга.

Рисунок \(\PageIndex{2}\): Периодическая таблица, показывающая тренд электроотрицательности

Тенденции энергии ионизации

Энергия ионизации — это энергия, необходимая для отрыва электрона от нейтрального атома в его газовой фазе. Концептуально энергия ионизации противоположна электроотрицательности. Чем ниже эта энергия, тем легче атом становится катионом. Следовательно, чем выше эта энергия, тем менее вероятно, что атом станет катионом. Как правило, элементы в правой части периодической таблицы имеют более высокую энергию ионизации, потому что их валентная оболочка почти заполнена. Элементы в левой части периодической таблицы имеют низкую энергию ионизации из-за их готовности терять электроны и становиться катионами. Таким образом, энергия ионизации увеличивается слева направо в таблице Менделеева.

Рисунок \(\PageIndex{3}\): График, показывающий энергию ионизации элементов от водорода до аргона

Другим фактором, влияющим на энергию ионизации, является экранирование электронов . Электронное экранирование описывает способность внутренних электронов атома экранировать его положительно заряженное ядро ​​от его валентных электронов. При движении вправо от точки увеличивается число электронов и увеличивается сила экранирования. В результате электронам валентной оболочки легче ионизироваться, и, таким образом, энергия ионизации уменьшается вниз по группе. Электронное экранирование также известно как скрининг .

Тенденции

• Энергия ионизации элементов внутри периода обычно увеличивается слева направо. Это связано с устойчивостью валентной оболочки.
• Энергия ионизации элементов внутри группы обычно уменьшается сверху вниз. Это происходит из-за электронного экранирования.
• Благородные газы обладают очень высокой энергией ионизации из-за их полных валентных оболочек, как показано на графике. Обратите внимание, что у гелия самая высокая энергия ионизации среди всех элементов.

Некоторые элементы имеют несколько энергий ионизации; эти различные энергии называются первой энергией ионизации, второй энергией ионизации, третьей энергией ионизации и т. д. Первая энергия ионизации — это энергия, необходимая для удаления электрона с самой внешней или наивысшей энергией, вторая энергия ионизации — это энергия, необходимая для удалить любой последующий высокоэнергетический электрон из газообразного катиона и т. д. Ниже приведены химические уравнения, описывающие первую и вторую энергии ионизации: 9- \]

Как правило, любые последующие энергии ионизации (2-я, 3-я и т. д.) следуют той же периодической тенденции, что и первая энергия ионизации.

Рисунок \(\PageIndex{4}\): периодическая таблица, показывающая тренд энергии ионизации

Энергия ионизации уменьшается по мере увеличения атомного радиуса. На это наблюдение влияют \(n\) (главное квантовое число) и \(Z_{eff}\) (основанное на атомном номере и показывающее, сколько протонов видно в атоме) на энергию ионизации (I). Связь задается следующим уравнением: 92} \]

• Через период \(Z_{eff}\) увеличивается на , а n (главное квантовое число) остается тем же самым , поэтому энергия ионизации увеличивается на .
• Вниз по группе \(n\) увеличивает и \(Z_{eff}\) немного увеличивает ; энергия ионизации уменьшается .

Тенденции сродства к электрону

Как следует из названия, сродство к электрону — это способность атома принимать электрон. В отличие от электроотрицательности, сродство к электрону является количественным измерением изменения энергии, которое происходит, когда электрон присоединяется к нейтральному атому газа. Чем отрицательнее значение сродства к электрону, тем выше сродство атома к электронам.

Рисунок \(\PageIndex{5}\): периодическая таблица, показывающая тренд сродства к электрону

Сродство к электрону обычно уменьшается вниз по группе элементов, потому что каждый атом больше, чем атом над ним (это тренд атомного радиуса, обсуждаемый ниже). Это означает, что добавленный электрон находится дальше от ядра атома по сравнению с его положением в меньшем атоме. При большем расстоянии между отрицательно заряженным электроном и положительно заряженным ядром сила притяжения относительно слабее. Следовательно, сродство к электрону уменьшается. Двигаясь слева направо по периоду, атомы становятся меньше по мере того, как силы притяжения становятся сильнее. Это заставляет электрон двигаться ближе к ядру, тем самым увеличивая сродство к электрону слева направо по периоду.

• Сродство к электрону увеличивается слева направо в пределах периода. Это связано с уменьшением атомного радиуса.
• Внутри группы сродство к электрону уменьшается сверху вниз. Это связано с увеличением атомного радиуса.

Тенденции атомного радиуса

Атомный радиус равен половине расстояния между ядрами двух атомов (точно так же, как радиус равен половине диаметра круга). Однако эта идея усложняется тем фактом, что не все атомы обычно связаны друг с другом одинаковым образом. Одни связаны ковалентными связями в молекулах, другие притягиваются друг к другу в ионных кристаллах, третьи удерживаются в металлических кристаллах. Тем не менее подавляющее большинство элементов могут образовывать ковалентные молекулы, в которых два одинаковых атома удерживаются вместе одинарной ковалентной связью. Ковалентные радиусы этих молекул часто называют атомными радиусами. Это расстояние измеряется в пикометрах. Модели атомного радиуса наблюдаются во всей периодической таблице.

Размер атома постепенно уменьшается слева направо по периоду элементов. Это связано с тем, что в пределах периода или семейства элементов все электроны добавляются к одной и той же оболочке. Однако в то же время к ядру добавляются протоны, что делает его более положительно заряженным. Эффект увеличения числа протонов больше, чем эффект увеличения числа электронов; следовательно, существует большее ядерное притяжение. Это означает, что ядро ​​сильнее притягивает электроны, притягивая оболочку атома ближе к ядру. Валентные электроны удерживаются ближе к ядру атома. В результате атомный радиус уменьшается.

Рисунок \(\PageIndex{6}\): Периодическая таблица, показывающая тренд атомного радиуса

D собственная группа, атомный радиус увеличивается. Валентные электроны занимают более высокие уровни из-за увеличения квантового числа (n). В результате валентные электроны удаляются от ядра по мере увеличения «n». Экранирование электронов предотвращает притяжение этих внешних электронов к ядру; таким образом, они удерживаются слабо, и результирующий атомный радиус велик.

• Атомный радиус уменьшает слева направо в течение периода. Это вызвано увеличением числа протонов и электронов за период. Один протон имеет больший эффект, чем один электрон; таким образом, электроны притягиваются к ядру, что приводит к меньшему радиусу.
• Атомный радиус увеличивается на сверху вниз внутри группы. Это происходит из-за электронного экранирования.

Тенденции изменения температуры плавления

Температура плавления — это количество энергии, необходимое для разрыва связи (связей) для превращения твердой фазы вещества в жидкость. Как правило, чем прочнее связь между атомами элемента, тем больше энергии требуется для разрыва этой связи. Поскольку температура прямо пропорциональна энергии, высокая энергия диссоциации связи коррелирует с высокой температурой. Точки плавления различны и обычно не образуют различимой тенденции в периодической таблице. Однако из рисунка \(\PageIndex{7}\) можно сделать определенные выводы.

• Металлы обычно имеют высокую температуру плавления .
• Большинство неметаллов имеют низкую температуру плавления .
• Неметалл углерод обладает самой высокой температурой плавления среди всех элементов . Полуметаллический бор также обладает высокой температурой плавления.

Рисунок \(\PageIndex{7}\): Таблица температур плавления различных элементов

Тенденции металлического характера

Металлический характер элемента можно определить как легкость, с которой атом может потерять электрон. Справа налево по периоду металлический характер усиливается, потому что притяжение между валентным электроном и ядром слабее, что облегчает потерю электронов. Металлический характер усиливается по мере продвижения вниз по группе, потому что увеличивается размер атома. Когда размер атома увеличивается, внешние оболочки удаляются. Главное квантовое число увеличивается, а средняя электронная плотность перемещается дальше от ядра. Электроны валентной оболочки имеют меньшее притяжение к ядру и, как следствие, могут легче терять электроны. Это вызывает усиление металлического характера.

• Металлические характеристики уменьшаются слева направо по периоду. Это вызвано уменьшением радиуса (вызванным Z _eff , как указано выше) атома, что позволяет внешним электронам легче ионизироваться.
• Металлические характеристики увеличиваются вниз по группе. Электронное экранирование вызывает увеличение атомного радиуса, поэтому внешние электроны ионизируются легче, чем электроны в более мелких атомах.
• Металлический характер относится к способности терять электроны, а неметаллический характер относится к способности приобретать электроны.

Другой более простой способ запомнить тенденцию металлического характера состоит в том, что при движении влево и вниз к нижнему левому углу периодической таблицы металлический характер увеличивается в направлении групп 1 и 2, или групп щелочных и щелочноземельных металлов . Точно так же, двигаясь вверх и вправо к верхнему правому углу таблицы Менделеева, металлический характер уменьшается, потому что вы проходите по правой стороне лестницы, которая указывает неметаллов . К ним относятся Группа 8, благородные газы и другие распространенные газы, такие как кислород и азот.

• Другими словами:
• Переместиться влево по периоду и вниз по группе: увеличить металлический характер (в сторону щелочных и щелочных металлов)
• Перемещение вправо по периоду и вверх по группе: уменьшение металлического характера (в направлении неметаллов, таких как благородные газы)

Рисунок \(\PageIndex{8}\): Периодическая таблица тренда металлического характера

Задачи

Следующая серия задач дает обзор общего понимания вышеупомянутого материала.

1. Основываясь на периодических трендах энергии ионизации, какой элемент имеет наибольшую энергию ионизации?

1. Фтор (F)
2. Азот (N)
3. Гелий (Не)

2.) Азот имеет больший атомный радиус, чем кислород.

1. А.) Правда
2. Б.) Ложь

3.) Что имеет более металлический характер, свинец (Pb) или олово (Sn)?

4.) Какой элемент имеет более высокую температуру плавления: хлор (Cl) или бром (Br)?

5.) Какой элемент более электроотрицательный, сера (S) или селен (Se)?

6) Почему значение электроотрицательности большинства благородных газов равно нулю?

7) Расположите эти атомы в порядке убывания эффективного заряда ядра по валентным электронам: Si, Al, Mg, S

8) Перепишите следующий список в порядке убывания сродства к электрону: фтор (F), фосфор (P) , сера (S), бор (B).

9) Атом с атомным радиусом меньшим, чем у серы (S), это __________.

1. А. ) Кислород (О)
2. Б.) Хлор (Cl)
3. С.) Кальций (Ca)
4. D.) Литий (Li)
5. E.) Ничего из вышеперечисленного

10) Неметалл имеет меньший ионный радиус по сравнению с металлом того же периода.

1. А.) Верно Б.) Неверно

Решения

1. Ответ: C.) Гелий (He)

Пояснение: Гелий (He) имеет самую высокую энергию ионизации, потому что, как и у других благородных газов, валентная оболочка гелия заполнена. Следовательно, гелий стабилен и с трудом теряет или приобретает электроны.

2. Ответ: A.) Верно

Объяснение: Радиус атома увеличивается справа налево в периодической таблице. Следовательно, азот больше кислорода.

3. Ответ: Свинец (Pb)

Объяснение: Свинец и олово находятся в одном столбце. Металлический характер увеличивается вниз по столбцу. Свинец находится под оловом, поэтому свинец имеет более металлический характер.

4. Ответ: Бром (Br)

Пояснение: В неметаллах температура плавления увеличивается вниз по столбцу. Поскольку хлор и бром находятся в одной колонке, бром имеет более высокую температуру плавления.

5. Ответ: Сера (S)

Пояснение: Обратите внимание, что сера и селен находятся в одной колонке. Электроотрицательность увеличивается вверх по столбцу. Это указывает на то, что сера более электроотрицательна, чем селен.

6. Ответ: Большинство благородных газов имеют полные валентные оболочки.

Пояснение: Из-за полной валентной электронной оболочки благородные газы чрезвычайно стабильны и не теряют или не приобретают электроны.

7. Ответ: S > Si > Al > Mg.

Пояснение: Электроны над закрытой оболочкой защищены закрытой оболочкой. S имеет 6 электронов над закрытой оболочкой, поэтому каждый чувствует притяжение 6 протонов в ядре.

8. Ответ: Фтор (F)>Сера (S)>Фосфор (P)>Бор (B)

Пояснение: Сродство к электрону обычно увеличивается слева направо и снизу вверх.

9. Ответ: C.) Кислород (O)

Объяснение: Периодические тренды показывают, что атомный радиус увеличивается вверх по группе и слева направо по периоду. Поэтому кислород имеет меньший атомный радиус серы.

10. Ответ: B.) Неверно

Объяснение: Причина этого заключается в том, что металл обычно теряет электрон, превращаясь в ион, а неметалл приобретает электрон. Это приводит к меньшему ионному радиусу для иона металла и большему ионному радиусу для иона неметалла.

Ссылки

1. Пинто, Габриэль. «Использование мячей различных видов спорта для моделирования изменения размеров атомов». J. Chem. Образовательный 1998 75 725.{cke_protected}{C}
2. Куреши, Пушкин М.; Камунпури, С. Икбал М. «Сольватация ионов: проблема ионных радиусов». J. Chem. Образовательный 1991 , 68 , 109.
3. Смит, Дерек В. «Энтальпии атомизации металлических элементарных веществ с использованием полуколичественной теории ионных твердых тел: простая модель для рационализации периодических тенденций». J. Chem. Образовательный 1993 , 70 , 368.
4. Руссо, Стив и Майк Сильвер. Введение в химию. Сан-Франциско: Пирсон, 2007.

.

5. Петруччи, Ральф Х. и др. Общая химия: принципы и современные приложения. 9-е изд. Нью-Джерси: Пирсон, 2007.

.

6. Аткинс, Питер и др. al, Physical Chemistry , 7 ^th Edition, 2002, W.H Freeman and Company, New York, pg. 390.
7. Альберти, Роберт А. и др. ал, Physical Chemistry , 3 ^rd Edition, 2001, John Wiley & Sons, Inc, pg. 380.
8. Котс, Джон К. и др. al, Chemistry & Chemical Reactivity , 5 ^th Edition, 2003, Thomson Learning Inc, pg. 305-309.

Periodic Trends распространяется под лицензией CC BY-NC-SA 4.0, авторами, ремиксами и/или кураторами являются Света Рамиредди, Бинъяо Чжэн, Эмили Нгуен и Эмили Нгуен.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или страница

   Лицензия

   CC BY-NC-SA

   Версия лицензии

   4,0

   Показать страницу Оглавление

   нет на странице

2. Теги

   1. Атомный радиус
   2. автор @ Бинъяо Чжэн
   3. автор @ Эмили Нгуен
   4. автор @ Света Рамиредди
   5. Электронное сродство
   6. электроотрицательность
   7. Тенденции электроотрицательности
   8. Энергия ионизации
   9. температура плавления
   10. металлический символ
   11. периодический закон
   12. периодическая таблица
   13. Периодические тренды
   14. Тренды

периодическая таблица | Определение, элементы, группы, сборы, тенденции и факты

таблица Менделеева

Просмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Дмитрий Менделеев
Лотар Мейер
Поль-Эмиль Лекок де Буабодран

Похожие темы:

химический элемент
атом
группа
периодический закон
период

Просмотреть весь связанный контент →

Популярные вопросы

Что такое периодическая таблица?

Периодическая таблица представляет собой табличный массив химических элементов, упорядоченных по атомному номеру, от элемента с наименьшим атомным номером, водорода, до элемента с наибольшим атомным номером, оганесона. Атомный номер элемента — это число протонов в ядре атома этого элемента. У водорода 1 протон, у оганесона 118.

Что общего у групп периодической таблицы?

Группы периодической таблицы отображаются в виде вертикальных столбцов, пронумерованных от 1 до 18. Элементы в группе имеют очень похожие химические свойства, которые возникают из-за количества присутствующих валентных электронов, то есть количества электронов в внешняя оболочка атома.

Откуда взялась периодическая таблица?

Расположение элементов в периодической таблице определяется электронной конфигурацией элементов. Из-за принципа запрета Паули не более двух электронов могут занимать одну и ту же орбиталь. Первый ряд периодической таблицы состоит всего из двух элементов, водорода и гелия. Чем больше у атомов электронов, тем больше у них орбит, доступных для заполнения, и, таким образом, строки содержат больше элементов в нижней части таблицы.

Почему таблица Менделеева делится?

Периодическая таблица имеет две строки внизу, которые обычно отделены от основной части таблицы. Эти ряды содержат элементы лантаноидного и актиноидного рядов, обычно от 57 до 71 (от лантана до лютеция) и от 89 до 103 (актиний до лоуренсия) соответственно. Для этого нет никаких научных оснований. Это просто сделано для того, чтобы сделать таблицу более компактной.

Сводка

Прочтите краткий обзор этой темы

периодическая таблица , полная периодическая таблица элементов , в химии упорядоченный массив всех химических элементов в порядке возрастания атомного номера, т. е. общее количество протонов в атомном ядре. Когда химические элементы расположены таким образом, в их свойствах возникает повторяющаяся закономерность, называемая «периодическим законом», при которой элементы в одном столбце (группе) обладают сходными свойствами. Первоначальное открытие, которое сделал Д.И. Менделеев в середине 19ХХ века, сыграл неоценимую роль в развитии химии.

Изучите периодический закон химии, чтобы понять свойства элементов и то, как они соотносятся друг с другом.

Просмотреть все видео к этой статье. их атомных номеров, целые числа которых равны положительным электрическим зарядам атомных ядер, выраженным в электронных единицах. В последующие годы был достигнут большой прогресс в объяснении периодического закона с точки зрения электронной структуры атомов и молекул. Это разъяснение повысило ценность закона, который сегодня используется так же часто, как и в начале 20-го века, когда он выражал единственную известную взаимосвязь между элементами.

История периодического закона

Узнайте, как устроена таблица Менделеева

Просмотреть все видео к этой статье

В первые годы XIX века наблюдалось бурное развитие аналитической химии — искусства различать различные химические вещества — и, как следствие, накопление обширных знаний о химических и физических свойствах как элементов, так и соединений. Это быстрое распространение химических знаний вскоре вызвало необходимость классификации, ибо на классификации химических знаний основана не только систематизированная литература по химии, но и лабораторное искусство, с помощью которого химия как живая наука передается от одного поколения химиков к другому. Отношения между соединениями обнаруживались легче, чем между элементами; так получилось, что классификация элементов на много лет отставала от классификации соединений. Фактически, среди химиков не было достигнуто общего согласия относительно классификации элементов в течение почти полувека после того, как системы классификации соединений стали общеупотребительными.

Дж.В. Доберейнер в 1817 году показал, что совокупный вес, то есть атомный вес, стронция находится посередине между весами кальция и бария, а несколько лет спустя он показал, что существуют и другие подобные «триады» (хлор, бром и йод [галогены] и литий, натрий и калий [щелочные металлы]). Ж.-Б.-А. Дюма, Л. Гмелин, Э. Ленссен, Макс фон Петтенкофер и Дж. П. Кук расширили предположения Доберейнера между 1827 и 1858 годами, показав, что подобные отношения простираются дальше, чем триады элементов: фтор добавляется к галогенам, а магний — к щелочноземельным. металлы, в то время как кислород, сера, селен и теллур были отнесены к одному семейству, а азот, фосфор, мышьяк, сурьма и висмут — к другому семейству элементов.

Britannica Quiz

Science Quiz

Проверьте свои научные способности под микроскопом и узнайте, как много вы знаете о кровавых камнях, биомах, плавучести и многом другом!

Позднее были предприняты попытки показать, что атомные веса элементов могут быть выражены арифметической функцией, и в 1862 г. А.-Э.-Б. де Шанкуртуа предложил классификацию элементов, основанную на новых значениях атомных весов, данных системой Станислао Канниццаро ​​1858 года. Де Шанкуртуа нанес атомные веса на поверхность цилиндра с окружностью 16 единиц, что соответствует приблизительному атомному весу кислород. Получившаяся винтовая кривая перенесла тесно связанные элементы в соответствующие точки цилиндра, расположенные выше или ниже друг друга, и, следовательно, он предположил, что «свойства элементов — это свойства чисел» — замечательное предсказание в свете современных знаний.

Классификация элементов

В 1864 году Я.А.Р. Ньюлендс предложил классифицировать элементы в порядке увеличения атомного веса, при этом элементам присваивались порядковые номера от единицы и вверх, и они были разделены на семь групп, обладающих свойствами, тесно связанными с первыми семью из известных тогда элементов: водород, литий, бериллий, бор, углерод. , азот и кислород. Это соотношение было названо законом октав по аналогии с семью интервалами музыкальной гаммы.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подписаться сейчас

Затем, в 1869 г., в результате обширной корреляции свойств и атомных весов элементов с особым вниманием к валентности (т. е. числу одинарных связей, которые может образовать элемент), Менделеев предложил периодическую закон, согласно которому «элементы, расположенные по величине атомного веса, обнаруживают периодическое изменение свойств». Лотар Мейер независимо пришел к аналогичному заключению, опубликованному после выхода статьи Менделеева.

Части периодической таблицы

Части периодической таблицы

Периодические тренды — энергия ионизации

1А

2А

3А

4А

5А

6А

7А

8А

(1)

(2)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

3Б

4Б

5Б

6Б

7Б

—

8Б

—

1Б

2Б

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

1

Х 1312

Он 2372

2

Ли 513

Быть 899

Б 801

С 1086

Н 1402

О 1314

Ф 1681

Не 2081

3

На 496

Мг 738

Ал 577

Си 786

Р 1012

С 1000

Кл 1251

Ар 1520

4

К 419

Са 590

СК 631

Ти 658

В 650

Кр 653

Мн 717

Фе 759

Со 760

Ni 737

Медь 745

Цинк 906

Га 579

Гэ 762

Как 947

Se 941

руб. 1140

Кр 1351

5

руб. руб. 403

Ср 550

Д 616

Зр 660

№ 664

Пн 685

ТК 702

Ру 711

Рх 720

Пд 805

Аг 731

CD 868

В 558

Сн 709

Сб 834

Те 869

я 1008

Хе 1170

6

цезий 376

Ба 503

Ла 538

Хф 642

Та 761

Вт 770

Ре 760

ОС 840

Ир 880

Пт 870

г. Au 890

рт.ст. 1007

Тул 589

Пб 716

Би 703

ПО 812

В 930

Рн 1040

7

Пт 400

Ра 509

Ас 499

РФ 490

Дб 640

Сг 730

Бх 660

Гс 750

Мт 840

Дс н. д.

№ н.д.

Ууб н.д.

—

Uuq н.д.

—

—

—

—

6

Се 527

Пр 523

Нд 530

вечера 536

См 543

ЕС 547

гд 592

Тб 565

Дай 572

Хо 581

Эр 589

Тм 597

Ыб 603

Лу 524

7

587

Па 568

У 584

Нп 597

Пу 585

Ам 578

См 581

Бк 601

См. 608

Эс 619

FM 627

Мд 635

№ 642

Лр н.д.

Энергии ионизации, выраженные в единицах
килоджоули на моль (кДж/моль).

Данные взяты из John Emsley, The Elements , 3-е издание.
Оксфорд: Clarendon Press, 1998.

.

 

Энергия ионизации атома — это количество энергии, которое
требуется, чтобы удалить электрон из моля атомов в газовой фазе:

М(г)    М ⁺ (г)
+ e ^—

Из большинства элементов можно удалить больше электронов, так что это
количество более точно известно как первая энергия ионизации ,
энергия перехода от нейтральных атомов к катионам с зарядом 1+.
Энергия ионизации секунд — это энергия, необходимая для
удалить второй электрон, чтобы сформировать катионы 2+ из катионов 1+:

М ⁺ (г)
M ²⁺ (г)  +  e ^—

третья энергия ионизации — это энергия, необходимая для образования 3+
катионы:

М ²⁺ (г)
M ³⁺ (г)  +  e ^—

и так далее. Энергия ионизации всегда равна положительных
числа, потому что энергия должна поставляться (эндотермическое изменение энергии)
отделить электроны от атомов. Вторая энергия ионизации
всегда больше, чем первая энергия ионизации, потому что она требует даже
больше энергии, чтобы оторвать электрон от катиона, чем от
нейтральный атом.

Первая энергия ионизации изменяется предсказуемым образом в
периодическая таблица. Энергия ионизации уменьшается сверху вниз.
нижняя в группе и увеличивается слева направо
прямо через период .
Таким образом, у гелия наибольшая энергия первой ионизации, а у франция
один из самых низких.

• Сверху вниз в группе орбитали, соответствующие
  более высокие значения главного квантового числа ( n )
  добавленные, которые в среднем находятся дальше от ядра.
  Поскольку самые внешние электроны находятся дальше, они меньше
  сильно притягиваются к ядру, и их легче удалить,
  соответствует меньшему значению первой энергии ионизации.
• Слева направо через период к ядру добавляется больше протонов,
  но число электронов во внутренних оболочках с меньшей энергией
  остается такой же. Валентные электроны чувствуют себя более эффективными.
  заряд ядра — сумма зарядов протонов в
  ядро и заряды внутренних, остовных электронов.
  Поэтому валентные электроны удерживаются сильнее, атом
  уменьшается в размерах (см.
  радиус атома),
  и удалить их становится все труднее, соответственно
  до более высокого значения для первой энергии ионизации.

 

Следующие диаграммы иллюстрируют общие тенденции в первом
энергия ионизации:

 

 

В этих общих тенденциях есть некоторые «флуктуации». Например,
первая ионизация уменьшается от бериллия к бору, а от магния к
алюминий, так как электроны из p-блока начинают вступать в игру. в
случай бора, который имеет электронную конфигурацию 1s ² 2 с ²
2p ¹ , 2s-электроны экранируют 2p-электрон с более высокой энергией от
ядра, что немного облегчает его удаление. Аналогичный эффект возникает в
алюминий с электронной конфигурацией 1s ² 2s ²
2p ⁶ 3s ² 3p ¹ .

Несмотря на то, что кислород находится справа от азота в периоде 2, его первое
энергия ионизации несколько ниже, чем у азота. Азот имеет
электронная конфигурация 1s ² 2s ² 2p ³ , который
помещает один электрон на каждую орбиталь p , что делает его наполовину заполненным набором
орбиталей:

Наполовину заполненные наборы p орбиталей немного более стабильны, чем
с 2 или 4 электронами, что немного затрудняет ионизацию атома азота.