1

Fedorov A. Ya. 1Melenyeva T.A. 2Melenyeva M.A. 3

1 Taasisi ya Tula usimamizi na biashara iliyopewa jina lake. N.D. Demidova

2 Tula Chuo Kikuu cha Pedagogical yao. L.N. Tolstoy

3 Chuo cha Muziki cha Urusi kilichopewa jina lake. Gnessin

1. Ivashov P.V. Masomo ya mazingira-jiokemikali kwenye massifs ya basalt. - M.: Nyumba ya uchapishaji "Dalnauka", 2003. - 323 p.

2. Akimova T.A., Kuzmin A.P., Khaskin V.V. Ikolojia. - M.: Nyumba ya uchapishaji "UMOJA", 2001. - 343 p.

4. Ikolojia; imehaririwa na Terekhina L.A. - Tula: Nyumba ya kuchapisha "TSPU", 2004. - 221 p.

5. Fedorov A.Ya., Melenyeva T.A., Melenyeva M.A. Mchakato wa utakaso wa gesi. - Tula: Nyumba ya uchapishaji "TulGU" Mfululizo "Ikolojia na usalama wa maisha", 2009. - Vol. 3. - ukurasa wa 47-52.

6. Fedorov A.Ya., Melenyeva T.A., Melenyeva M.A. Mfano wa michakato ya metallurgiska. - M.: Nyumba ya uchapishaji "Chuo cha Sayansi ya Asili", 2011. - P. 56-58.

Kati ya zote zilizolipuka matumbo ya dunia Miamba iliyoenea zaidi ni basalts - uundaji wa effusion unaohusishwa na magmatism ya basaltic. Familia ya basalt kwa ujumla imeainishwa na wataalamu wa petroli katika aina mbili pana: basalts ya tholein na basalts ya alkali olivine. Basalts ya Tholein inajumuisha pyroxenes mbili (augite na calcium-poor pyroxene yenyewe) na plagioclase. Wanaweza pia kuwa na olivine. Basalts ya olivine ya alkali inajulikana kwa kuwepo kwa pyroxene moja tu (augivite) katika paragenesis na plagioclase na olivine. Wao ni tabia hasa ya visiwa vya bahari. Basalts ya tholeint hupatikana hasa katika bahari ya kina kirefu, kando ya matuta ya bahari, na pia kama basalts kwenye bara. Televisheni za bara zina maudhui ya juu kidogo ya kalsiamu na silika ikilinganishwa na teleiti za baharini.

Katika maeneo ya kuenea kwa shughuli za volkeno za zamani na za kisasa, muunganisho wa karibu na wa anga wa basalts na andesites kama uundaji wa majimaji na analogi zao za kuingilia kwa njia ya gabbroids na diorites sasa imethibitishwa. Jumuiya nyimbo za kemikali miamba hii ya volkeno na miamba inayoingilia huonyesha umoja wa asili yao ya kina.

Michakato mingi ya metallurgiska inategemea usindikaji wa miamba yenye chuma. Ni kwa msingi wa urejeshaji wa metali kutoka kwa ores, ambapo zimo katika mfumo wa oksidi au sulfidi kwa kutumia mafuta na mafuta. athari za electrolytic. Athari za kawaida za kemikali ni:

Fe2O3 + 3C +O2 → 2Fe + CO + 2CO2,

5Сu2S + 5O2 → 10Cu + 5SO2, (1)

Al2O3 + 3O → 2Al + 3O2,

ambapo Fe2O3, Al2O3 ni oksidi za chuma na alumini; Сu2S - sulfidi ya shaba; C - kaboni; O2 - oksijeni ya molekuli; O - oksijeni ya atomiki; CO - monoxide ya kaboni; CO2 - dioksidi kaboni; SO2 - dioksidi ya sulfuri. Mlolongo wa kiteknolojia katika madini ya feri ni pamoja na uzalishaji wa pellets na agglomerati, tanuru ya mlipuko, utengenezaji wa chuma, rolling, ferroalloy, foundry na uzalishaji mwingine msaidizi. Michakato yote ya metallurgiska inaambatana na uchafuzi mkubwa wa mazingira (meza). Katika uzalishaji wa coke, hidrokaboni yenye kunukia, phenoli, amonia, sianidi na mstari mzima vitu vingine. Madini yenye feri hutumia idadi kubwa ya maji. Ingawa 80-90% ya mahitaji ya viwanda yanakidhiwa na mifumo kuchakata usambazaji wa maji., ulaji wa maji safi na kutokwa kwa maji machafu yaliyochafuliwa hufikia kiasi kikubwa sana, kwa mtiririko huo, kuhusu 25-30 m3 na 10-15 m3 kwa tani 1 ya bidhaa za mzunguko kamili. Na mifereji ya maji ndani miili ya maji kiasi kikubwa cha vitu vilivyosimamishwa, sulfati, kloridi, na misombo ya metali nzito huingia.

Uzalishaji wa gesi kutoka kwa hatua kuu za madini ya feri katika kg/t ya bidhaa inayolingana

Kumbuka. * kg/m2 ya uso wa chuma.

Teknolojia sekta ya kemikali na matawi yake yote ( kemia isokaboni, kemia ya petrokemikali, kemia ya misitu, usanisi wa kikaboni, kemia ya dawa, tasnia ya biolojia, n.k.) ina mizunguko mingi ya nyenzo wazi. Vyanzo vikuu vya uzalishaji unaodhuru ni michakato ya uzalishaji wa asidi isokaboni na alkali, mpira wa sintetiki, mbolea ya madini, dawa za kuulia wadudu, plastiki, rangi, vimumunyisho, sabuni na ngozi ya mafuta. Kwa kuongeza, kuna taratibu za utakaso wa gesi. Katika mtiririko wa kiteknolojia wa uchafuzi wa mazingira, mahali muhimu huchukuliwa na vyombo vya habari vya kusafirisha - hewa na maji.

Kwa kawaida mchakato wa kemikali Uchimbaji wa chuma unahusisha kupunguzwa kwa chuma kilichopewa - kwa kawaida oksidi au sulfidi - kwa chuma cha bure. Makaa ya mawe kawaida hutumiwa kama wakala wa kupunguza, mara nyingi katika mfumo wa coke (KMZ, RMZ).

Urusi inachukua nafasi mbaya nafasi ya kijiografia kuhusiana na usafiri wa kuvuka mipaka wa aeropollunts. Kutokana na kutawala upepo wa magharibi sehemu kubwa ya uchafuzi wa hewa katika eneo la Ulaya la Urusi (ER) hutoka kwa usafiri wa aerogenic kutoka nchi za Magharibi na Ulaya ya Kati na nchi jirani.

Kwa tathmini muhimu hali ya bonde la hewa, faharisi ya jumla ya uchafuzi wa anga hutumiwa:

ambapo qi ni wastani wa mkusanyiko wa kila mwaka wa dutu ya i-th hewani; Ai ni mgawo wa hatari wa dutu i-th, kinyume cha mkusanyiko wa juu unaoruhusiwa wa dutu hii; Ci ni mgawo kulingana na darasa la hatari la dutu hii. Im ni kiashiria kilichorahisishwa na kawaida huhesabiwa kwa m = 5 - viwango muhimu zaidi vya vitu vinavyoamua uchafuzi wa hewa. Dutu zinazojulikana zaidi katika tano hizi za juu ni benzopyrene, formaldehyde, phenol, amonia, dioksidi ya nitrojeni, disulfidi ya kaboni na vumbi. Fahirisi ya Im inatofautiana kutoka sehemu za moja hadi 15-20 - hali ya uchafuzi uliokithiri.

Kwa mujibu wa idadi ya viashiria, hasa katika suala la wingi na kuenea kwa madhara, namba moja ya uchafuzi wa anga ni dioksidi ya sulfuri. Kutolewa katika anga kiasi kikubwa SO2 na oksidi za nitrojeni husababisha kupungua kwa wazi kwa pH ya mvua. Hii hutokea kutokana na athari za sekondari katika anga zinazosababisha kuundwa kwa asidi kali. Miitikio hii inahusisha oksijeni na mvuke wa maji, na vile vile chembe za vumbi za teknolojia kama kichocheo:

2SO2 + O2 + 2H2O → 2H2SO4,

4NO2 + 2H2O + O2 → 4HNO3, (3)

ambapo H2SO4, HNO3 ni sulfuriki na asidi ya nitriki. Idadi ya bidhaa za kati za athari hizi pia huonekana kwenye anga. Kufutwa kwa asidi katika unyevu wa anga husababisha mvua mvua ya asidi. Katika maeneo ya viwandani na katika maeneo ya usafiri wa anga ya oksidi za sulfuri na nitrojeni, pH ya maji ya mvua ni kati ya 3 hadi 5. Kunyesha kwa asidi ni hatari hasa katika maeneo yenye udongo wenye asidi na uwezo mdogo wa kuakibisha. maji ya asili. Hii inasababisha mabadiliko yasiyofaa katika mifumo ikolojia ya majini. Mazingira asilia ya Kusini mwa Kanada na Ulaya ya Sulphur yamehisi athari za kunyesha kwa asidi.

Katika miaka ya 1970, ripoti ziliibuka za kupungua kwa eneo la ozoni ya stratospheric. Iliyoonekana sana ni shimo la ozoni linalopumua kwa msimu juu ya Antaktika na eneo la zaidi ya milioni 10 km2, ambapo maudhui ya O3 yalipungua kwa karibu 50% katika miaka ya 1980. Kwa kuwa kudhoofika kwa ngao ya ozoni ni hatari sana kwa viumbe vyote vya ardhini na kwa afya ya binadamu, data hizi zilivutia umakini wa wanasayansi na kisha jamii nzima. Wataalam wengi wana mwelekeo wa kuamini kuwa ni asili ya kiteknolojia. mashimo ya ozoni. Dhana ya busara zaidi ni kwamba sababu kuu ni kuingia kwenye tabaka za juu za anga za klorini ya technogenic na fluorine, na atomi zingine na radicals ambazo zinaweza kuongeza oksijeni ya atomiki, na hivyo kushindana na majibu:

O + O2 → O3, (4)

ambapo O3 ni ozoni. Kuanzishwa kwa halojeni hai katika angahewa ya juu kunapatanishwa na klorofluorocarbons tete (CFCs) kama vile freons, ambayo, ikiwa katika hali ya kawaida inert na isiyo na sumu, chini ya ushawishi wa wimbi fupi mionzi ya ultraviolet kutengana katika stratosphere. Chlorofluorocarbons zina idadi ya mali muhimu, ambayo imesababisha matumizi yao makubwa katika vitengo vya friji, viyoyozi, makopo ya aerosol, vizima moto, nk (takwimu). Tangu 1950, uzalishaji wa kimataifa wa CFCs umeongezeka kwa 7-10% kila mwaka.

Uzalishaji wa ulimwengu wa klorofluorocarbons

Baadaye, walipitisha mikataba ya kimataifa, na kuzilazimu nchi zinazoshiriki kupunguza matumizi ya CFCs. Huko nyuma mnamo 1978, Merika ilianzisha marufuku ya matumizi ya erosoli za CFC. Lakini upanuzi wa matumizi mengine ya CFCs tena umesababisha kuongezeka kwa uzalishaji wao wa kimataifa. Mpito wa tasnia kwenda kwa teknolojia mpya za kuokoa ozoni unahusishwa na kubwa gharama za kifedha. KATIKA miongo iliyopita wengine walionekana, safi njia za kiufundi kuanzishwa kwa waharibifu wa ozoni kwenye anga ya stratosphere: milipuko ya nyuklia katika angahewa, uzalishaji kutoka kwa ndege za juu zaidi, kurusha roketi na vyombo vya anga inaweza kutumika tena. Inawezekana, hata hivyo, kwamba sehemu ya kudhoofika kwa skrini ya ozoni ya Dunia haihusiani na uzalishaji unaotengenezwa na mwanadamu, lakini na mabadiliko ya kidunia katika tabia ya aerochemical ya angahewa na mabadiliko huru ya hali ya hewa.

Kiungo cha bibliografia

Fedorov A.Ya., Melenyeva T.A., Melenyeva M.A. MFANO WA KIKEMIKALI WA UCHAFUZI WA ARDHI // Teknolojia ya kisasa ya juu. - 2013. - Nambari 2. - P. 107-109;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=31345 (tarehe ya ufikiaji: 04/06/2019). Tunakuletea magazeti yaliyochapishwa na shirika la uchapishaji "Chuo cha Sayansi ya Asili"

Mbali na uchunguzi na majaribio katika maarifa ulimwengu wa asili na kemia, modeli ina jukumu muhimu. Moja ya malengo makuu ya uchunguzi ni kutafuta ruwaza katika matokeo ya majaribio. Walakini, uchunguzi fulani haufai au hauwezekani kutekeleza moja kwa moja kwa asili. Mazingira ya asili imeundwa upya ndani hali ya maabara kwa msaada wa vifaa maalum, mitambo, vitu, yaani, mifano. Ni muhimu tu ndio kunakiliwa katika mifano ishara muhimu na sifa za kitu na zile ambazo si muhimu kwa utafiti zimeachwa. Kwa hivyo, katika kemia, mifano inaweza kugawanywa katika vikundi viwili: nyenzo na iconic.

mifano ya nyenzo ya atomi, molekuli, fuwele, uzalishaji wa kemikali wanakemia huitumia kwa uwazi zaidi.

Uwakilishi wa kawaida wa atomi ni mfano unaofanana na muundo wa mfumo wa jua.

Ili kuiga molekuli za vitu ambavyo mara nyingi hutumia mpira-na-fimbo mifano. Mifano ya aina hii hukusanywa kutoka kwa mipira ya rangi inayowakilisha atomi zinazounda molekuli. Mipira imeunganishwa na viboko, ikiashiria vifungo vya kemikali. Kutumia mifano ya mpira-na-fimbo, pembe za dhamana katika molekuli zinazalishwa kwa usahihi kabisa, lakini umbali wa nyuklia unaonyeshwa takriban tu, kwani urefu wa vijiti vinavyounganisha mipira sio sawa na urefu wa vifungo.

Mifano ya Kutisha kwa usahihi kabisa kufikisha pembe za dhamana na uwiano wa urefu wa dhamana katika molekuli. Viini vya atomi ndani yao, tofauti na mifano ya mpira-na-fimbo, huteuliwa si kwa mipira, lakini kwa pointi za uhusiano kati ya fimbo.

Mifano ya hemispherical, pia huitwa mifano ya Stewart-Brigleb, wamekusanyika kutoka kwa mipira yenye sehemu zilizokatwa. Mifano ya atomu imeunganishwa kwa kila mmoja kwa vipande vya ndege kwa kutumia vifungo. Mifano ya hemispherical huwasilisha kwa usahihi uwiano wa urefu wa dhamana na pembe za dhamana, pamoja na umiliki wa nafasi ya nyuklia katika molekuli. Walakini, utimilifu huu hauruhusu mtu kupata kila wakati uwakilishi wa kuona kuhusu nafasi ya jamaa ya nuclei.

Miundo ya fuwele inafanana na mifano ya mpira-na-fimbo ya molekuli, hata hivyo, hazionyeshi molekuli za mtu binafsi za dutu fulani, lakini zinaonyesha. mpangilio wa pande zote chembe za maada katika hali ya fuwele.

Walakini, mara nyingi wanakemia hawatumii nyenzo, lakini mifano ya kitabia - Hizi ni alama za kemikali fomula za kemikali, milinganyo athari za kemikali. Kwa kutumia alama vipengele vya kemikali na fahirisi fomula za dutu zimeandikwa. Faharasa inaonyesha ni atomi ngapi za kipengele fulani zimejumuishwa kwenye molekuli ya dutu. Imeandikwa upande wa kulia wa ishara ya kipengele cha kemikali.

Fomula ya kemikali ni mfano kuu wa mfano katika kemia. Inaonyesha: dutu maalum; chembe moja ya dutu hii; muundo wa ubora wa dutu, i.e., atomi ambazo vitu vimejumuishwa katika muundo ya dutu hii; utungaji wa kiasi, yaani, ni atomi ngapi za kila kipengele zimejumuishwa katika molekuli ya dutu.

Mifano zote hapo juu zinatumiwa sana katika kuunda mifano ya kompyuta inayoingiliana.

UFAFANUZI

Nakala hiyo inajadili mifano ya kemikali ya quantum ya atomi na molekuli, ambayo inaruhusu sisi kuelewa kiini cha mabadiliko ya kemikali ya suala kwenye atomi na. kiwango cha molekuli shirika lake.

MUHTASARI

Nakala hii imejitolea kwa uzingatiaji wa kina wa mifano ya picha ya quantum-kemikali ya atomi, molekuli na vifungo vya kemikali. Njia hii inaruhusu kuelewa asili ya michakato ya kemikali na sheria za mwenendo wao.

Mawazo ya kisasa juu ya muundo wa atomi na molekuli, uelewa wa mabadiliko ya kemikali ya suala katika kiwango cha atomiki na molekuli ya shirika lake hufunuliwa na kemia ya quantum.

Kwa mtazamo wa kemia ya quantum, atomi ni mfumo mdogo unaojumuisha kiini na elektroni zinazohamia kwenye uwanja wa sumakuumeme wa kiini. Katika Mtini. 1 inatoa mifano ya obiti, elektroniki na diffraction ya elektroni ya atomi za kipindi cha kwanza na cha pili, iliyoundwa kwa kutumia kanuni za quantum na sheria za kujaza viwango vya nishati katika atomi na elektroni. Nambari nne za quantum n, l, m l, m s kabisa sifa ya harakati ya elektroni katika uwanja wa nyuklia. Nambari kuu ya quantum n inaashiria nishati ya elektroni, umbali wake kutoka kwa kiini na inalingana na nambari kiwango cha nishati, ambayo elektroni iko. Nambari ya quantum ya orbital l huamua umbo la obiti na nishati ya viwango vidogo vya kiwango sawa cha nishati. Wazo la "orbital" linamaanisha eneo linalowezekana zaidi la mwendo wa elektroni katika atomi. Nambari ya quantum ya magnetic m l huamua idadi ya obiti na mwelekeo wao wa anga. Jambo kuu ni kwamba namba za orbital na magnetic quantum zimeunganishwa. Nambari ya quantum ya orbital l inachukua maadili moja chini ya nambari kuu ya quantum n. Kama n= 1, basi l= 0, na umbo ni duara 1 s-a obiti. Kama n= 2, basi nambari ya orbital quantum inachukua maadili mawili: l= 0, 1, ikionyesha kuwepo kwa viwango vidogo viwili. Hii ni spherical 2 s- obiti ( l= 0) na tatu 2 uk-obiti, zenye umbo la dumbbells za gymnastic, ziko kwenye pembe ya 90 ° kando ya shoka za mfumo wa kuratibu wa Cartesian.

Kielelezo 1. Kemikali ya Quantum, umeme na diffraction ya elektroni mifano ya atomi za kipindi cha kwanza na cha pili

Nambari na mpangilio wa anga 2 uk-obiti huamua nambari ya sumaku ya quantum m l, ambayo inachukua maadili ndani ya mipaka ya mabadiliko katika orbital nambari ya quantum kutoka - l kwa + l. Kama l= 0, basi m l= 0 (moja s- orbital). Kama l= 1, basi m l Inachukua maadili matatu - 1 , 0, +1 (tatu R-obiti).

Mifano ya obiti ya atomi huonyesha mpangilio wa anga na umbo la obiti, na mifano ya mtengano wa elektroni katika mfumo wa seli za kiishara za quantum zinaonyesha taswira ya obiti na nafasi ya viwango na viwango vidogo kwenye mchoro wa nishati. Unapaswa kuzingatia ukubwa wa atomi. Mchoro sawa unarudiwa katika vipindi vyote - wakati malipo ya kiini huongezeka, deformation inayoongezeka (compression) ya orbitals hutokea chini ya ushawishi wa mvuto wa umeme wa elektroni na kiini (Mchoro 1).

Uwekaji wa elektroni katika obiti inategemea moja ya kanuni muhimu zaidi za mechanics ya quantum (kanuni ya Pauli): orbital moja inaweza kuwa na si zaidi ya elektroni mbili, na lazima ziwe tofauti. wakati mwenyewe kasi - spin (eng. mzunguko wa spin). Elektroni zilizo na mizunguko tofauti huwakilishwa kwa kawaida na mishale na ¯. Wakati elektroni mbili ziko kwenye obiti sawa, zina spins za antiparallel na haziingiliani na harakati za kila mmoja kwenye uwanja wa kiini.

Mali hii inafanana na mzunguko wa gia mbili katika mesh. Wakati kwenye matundu, gia moja huzunguka saa, nyingine kinyume cha saa. Gia ya tatu, katika mesh na nyingine mbili, inasimamisha mzunguko. Yeye ni redundant. Kwa hivyo katika obiti moja kunaweza kuwa na elektroni 2 tu, ya tatu ni ya ziada.

Wakati viwango vya nishati na sublevels ni kujazwa na elektroni, the kanuni ya quantum nishati ya chini (sheria ya Klechkovsky) . Elektroni hujaza obiti kutoka kiwango cha chini hadi cha juu zaidi cha nishati. Kanuni ya nishati ya chini ni kukumbusha kujaza sakafu ya jengo la hadithi nyingi wakati wa mafuriko. Maji huinuka na kujaza sakafu zote kutoka chini hadi juu, bila kukosa hata moja.

Kwa mujibu wa utawala wa Hund, kila kitu R-orbitals hujazwa kwanza na elektroni moja na kisha tu na ya pili na spin antiparallel.

Aina za kemikali za quantum za atomi hufanya iwezekane kueleza sifa za atomi kubadilishana nishati, kutoa na kupata elektroni, kubadilisha usanidi wa kijiometri, na kuunda vifungo vya kemikali.

Kiunganishi cha kemikali shirikishi huundwa wakati mawingu ya elektroni ya valence yanapoingiliana. Kwa mfano, uhusiano huo unawakilishwa katika mfano wa orbital wa molekuli ya hidrojeni (Mchoro 2).

Kielelezo 2. Mfano wa dhamana ya ushirikiano katika molekuli ya hidrojeni

Matumizi ya mbinu ya kemikali ya quantum ya vifungo vya valence yanatokana na wazo kwamba kila jozi ya atomi katika molekuli inashikiliwa pamoja na jozi moja au zaidi za elektroni zilizo na mizunguko ya antparallel. Kutoka kwa mtazamo wa njia ya dhamana ya valence, molekuli ni mfumo mdogo unaojumuisha mbili au zaidi atomi zilizounganishwa kwa urafiki. Viini vya atomiki vilivyo na chaji chanya hushikiliwa pamoja malipo hasi, iliyojilimbikizia katika eneo la mwingiliano wa obiti za atomiki. Mvuto wa viini vya atomiki kwa kuongezeka kwa wiani wa elektroni kati yao ni usawa na nguvu ya kukataa kati ya nuclei. Microsystem imara hutengenezwa ambayo urefu wa dhamana ya covalent ni sawa na umbali kati ya nuclei.

Katika molekuli ya florini, kama vile molekuli ya hidrojeni, kuna nonpolar dhamana ya ushirikiano. Wakati mwingiliano 2 R 1-obiti, jozi ya elektroni huunda wiani wa elektroni ulioongezeka kati ya nuclei ya atomi na huweka molekuli katika hali imara (Mchoro 3).

Kielelezo 3. Mfano wa dhamana ya ushirikiano katika molekuli ya florini

Kwa dhamana isiyo ya polar covalent tunamaanisha mwingiliano kama huo wa obiti za valence, kama matokeo ambayo vituo vya mvuto wa chaji chanya na hasi vinapatana.

Uundaji wa dhamana ya polar covalent inawezekana wakati 1 inaingiliana s 1 na 2 R 1 -enye obiti. Katika Mtini. Mchoro wa 4 unaonyesha mfano wa floridi hidrojeni na dhamana ya polar covalent. Msongamano wa elektroni kati ya atomi zilizounganishwa kwa ushirikiano huhama kuelekea atomi ya florini, ambayo chaji yake ya nyuklia (+9) inatoa mvuto mkubwa zaidi wa sumakuumeme ikilinganishwa na kiini cha atomi ya hidrojeni yenye chaji (+1).

Mchoro 4. Mfano wa dhamana ya polar covalent katika molekuli ya floridi hidrojeni

Kuunganishwa kwa Ionic husababishwa na mvuto wa chembe za kushtakiwa kwa umeme - ions. Katika Mtini. Mchoro wa 5 unaonyesha mfano wa uundaji wa vifungo vya ioni katika floridi ya lithiamu. Sehemu yenye nguvu ya sumakuumeme inayoundwa na kiini cha atomi ya florini hunasa na kushikilia R-elektroni ya orbital inayomilikiwa na atomi ya lithiamu. Atomu ya lithiamu, iliyonyimwa elektroni, inabadilisha usanidi wake wa kijiometri (2 s-orbital), inakuwa ioni yenye chaji chanya na kuvutiwa na ioni ya florini yenye chaji hasi, ambayo imepata elektroni ya ziada kwa R-a obiti.

Kielelezo 5. Mfano wa jozi ya Li + F ion - fluoride ya lithiamu

Nguvu za mvuto wa kielektroniki na mvutano kati ya ioni zilizochajiwa kinyume makombora ya elektroniki ioni za lithiamu na florini zimesawazishwa na kushikilia ioni kwa umbali unaolingana na urefu wa kifungo cha ioniki. Kwa kweli hakuna mwingiliano wa obiti katika misombo yenye vifungo vya ionic.

Aina maalum ya dhamana ya kemikali hutokea katika atomi za chuma. Kioo cha chuma (Kielelezo 6) kinajumuisha ioni za kushtakiwa vyema, katika uwanja ambao elektroni za valence hutembea kwa uhuru ("wingu la elektroni").

Kielelezo 6. Mfano wa kioo wa chuma cha lithiamu

Ioni na "wingu la elektroni" hushikilia kila mmoja katika hali thabiti. Kwa sababu ya uhamaji mkubwa wa elektroni, metali zina conductivity ya elektroniki.

Katika molekuli, atomi zilizounganishwa na vifungo kadhaa vya ushirikiano hubadilisha usanidi wao wa kijiometri. Wacha tuzingatie udhihirisho wa mali hii kwa kutumia mfano wa atomi ya kaboni (1 s 2-orbital haionyeshwa katika mifano ya atomi ya kaboni, kwa sababu haishiriki katika uundaji wa vifungo vya kemikali).

Imethibitishwa kimajaribio kuwa katika molekuli ya CH 4 atomi ya kaboni huunda vifungo vinne vinavyofanana vya covalent na atomi za hidrojeni, sawa katika nishati na sifa zao za anga. Ni vigumu kufikiria vifungo vinne vinavyofanana, ikiwa tunakumbuka kwamba katika kaboni elektroni za valence ziko kwenye nishati mbili 2. s na 2 uk ngazi ndogo:

Katika hali ya chini (isiyo na msisimko), kaboni huunda vifungo viwili tu vya ushirikiano. Katika hali ya msisimko, elektroni moja kutoka kwa kiwango kidogo cha 2 s huhamia kiwango cha juu cha nishati 2 uk. Kama matokeo ya kuruka kwa elektroni kama hiyo, jumla ya nishati 2 huongezeka s- na 2 uk-obiti na valence ya atomi ya kaboni hubadilika hadi nne:

Na bado hii haitoshi kuelezea vifungo vinne sawa katika molekuli ya CH 4, kwa sababu. 2 s- na 2 uk-obiti zina maumbo tofauti na mpangilio wa anga. Tatizo lilitatuliwa kwa kuanzisha dhana kuhusu mseto - mchanganyiko wa elektroni za valence katika viwango vidogo vya kiwango sawa cha nishati. Kuna moja 2 katika molekuli ya methane s- na tatu 2 R-obiti za atomi ya kaboni kama matokeo ya mseto hubadilishwa kuwa nne sawa sp 3-mseto obiti:

Tofauti na hali isiyofurahishwa (ya ardhi) ya atomi ya kaboni, ambayo tatu 2 R-obiti za atomiki ziko kwenye pembe ya 90 ° (Mchoro 7, A), katika molekuli ya methane (Mchoro 7, b) sawa kwa umbo na ukubwa sp Atomu za kaboni za mseto 3 ziko kwenye pembe ya 109°28".

Mchoro 7. Mfano wa molekuli ya methane

Katika molekuli ya ethilini C 2 H 4 (Mchoro 8, A) atomi za kaboni ziko ndani sR 2 -hali ya mseto. 2 inahusika na mseto s-orbital na mbili 2 R-obiti. Kama matokeo ya mseto, atomi za kaboni huunda tatu sawa sp 2 -orbitals ya mseto iko kwenye pembe ya 120 ° kwenye ndege; 2 p z-orbital haishiriki katika mseto.

Kielelezo 8. Mfano wa molekuli ya ethylene

Katika molekuli ya ethylene, atomi za kaboni haziunganishwa tu na s-bond, lakini pia na p-bond. Inaundwa kama matokeo ya kuingiliana Rz-orbitals na uundaji wa kanda mbili zinazoingiliana juu na chini ya mhimili unaounganisha nuclei, pande zote mbili za mhimili wa s-bond (Mchoro 8).

Mfano wa dhamana tatu hutolewa katika molekuli ya acetylene (Mchoro 9). Wakati wa kuchanganya moja 2 s- na moja 2 p x - obiti mbili za atomi ya kaboni huundwa sp orbitals ya mseto, ambayo iko kwenye mstari unaounganisha nuclei ya atomi (angle 180 o). Isiyo ya mseto 2 RU- Na 2Rz-obiti za atomi tofauti za kaboni hupishana, na kutengeneza vifungo viwili vya p kwa pande zote ndege za perpendicular(Mchoro 9).

Kielelezo 9. Mfano wa molekuli ya acetylene

Molekuli, kama atomi, huonyesha sifa ya kuvunja na kuunda vifungo vya kemikali, kubadilisha usanidi wao wa kijiometri, na kupita kutoka kwa hali ya kielektroniki hadi hali ya ioni. Sifa hizi zinawasilishwa katika mmenyuko kati ya molekuli za amonia NH 3 na floridi hidrojeni HF (Mchoro 10). Kifungo shirikishi katika molekuli ya floridi hidrojeni huvunjwa, na dhamana ya wafadhili-wakubali wa ushirikiano huundwa kati ya nitrojeni na hidrojeni katika molekuli ya amonia. Mfadhili ni jozi pekee ya elektroni za atomi ya nitrojeni, mpokeaji ni obiti iliyo wazi ya atomi ya hidrojeni (Mchoro 10). Usanidi wa kijiometri wa molekuli ya NH 3 (piramidi ya trigonal, angle ya dhamana 107 o 18") hubadilika kwa usanidi wa tetrahedral wa NH 4 + ion (109 o 28"). Mchakato wa mwisho ni uundaji wa dhamana ya ionic ndani muundo wa kioo floridi ya ammoniamu. Mifano ya obiti ya molekuli hufanya iwezekanavyo kuonyesha sifa zote zilizoorodheshwa hapo juu katika mmenyuko mmoja: kuvunja na kutengeneza vifungo vya kemikali, kubadilisha usanidi wa kijiometri, kubadilika kutoka kwa neutral kwa umeme hadi hali ya ionic.

Mchele. 10. Mfano wa uundaji wa jozi ya ioni ya fuwele NH 4 + F -

Mwitikio wa kemikali kwa kutumia alama za kipengele cha kemikali:

NH 3 + HF → NH 4 F,

inatoa usemi wa jumla wa kile kinachofunuliwa katika mifano ya obiti ya molekuli. Athari za kemikali zinazowakilishwa na mifano ya obiti na alama za vipengele vya kemikali hukamilishana. Hii ndiyo heshima yao. Ustadi wa maarifa ya kimsingi ya usemi wa kemikali ya quantum ya muundo na muundo wa atomi na molekuli husababisha ufahamu wa ufunguo. dhana za kemikali: polar covalent na dhamana isiyo ya polar, dhamana ya kibali cha wafadhili, dhamana ya ioni, usanidi wa kijiometri wa atomi na molekuli, mmenyuko wa kemikali. Na kwa misingi ya ujuzi huu, unaweza kutumia kwa ujasiri ishara ya vipengele vya kemikali na misombo maelezo mafupi hali za kemikali na mabadiliko ya maada.

Wacha tutoe mfano mwingine wa athari inayozingatiwa kutoka kwa maoni ya kemia ya quantum. Maji huonyesha mali elektroliti dhaifu. Utengano wa kielektroniki kawaida huwakilishwa na mlinganyo:

H 2 O ⇄H + + OH -

H 2 O + H 2 O ⇄H 3 O + + OH - .

Mgawanyiko wa molekuli za maji katika ioni zenye chaji chanya na hasi huonyesha mfano wa kemikali wa quantum wa mmenyuko. kutengana kwa umeme(Mchoro 11).

Kielelezo 11. Mfano wa kutengana kwa electrolytic ya maji

Molekuli ya maji ni piramidi iliyopotoka (pembe ya dhamana 104 karibu 30"). Mbili sR Mizunguko 3 ya mseto wa atomi ya oksijeni huunda vifungo s na atomi za hidrojeni. Wengine wawili sR Obiti za mseto 3 zina jozi zisizolipishwa za elektroni na mizunguko ya antiparallel. Kupasuka kwa dhamana shirikishi ya H-O katika mojawapo ya molekuli husababisha uundaji wa dhamana ya kemikali shirikishi kwenye molekuli ya jirani kulingana na utaratibu wa kipokeaji cha wafadhili. Ioni ya hidrojeni, ambayo ina obiti iliyo wazi, hufanya kama kipokezi cha jozi ya elektroni ya atomi ya oksijeni ya molekuli ya maji ya jirani. Katika mfano huu, kama ule uliopita, mbinu ya kemikali ya quantum inaturuhusu kuelewa maana ya kifizikia ya mchakato wa kutengana kwa maji kwa umeme.

Kufikiri ni mchakato ambao tunaweza kuhukumu kwa njia isiyo ya moja kwa moja kile kilichofichwa kutoka kwa mtazamo wetu wa hisia. Kemia ya quantum hutoa taswira inayoonekana ya michakato ya kemikali na hali ya maada, hufichua kile kilichofichwa kutoka kwa mtazamo wetu wa hisia, na kuhimiza kujifunza na kutafakari.

Bibliografia:

1. Vygotsky L.S. Kufikiri na hotuba. - M.: Labyrinth, 1999. - 352 p.
2. Zagashev I.O., Zair-Bek S.I. Fikra muhimu: teknolojia ya maendeleo. - St. Petersburg: Muungano "Delta", 2003. - 284 p.
3. Krasnov K.S. Molekuli na uhusiano wa kemikali. - M.: Shule ya Juu, 1984. - 295 p.
4. Leontyev A.N. Mihadhara juu saikolojia ya jumla. - M.: Smysl, 2000. - 512 p.
5. Peregudov F.I., Tarasenko F.P. Utangulizi wa uchambuzi wa mifumo. - M.: Shule ya Juu, 1989. - 367 p.
6. Prokofiev V.F. Je, mtu ni biocomputer inayodhibitiwa? // Mjumbe chuo cha kimataifa Sayansi (sehemu ya Kirusi). – 2008. – No. 1. – Uk. 1-21.
7. Yablokov V.A., Zakharova O.M. Shirika la kimfumo la yaliyomo katika kemia ya kufundisha // Universum: Saikolojia na elimu: elektroni. kisayansi gazeti 2016. Nambari 5(23) / [ Rasilimali ya kielektroniki]. - Njia ya ufikiaji:
URL://site/ru/psy/archiv/item/2505 (imepitiwa tarehe 2 Aprili 2017)

Kemia- sayansi ya majaribio kuhusu mabadiliko ya vipengele vya kemikali na misombo ya kemikali. Kulingana na ufafanuzi wa D.I. Mendeleev, kemia ni zote mbili sayansi, Na uzalishaji. Kazi kuu ya kemia ni kupata vitu vilivyo na mali fulani na kuendeleza njia za kudhibiti mali ya dutu katika mchakato wa mabadiliko yao. Kemia masomo vifungo vya kemikali, nishati ya athari za kemikali, reactivity vitu, mali ya vichocheo, nk.

Mnamo 1860, Mkutano wa Kimataifa wa Wanakemia ulifanyika Ujerumani, ambapo wanasayansi walifikia hitimisho kwamba vitu vyote vinajumuisha molekuli, molekuli zinajumuisha atomi, atomi na molekuli zinaendelea. harakati za joto. Kifungo cha kemikali kati ya atomi hufanywa na elektroni zilizo kwenye ganda la nje la atomi. Wanaitwa elektroni za valence.

Jukumu la modeli katika kemia ni kubwa sana, kwa hivyo nadharia ya kemikali inajumuisha mifano mingi. Miongoni mwao ni mifano yenye upeo mkubwa sana wa matumizi, ambayo huunda msingi wa sayansi ya kisasa ya kemikali. Mifano hizi ni pamoja na: stoichiometric, atomic-molecular, geometric na elektroniki mfano. Kuonekana kwa kila mmoja wao kwa wakati mmoja kulizalisha mapinduzi katika maoni ya wanakemia.

Mfano wa Stoichiometric huamua matumizi ya fomula za kemikali na milinganyo. Equation ya stoichiometric inatoa maelezo kamili majibu yoyote.

Mfano wa atomiki-molekuli inaonyesha mpangilio upya wa atomi ndani ya molekuli na kati ya molekuli. Mtindo huu unaonyesha athari za kemikali wakati ambapo atomi husambazwa tena.

Mfano wa kijiometri huamua muundo wa kanuni za kemikali na jiometri ya vigezo vya molekuli. Mfano huu hufanya iwezekanavyo kuwakilisha anga muundo wa kiwanja na kuelewa sababu ya kuonekana kwa vitu vya isoma. Yoyote mabadiliko ya kemikali ni mpito unaoendelea kutoka kwa usanidi mmoja wa kijiometri wa atomi hadi mwingine. Mfano wa kijiometri ni nadharia ya classical muundo wa molekuli, kwa sababu atomi zote zina kuratibu na trajectories ya mwendo. Miundo ya atomiki-molekuli na kijiometri imekuwa njia yenye nguvu ya kupanga nyenzo kubwa za majaribio.

Mfano wa elektroniki inaonyesha utendakazi wa vitu kupitia muundo wa kielektroniki wa molekuli. Mfano huu unahusiana na kemia isiyo ya classical, kwa sababu tabia ya elektroni katika atomi inatii sheria fizikia ya quantum. Athari za kemikali zinazotokea chini ya hali fulani: shinikizo na joto ni mali ya kemia ya classical, na athari hutokea kwa ushiriki wa vichocheo, inhibitors na enzymes ni ya kemia ya quantum. Mifano hizi zote zinakamilishana. Kila kielelezo kinachofuata kinatumia na kufafanua machapisho ya modeli iliyotangulia.

Maswali ya kujidhibiti

1. Kemia ni sayansi ya aina gani?

2. Mendeleev alitoa ufafanuzi gani kwa kemia?

3. Kazi kuu ya kemia ni nini?

4. Kemia inasoma nini?

5. Kongamano la Kimataifa la Wanakemia lilifanyika wapi mwaka 1860?

6. Je, washiriki wa Kongamano la Kimataifa la Wanakemia waliidhinisha nini mwaka wa 1860?

7. Ni elektroni gani zinazoitwa elektroni za valence?

8. Ni mifano gani inayotumiwa sana katika kemia?

9. Mfano wa stoichiometric unafafanua nini?

10. Mfano wa atomiki-molekuli unaonyesha nini?

11. Nini huamua mfano wa kijiometri?

12. Mfano wa elektroniki unaonyesha nini?

Ukuzaji wa mifano inayoingiliana ya ulimwengu mdogo na njia za matumizi yao katika kusoma kozi ya kemia ya shule

1.4.1 Mifano ya kemikali

Mbali na uchunguzi na majaribio, modeli ina jukumu muhimu katika kuelewa ulimwengu asilia na kemia. Moja ya malengo makuu ya uchunguzi ni kutafuta ruwaza katika matokeo ya majaribio. Walakini, uchunguzi fulani haufai au hauwezekani kutekeleza moja kwa moja kwa asili. Mazingira ya asili yanafanywa upya katika hali ya maabara kwa msaada wa vifaa maalum, mitambo, vitu, yaani, mifano. Miundo inakili tu sifa na sifa muhimu zaidi za kitu na kuacha zile ambazo si muhimu kwa utafiti. Kwa hivyo, katika kemia, mifano inaweza kugawanywa katika vikundi viwili: nyenzo na mfano.

Wanakemia hutumia miundo ya nyenzo ya atomi, molekuli, fuwele, na tasnia ya kemikali kwa uwazi zaidi.

Uwakilishi wa kawaida wa atomi ni mfano unaofanana na muundo wa mfumo wa jua.

Miundo ya mpira-na-fimbo mara nyingi hutumiwa kuiga molekuli za dutu. Mifano ya aina hii hukusanywa kutoka kwa mipira ya rangi inayowakilisha atomi zinazounda molekuli. Mipira imeunganishwa na viboko, ikiashiria vifungo vya kemikali. Kutumia mifano ya mpira-na-fimbo, pembe za dhamana katika molekuli zinazalishwa kwa usahihi kabisa, lakini umbali wa nyuklia unaonyeshwa takriban tu, kwani urefu wa vijiti vinavyounganisha mipira sio sawa na urefu wa vifungo.

Miundo ya Dreding huwasilisha kwa usahihi pembe za dhamana na uwiano wa urefu wa dhamana katika molekuli. Viini vya atomi ndani yao, tofauti na mifano ya mpira-na-fimbo, huteuliwa si kwa mipira, lakini kwa pointi za uhusiano kati ya fimbo.

Mifano ya hemispherical, pia huitwa mifano ya Stewart-Brigleb, imekusanyika kutoka kwa mipira yenye sehemu zilizokatwa. Mifano ya atomu imeunganishwa kwa kila mmoja kwa vipande vya ndege kwa kutumia vifungo. Mifano ya hemispherical huwasilisha kwa usahihi uwiano wa urefu wa dhamana na pembe za dhamana, pamoja na umiliki wa nafasi ya nyuklia katika molekuli. Hata hivyo, utimilifu huu sio daima kuruhusu mtu kupata uwakilishi wa kuona wa nafasi ya jamaa ya nuclei.

Miundo ya fuwele hufanana na mifano ya mpira-na-fimbo ya molekuli, hata hivyo, hazionyeshi molekuli binafsi za dutu, lakini zinaonyesha mpangilio wa jamaa wa chembe za dutu katika hali ya fuwele.

Walakini, mara nyingi wanakemia hutumia mifano badala ya nyenzo - hizi ni alama za kemikali, fomula za kemikali, hesabu za athari za kemikali. Fomula za vitu zimeandikwa kwa kutumia alama za vipengele vya kemikali na fahirisi. Faharasa inaonyesha ni atomi ngapi za kipengele fulani zimejumuishwa kwenye molekuli ya dutu. Imeandikwa upande wa kulia wa ishara ya kipengele cha kemikali.

Fomula ya kemikali ni mfano kuu wa mfano katika kemia. Inaonyesha: dutu maalum; chembe moja ya dutu hii; utungaji wa ubora wa dutu, yaani, atomi ambazo vipengele vinajumuishwa katika utungaji wa dutu hii; utungaji wa kiasi, yaani, ni atomi ngapi za kila kipengele zimejumuishwa katika molekuli ya dutu.

Mifano zote hapo juu zinatumiwa sana katika kuunda mifano ya maingiliano ya kompyuta.

Kuchagua kinu kwa ajili ya mmenyuko wa oxidation ya dioksidi ya sulfuri ndani anhidridi ya sulfuriki

Ofisi kuu katika mfumo wowote wa kemikali-teknolojia, unaojumuisha idadi ya mashine na vifaa vilivyounganishwa na viunganisho mbalimbali, kuna reactor ya kemikali - kifaa ambacho mchakato wa kemikali unafanyika. Chapa uteuzi...

Kwanza, mfano wa kompyuta wa kitu huundwa, na uundaji wa kompyuta kuunda molekuli kwenye tovuti ya utafiti. Mfano unaweza kuwa wa pande mbili au tatu-dimensional...

Njia ya ubunifu ya kukuza teknolojia ya kuunda mpya dawa

Kwa busara ya mfano wa Masi unaotumiwa kwa ujenzi wa kemikali ya quantum, kulingana na ambayo mfumo wa nuclei na elektroni unakabiliwa na uchambuzi na tabia yake inaelezewa na hesabu. nadharia ya quantum, hakuna shaka...

Njia ya ubunifu kwa maendeleo ya teknolojia ya kuunda dawa mpya

Kwa mbinu za kuamua shughuli za kibiolojia, dhana ya maelezo na QSAR imeanzishwa. Kifafanuzi cha molekuli ni maadili ya nambari, sifa ya mali ya molekuli. Kwa mfano, wanaweza kuwakilisha sifa za physicochemical ...

Utafiti wa kinetics ya mmenyuko wa alkylation ya isobutane na isobutylene kwa isooctane kwa njia mfano wa hisabati

Utafiti wa kinetics ya mmenyuko wa klorini ya benzini

R = k*C1*C? Kwa usindikaji bora wa mfano unaosababisha, tutabadilisha fomu ya kazi, kwani utegemezi wa kiwango cha majibu kwa wakati ni mara kwa mara na kwa majaribio 3 ya kwanza ni sawa na 0.0056 ...

Njia ya mfano katika kemia

Siku hizi unaweza kupata nyingi ufafanuzi tofauti dhana ya "mfano" na "simulation". Hebu tuangalie baadhi yao. "Mfano unaeleweka kama uwakilishi wa ukweli, mambo na uhusiano wa uwanja fulani wa maarifa kwa njia ya rahisi ...

Misingi ya Kisayansi rheolojia

Hali ya msongo wa mawazo ya mwili ndani kesi ya jumla ni ya pande tatu na ni uhalisia kuelezea sifa zake kwa kutumia mifano rahisi. Walakini, katika hali hizo adimu wakati miili ya uniaxial imeharibika ...

Mchanganyiko na uchambuzi wa dutu za kemikali katika uzalishaji wa petroli

Mfano wa kemikali wa mchakato wa kupasuka kwa kichocheo una sana sura tata. Wacha tuzingatie athari rahisi zaidi zinazotokea wakati wa mchakato wa kupasuka: CnH2n+2 > CmH2m+2 + CpH2p...

Mchanganyiko wa mfumo wa teknolojia ya kemikali (CTS)

Michakato ya uzalishaji hutofautiana katika sifa zao na kiwango cha utata. Ikiwa mchakato ni mgumu na kufafanua utaratibu wake unahitaji gharama kubwa juhudi na wakati, tumia mbinu ya majaribio. Miundo ya hisabati...

Ulinganisho wa mtiririko wa kuziba na vinu vya mchanganyiko kamili katika hali ya uendeshaji ya isothermal