Актуальные проблемы неорганической химии реферат
Обновлено: 02.07.2024
Краткий обзор концептуальных направлений развития современной химии. Исследование структуры химических соединений. Эффективные и неэффективные столкновения реагирующих частиц. Химическая промышленность и важнейшие экологические проблемы современной химии.
Краткое сожержание материала:
1. Современные концепции химии
2. Химическая промышленность и экологические проблемы химии
Список использованной литературы
Введение
Химия в истекшем столетии заняла центральное место в естествознании. По темпам развития она существенно опережает другие естественные и точные науки. Объем химических знаний сейчас удваивается в среднем за 11-12 лет, в то время как в середине прошлого века этот период составлял около 40 лет. Одной из причин развития и совершенствования современного мира, базы материальной культуры цивилизованного мира стали достижения химии. Ведь именно химия играет важную роль в создании новых материалов, лекарств, средств защиты растений, продуктов питания и многого другого. Она является основой большинства технологических процессов во всех областях промышленности. Более 80% современных технологий энергетики, электроники, металлургии, пищевой и легкой отраслей промышленности, сельского хозяйства, а также все 100% нефтепереработки -- это почти чистая химия.
Химия - не простая сумма знаний, а строгие, логически обоснованные системы понятий о веществах, химических реакциях, технологических процессах.
Целью настоящей работы является исследование основных проблем современной химии.
1. Современные концепции химии
Химия 21 века предстает перед нами как весьма разветвленная система знаний, которая находится в процессе интенсивного развития. К числу концептуальных направлений развития современной химии относятся:
1) Проблема химического элемента. Впервые в мире в конце 80-х годов 20 в. в нашей стране был получен сверхтвердый материал - гексанит-Р. Это разновидность нитрида бора с температурой плавления 3200оС и твердостью, близкой к твердости алмаза См. об этом: Поллер З. Химия на пути в третье тысячелетие. М., 1992. С. 88. . Но подлинный переворот в теории химических элементов произвела химия фторорганических соединений. Она открыла совершенно новый мир органических веществ. Изделия из фторуглерода принимаются в качестве материала для изготовления внутренних органов человека (сердечных клапанов, кровеносных сосудов и т.п.). Синтез уникальных материалов заставляет по-новому исследовать все химические элементы и накапливать данные для новых концепций химических элементов См. об этом: Пиментел Дж., Кунрод Дж. Возможности химии сегодня и завтра. М., 1992. - С. 241. .
2) Исследование структуры химических соединений. Современная структурная химия достигла больших результатов. Последним ее достижением является открытие совершенно нового класса металлоорганических соединений. Молекула этого вещества представляет собой две пластины из соединений водорода и углерода, между которыми находится атом какого-либо металла.
Исследования в области современной структурной химии идут по двум перспективным направлениям:
- синтез кристаллов с максимальным приближением к идеальной решетке для получения материалов с высокими техническими показателями: максимальной прочностью, термической стойкостью, долговечностью в эксплуатации и др.;
- создание кристаллов с заранее запрограммированными дефектами для производства материалов с заданными электрическими, магнитными и другими свойствами См.: Наука и жизнь. 2005. №4. С. 40. .
3) Учение о химических процессах. Например, были получены полимербетоны путем пропитки обычного бетона каким-либо полимеров с последующим облучением.
Одним из самых молодых направлений в исследовании химических процессов является радиационная химия, которая зародилась во второй половине 20 в. Предмет ее разработок - превращения самых разнообразных веществ под воздействием ионизирующих излучений.
Сегодня также принципиально новой и исключительно важной областью учения о химических процессах является самораспространяющийся высокотемпературный синтез тугоплавких и керамических материалов См.: Кузьменко Н.Е., Еремин В.В. Химия. Ответы на вопросы. М., 1997. С. 100. .
Так, сегодня активно используются факторы, влияющие на скорость реакции. Раздел химии, изучающий скорость и механизмы химических реакций называется химической кинетикой. Скорость химической реакции определяется изменением количества реагирующих веществ за единицу времени в единице объема (для гомогенных систем) или на единице поверхности (для гетерогенных систем).
Для гомогенных систем, в которых реакции протекают во всем объеме системы:
где v - скорость химической реакции, D--n - изменение количества вещества, V - объем системы, D--t - интервал времени, в котором определяют скорость реакции.
Для того, чтобы скорость реакции была величиной положительной, знак “±” перед дробью дает возможность выбора: “+” - если скорость реакции определяется по изменению количества продукта реакции, “-” - если скорость определяется по изменению количества исходного вещества.
Отношение количества вещества к объему системы есть не что иное, как молярная концентрация данного вещества, С. Тогда равенство (1) принимает вид:
Для гетерогенных систем, в которых реакция протекает на поверхности раздела фаз:
где S - площадь поверхности раздела фаз, на которой идет химическая реакция.
Гетерогенная система - система, состоящая из нескольких фаз, разграниченных между собой поверхностями раздела. Фаза - отдельная однородная часть гетерогенной системы. Например, при 00С лёд, вода и образующийся над ними пар образуют гетерогенную систему из трех фаз: твердой - льда, жидкой - воды и газообразной - водяного пара. Система, состоящая из одной фазы, будет гомогенной. Примеры гомогенных систем: смеси газов, истинные растворы и т.д. Примеры гетерогенных систем: любые системы, в которых участвуют реагенты в твердом состоянии, несмешивающиеся жидкости и т.д.
Скорость химической реакции, как правило, выражается в моль/л*с для гомогенных систем и в моль/м2*с для гетерогенных систем.
Так как скорость реакции изменяется со временем (по мере расходования реагентов скорость реакции обычно снижается), то мы можем вычислить только среднюю скорость реакции в определенном временном интервале 0t.
Можно относить изменение концентрации к бесконечно малому промежутку времени, определяя истинную (мгновенную) скорость vмгн. в данный момент как производную от концентрации по времени
На рисунке 1 приведен график зависимости концентрации исходного вещества от времени. В каждый момент времени (например, t1) мгновенная скорость реакции равна тангенсу угла наклона касательной к графику функции C = f (t).
Рис. 1 Эффективные и неэффективные столкновения реагирующих частиц. Активированный комплекс
Химическая реакция происходит только при контакте, при столкновении частиц реагирующих веществ (молекул, ионов, радикалов и т.д.). Однако не всякое столкновение частиц приводит к преобразованию таких частиц и к перегруппировке атомов. Если при столкновении частицы не обладают достаточной энергией, то столкновение будет “неэффективным”, упругим, подобным столкновению бильярдных шаров. Если же энергия частиц будет достаточно высока, то столкновение будет “эффективным”, в результате такого столкновения возникает активированный комплекс, происходит перераспределение электронной плотности, перегруппировка атомов, и образуются новые частицы - частицы продук.
Исторический обзор основных этапов развития химии
Основные этапы развития химии. Алхимия как феномен средневековой культуры. Возникновение и развитие научной химии. Истоки химии. Лавуазье: революция в.
Основные проблемы современной химии
Теория флогистона и система Лавуазье. Периодический закон. История современной химии как закономерный процесс смены способов решения ее основной пробл.
Концепция единства структурных превращений вещества и химическая картина мира
От алхимии - к научной химии: путь действительной науки о превращениях вещества. Революция в химии и атомно-молекулярное учение как концептуальное осн.
Роль химии в решении энергетических проблем
История и основные этапы зарождения и развития современной химии, ее главные проблемы в XXI веке, тенденции и анализ дальнейших перспектив. Особенност.
Проблемы анализа производственных сточных вод
Специфика аналитической химии сточных вод, подготовительные работы при анализе. Методы концентрирования: адсорбция, выпаривание, вымораживание, выделе.
Читайте также: