แบบจำลองทางเคมี แบบจำลองทางเคมีของวัตถุธรรมชาติ

Fedorov A.Ya. หนึ่งMelentyeva T.A. 2Melentyeva M.A. 3

1 สถาบันตูลาการจัดการและธุรกิจ น.ด. เดมิดอฟ

2 ทูลา มหาวิทยาลัยครุศาสตร์พวกเขา. แอล.เอ็น. ตอลสตอย

3 สถาบันดนตรีแห่งรัสเซีย Gnessins

1. Ivashov P.V. การศึกษาภูมิ-ธรณีเคมีของมวลหินบะซอลต์ - M.: From-vo "Dalnauka", 2003. - 323 p.

2. Akimova T.A. , Kuzmin A.P. , Khaskin V.V. นิเวศวิทยา. - M.: From-vo "UNITI", 2001. - 343 p.

4. นิเวศวิทยา; เอ็ด เทเรคิน่า แอล.เอ. - Tula: From-vo "TSPU", 2004. - 221 p.

5. Fedorov A.Ya. , Melent'eva T.A. , Melent'eva M.A. กระบวนการทำให้บริสุทธิ์ด้วยแก๊ส - Tula: สำนักพิมพ์ "TulGU" ซีรี่ส์ "นิเวศวิทยาและความปลอดภัย", 2009. - ปัญหา 3. – หน้า 47–52.

6. Fedorov A.Ya. , Melent'eva T.A. , Melent'eva M.A. แบบจำลองของกระบวนการทางโลหะวิทยา - M.: สำนักพิมพ์ "Academy of Natural Sciences", 2011. - S. 56–58

ของทั้งหมดปะทุจาก ภายในโลกหินที่แพร่หลายมากที่สุดคือหินบะซอลต์ - การก่อตัวของน้ำที่เกี่ยวข้องกับแมกมาติซึมแบบบะซอลต์ ตระกูลของหินบะซอลต์มักจะถูกแบ่งโดยนักธรณีวิทยาออกเป็นสองประเภทใหญ่ๆ: หินบะซอลต์โทลลิกและหินบะซอลต์อัลคาไลน์โอลิวีน หินบะซอลต์ Tholeic ประกอบด้วย pyroxenes สองตัว (augite และ pyroxene ที่มีแคลเซียมต่ำ) และ plagioclase พวกเขาอาจมีมะกอก หินบะซอลต์อัลคาไลน์โอลิวีนมีความโดดเด่นด้วยการมีไพร็อกซีน (อะยูกิวิต์) เพียงตัวเดียวในพาราเจเนซิสที่มีพลาจิโอคลาสและโอลิวีน เป็นลักษณะเฉพาะของหมู่เกาะในมหาสมุทร หินบะซอลต์ Tholeint ส่วนใหญ่พบในมหาสมุทรลึก ตามแนวสันเขาในมหาสมุทร และยังอยู่ในรูปของหินบะซอลต์จำนวนเต็มบนแผ่นดินใหญ่ เทเลไลต์ทวีปมีปริมาณแคลเซียมและซิลิกาสูงกว่าเทเลไลต์ในมหาสมุทรเล็กน้อย

ในพื้นที่ของการแพร่กระจายของกิจกรรมภูเขาไฟในสมัยโบราณและสมัยใหม่ การเชื่อมต่ออย่างใกล้ชิดและเชิงพื้นที่ของหินบะซอลต์และแอนดีไซต์ในฐานะการก่อตัวของน้ำไหลกับคู่หูที่ล่วงล้ำในรูปแบบของแกบบรอยด์และไดโอไรต์ได้รับการพิสูจน์แล้ว สามัญชน องค์ประกอบทางเคมีของหินภูเขาไฟและหินที่ล่วงล้ำเหล่านี้บ่งบอกถึงความเป็นน้ำหนึ่งใจเดียวกันของต้นกำเนิดที่ลึกล้ำ

กระบวนการทางโลหะวิทยาหลายอย่างขึ้นอยู่กับการแปรรูปหินที่มีธาตุเหล็ก พวกมันขึ้นอยู่กับการกู้คืนของโลหะจากแร่ซึ่งส่วนใหญ่พบอยู่ในรูปแบบของออกไซด์หรือซัลไฟด์โดยใช้ความร้อนและ ปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลต์. ปฏิกิริยาเคมีที่พบบ่อยที่สุดคือ:

Fe2O3 + 3C +O2 → 2Fe + CO + 2CO2,

5Сu2S + 5O2 → 10Cu + 5SO2, (1)

Al2O3 + 3O → 2Al + 3O2,

โดยที่ Fe2O3, Al2O3 เป็นเหล็กและอะลูมิเนียมออกไซด์ Сu2S - คอปเปอร์ซัลไฟด์; C - คาร์บอน; O2 - โมเลกุลออกซิเจน O - ออกซิเจนอะตอมมิก Fe, Cu, Al - โลหะที่ได้รับ; CO - คาร์บอนมอนอกไซด์; CO2 - คาร์บอนไดออกไซด์ SO2 - ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ห่วงโซ่เทคโนโลยีในโลหกรรมเหล็กรวมถึงการผลิตเม็ดและ agglomerates, เตาหลอมเหล็ก, การผลิตเหล็ก, การรีด, โลหะผสมเหล็ก, โรงหล่อและอุตสาหกรรมเสริมอื่น ๆ ขั้นตอนทางโลหะวิทยาทั้งหมดมาพร้อมกับมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมที่รุนแรง (ตาราง) ในการผลิตโค้ก อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน ฟีนอล แอมโมเนีย ไซยาไนด์ และ ทั้งสายสารอื่นๆ การบริโภคโลหะของเหล็ก จำนวนมากของน้ำ. แม้ว่าความต้องการของอุตสาหกรรมจะเป็นไปตามระบบ 80-90% การรีไซเคิลน้ำประปา. การบริโภคน้ำจืดและการปล่อยน้ำเสียที่ปนเปื้อนถึงปริมาณมาก ตามลำดับ ประมาณ 25-30 m3 และ 10-15 m3 ต่อ 1 ตันของผลิตภัณฑ์ครบวงจร มีท่อระบายน้ำเข้า แหล่งน้ำสารแขวนลอย ซัลเฟต คลอไรด์ และสารประกอบโลหะหนักจำนวนมากเข้าสู่

การปล่อยก๊าซในขั้นตอนหลักของโลหะวิทยาในหน่วยกิโลกรัม/ตันของผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้อง

บันทึก. * กก./ตร.ม. ของพื้นผิวโลหะ

เทคโนโลยี อุตสาหกรรมเคมีด้วยสาขาทั้งหมด ( เคมีอนินทรีย์เคมีน้ำมันและก๊าซ เคมีไม้ การสังเคราะห์สารอินทรีย์ เคมีเภสัชวิทยา อุตสาหกรรมจุลชีววิทยา ฯลฯ) มีวัฏจักรของวัสดุที่ไม่ปิดสนิทจำนวนมาก แหล่งที่มาหลักของการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตรายคือกระบวนการผลิตกรดอนินทรีย์และด่าง ยางสังเคราะห์ ปุ๋ยแร่ ยาฆ่าแมลง พลาสติก สีย้อม ตัวทำละลาย ผงซักฟอก น้ำมันแตกตัว นอกจากนี้ยังมีกระบวนการทำความสะอาดแก๊สด้วย ในการไหลของมลพิษทางเทคโนโลยีสถานที่สำคัญถูกครอบครองโดยสื่อการขนส่ง - อากาศและน้ำ

โดยปกติ กระบวนการทางเคมีการผลิตโลหะประกอบด้วยการลดโลหะที่กำหนด ซึ่งมักจะเป็นออกไซด์หรือซัลไฟด์ให้เป็นโลหะอิสระ ถ่านหินมักใช้เป็นสารรีดิวซ์ โดยส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของโค้ก (KMZ, RMZ)

รัสเซียเสียเปรียบ ตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการขนส่งมลพิษทางอากาศข้ามแดน เนื่องจากความโดดเด่น ลมตะวันตกสัดส่วนที่สำคัญของมลพิษทางอากาศในดินแดนยุโรปของรัสเซีย (ETR) มาจากการขนส่งทางอากาศจากประเทศตะวันตกและ ยุโรปกลางและประเทศเพื่อนบ้าน

สำหรับ การประเมินแบบบูรณาการสถานะของอ่างอากาศใช้ดัชนีมลพิษในบรรยากาศทั้งหมด:

โดยที่ ฉี คือความเข้มข้นเฉลี่ยต่อปีในอากาศของสารที่ i Ai - ค่าสัมประสิทธิ์อันตรายของสาร i-th, MPC ผกผันของสารนี้ Ci เป็นค่าสัมประสิทธิ์ขึ้นอยู่กับระดับความเป็นอันตรายของสาร Im เป็นตัวบ่งชี้แบบง่าย และมักจะคำนวณสำหรับ m = 5 ซึ่งเป็นความเข้มข้นที่สำคัญที่สุดของสารที่กำหนดมลพิษทางอากาศ ห้าสิ่งนี้ส่วนใหญ่มักรวมถึงสารเช่นเบนโซไพรีน, ฟอร์มาลดีไฮด์, ฟีนอล, แอมโมเนีย, ไนโตรเจนไดออกไซด์, คาร์บอนไดซัลไฟด์, ฝุ่น ดัชนี Im แตกต่างกันไปจากเศษส่วนของหนึ่งถึง 15-20 - สภาพมลพิษที่รุนแรง

จากตัวชี้วัดจำนวนหนึ่ง โดยหลักแล้วในแง่ของมวลและความชุกของผลกระทบที่เป็นอันตราย ซัลเฟอร์ไดออกไซด์เป็นมลพิษทางอากาศอันดับหนึ่ง เข้าสู่บรรยากาศ ปริมาณมาก SO2 และไนโตรเจนออกไซด์ทำให้ค่า PH ของการตกตะกอนลดลงอย่างเห็นได้ชัด นี่เป็นเพราะปฏิกิริยาทุติยภูมิในบรรยากาศที่นำไปสู่การก่อตัวของกรดแก่ ปฏิกิริยาเหล่านี้เกี่ยวข้องกับออกซิเจนและไอน้ำ รวมทั้งอนุภาคฝุ่นจากเทคโนโลยีเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา:

2SO2 + O2 + 2H2O → 2H2SO4,

4NO2 + 2H2O + O2 → 4HNO3, (3)

โดยที่ H2SO4, HNO3 เป็นกำมะถันและ กรดไนตริก. ผลิตภัณฑ์ขั้นกลางจำนวนหนึ่งจากปฏิกิริยาเหล่านี้ก็ปรากฏในบรรยากาศเช่นกัน การละลายของกรดในความชื้นในบรรยากาศนำไปสู่การตกตะกอน ฝนกรด. ในพื้นที่อุตสาหกรรมและในพื้นที่ที่มีการนำซัลเฟอร์และไนโตรเจนออกไซด์ในบรรยากาศ ค่า pH ของน้ำฝนอยู่ในช่วง 3 ถึง 5 การตกตะกอนของกรดเป็นอันตรายอย่างยิ่งในพื้นที่ที่มีดินที่เป็นกรดและมีบัฟเฟอร์ต่ำ น้ำธรรมชาติ. สิ่งนี้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่ไม่พึงประสงค์ในระบบนิเวศทางน้ำ คอมเพล็กซ์ตามธรรมชาติของแคนาดาตอนใต้และยุโรปซัลฟูริกได้รู้สึกถึงผลกระทบของการตกตะกอนของกรดมานานแล้ว

ในปี 1970 มีรายงานการลดลงของโอโซนในระดับภูมิภาคในสตราโตสเฟียร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เห็นได้ชัดเจนคือหลุมโอโซนที่เต้นเป็นจังหวะตามฤดูกาลเหนือทวีปแอนตาร์กติกาซึ่งมีพื้นที่มากกว่า 10 ล้านตารางกิโลเมตร โดยที่ปริมาณ O3 ลดลงเกือบ 50% ในช่วงทศวรรษ 1980 เนื่องจากการอ่อนตัวของหน้าจอโอโซนเป็นอันตรายอย่างยิ่งต่อสิ่งมีชีวิตบนโลกและสุขภาพของมนุษย์ ข้อมูลเหล่านี้จึงดึงดูดความสนใจของนักวิทยาศาสตร์และคนในสังคมทั้งหมด ผู้เชี่ยวชาญส่วนใหญ่มักจะนึกถึงแหล่งกำเนิดเทคโนโลยี หลุมโอโซน. สมมติฐานที่สมเหตุสมผลที่สุดคือเหตุผลหลักคือการเข้าสู่ชั้นบนของบรรยากาศของคลอรีนและฟลูออรีนจากเทคโนโลยี เช่นเดียวกับอะตอมและอนุมูลอื่น ๆ ที่สามารถเพิ่มออกซิเจนอะตอมมิกอย่างแข็งขัน ดังนั้นจึงแข่งขันกับปฏิกิริยา:

O + O2 → O3, (4)

โดยที่ O3 คือโอโซน การนำฮาโลเจนแบบแอคทีฟเข้าสู่บรรยากาศชั้นบนนั้นมีคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (CFCs) ที่ระเหยได้เป็นสื่อกลาง เช่น ฟรีออน ซึ่งอยู่ใน ภาวะปกติเฉื่อยและปลอดสารพิษภายใต้อิทธิพลของคลื่นสั้น รังสีอัลตราไวโอเลตแตกสลายในสตราโตสเฟียร์ คลอโรฟลูออโรคาร์บอนมีจำนวน คุณสมบัติที่มีประโยชน์ซึ่งนำไปสู่การใช้กันอย่างแพร่หลายในหน่วยทำความเย็น เครื่องปรับอากาศ กระป๋องสเปรย์ เครื่องดับเพลิง ฯลฯ (รูป) ตั้งแต่ปี 1950 การผลิต CFC ทั่วโลกเพิ่มขึ้น 7-10% ต่อปี

การผลิตคลอโรฟลูออโรคาร์บอนทั่วโลก

ต่อมาก็รับอุปการะ ข้อตกลงระหว่างประเทศบังคับให้ประเทศสมาชิกลดการใช้สาร CFCs เร็วเท่าที่ปี 1978 สหรัฐอเมริกาได้ออกคำสั่งห้ามการใช้สเปรย์ CFC แต่การขยายตัวของการใช้สาร CFC อื่นๆ ทำให้การผลิตทั่วโลกเพิ่มขึ้นอีกครั้ง การเปลี่ยนผ่านของอุตสาหกรรมไปสู่เทคโนโลยีใหม่ที่ช่วยประหยัดโอโซนมีความเกี่ยวข้องกับขนาดใหญ่ ต้นทุนทางการเงิน. ที่ ทศวรรษที่ผ่านมามีคนอื่นล้วน วิธีการทางเทคนิคการแนะนำตัวทำลายโอโซนที่ใช้งานอยู่ในสตราโตสเฟียร์: ระเบิดนิวเคลียร์บรรยากาศ การปล่อยมลพิษจากเครื่องบินเหนือเสียง การปล่อยจรวด และ ยานอวกาศใช้ซ้ำได้ อย่างไรก็ตาม มีความเป็นไปได้ที่ส่วนหนึ่งของการอ่อนตัวลงของหน้าจอโอโซนของโลกที่สังเกตได้นั้นไม่เกี่ยวข้องกับการปล่อยมลพิษที่มนุษย์สร้างขึ้น แต่กับความผันผวนของฆราวาสในคุณสมบัติแอโรเคมีของบรรยากาศและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่เป็นอิสระ

ลิงค์บรรณานุกรม

Fedorov A.Ya. , Melentyeva T.A. , Melentyeva M.A. แบบจำลองทางเคมีของมลพิษทางโลก // เทคโนโลยีที่เน้นวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ - 2556. - ลำดับที่ 2 - หน้า 107-109;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=31345 (วันที่เข้าถึง: 04/06/2019) เรานำวารสารที่ตีพิมพ์โดยสำนักพิมพ์ "Academy of Natural History" มาให้คุณทราบ

นอกจากการสังเกตและทดลองในการรับรู้ โลกธรรมชาติและเคมี การสร้างแบบจำลองมีบทบาทสำคัญ เป้าหมายหลักของการสังเกตอย่างหนึ่งคือการมองหารูปแบบในผลลัพธ์ของการทดลอง อย่างไรก็ตาม การสังเกตบางอย่างไม่สะดวกหรือไม่สามารถดำเนินการได้โดยตรงในธรรมชาติ สภาพแวดล้อมทางธรรมชาติสร้างใหม่ใน สภาพห้องปฏิบัติการด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์พิเศษ การติดตั้ง วัตถุ เช่น โมเดล โมเดลคัดลอกมากที่สุดเท่านั้น สัญญาณสำคัญและคุณสมบัติของวัตถุและละเว้นที่ไม่จำเป็นสำหรับการศึกษา ดังนั้นในวิชาเคมี แบบจำลองสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มตามเงื่อนไข: วัสดุและสัญลักษณ์.

แบบจำลองวัสดุของอะตอม โมเลกุล ผลึก อุตสาหกรรมเคมีนักเคมีใช้เพื่อความชัดเจนมากขึ้น

การแสดงอะตอมที่พบบ่อยที่สุดคือแบบจำลองที่คล้ายกับโครงสร้างของระบบสุริยะ

มักใช้ในการสร้างแบบจำลองโมเลกุลของสาร ลูกและไม้โมเดล โมเดลประเภทนี้ประกอบขึ้นจากลูกบอลสีที่เป็นตัวแทนของอะตอมที่ประกอบเป็นโมเลกุล ลูกบอลเชื่อมต่อกับแท่งสัญลักษณ์ พันธะเคมี. ด้วยความช่วยเหลือของแบบจำลองลูกบอลและแท่ง มุมพันธะในโมเลกุลจะทำซ้ำได้อย่างแม่นยำ แต่ระยะทางระหว่างนิวเคลียร์จะสะท้อนเพียงประมาณโดยประมาณ เนื่องจากความยาวของแท่งที่เชื่อมต่อลูกบอลนั้นไม่ได้สัดส่วนกับความยาวพันธะ

โมเดลการขุดลอกถ่ายทอดมุมพันธะและอัตราส่วนของความยาวพันธะในโมเลกุลได้อย่างแม่นยำ นิวเคลียสของอะตอมในนั้น ตรงกันข้ามกับแบบจำลองแบบลูกและก้าน ไม่ได้ถูกกำหนดโดยลูกบอล แต่ถูกกำหนดโดยจุดเชื่อมต่อของแท่งไม้

โมเดลครึ่งวงกลม,เรียกอีกอย่างว่าโมเดล Stewart-Briegleb ประกอบขึ้นจากลูกบอลที่มีส่วนตัด แบบจำลองของอะตอมเชื่อมต่อกันด้วยระนาบสไลซ์โดยใช้ปุ่ม แบบจำลองครึ่งวงกลมสามารถถ่ายทอดทั้งอัตราส่วนความยาวพันธะและมุมพันธะและการเติมช่องว่างระหว่างนิวเคลียร์ในโมเลกุลได้อย่างแม่นยำ อย่างไรก็ตามการครอบครองนี้ไม่อนุญาตให้ได้รับ การแสดงภาพเกี่ยวกับการจัดเรียงร่วมกันของนิวเคลียส

แบบจำลองของผลึกมีลักษณะคล้ายกับแบบจำลองโมเลกุลแบบลูกบอลและแท่ง อย่างไรก็ตาม แบบจำลองเหล่านี้ไม่ได้แสดงถึงโมเลกุลแต่ละโมเลกุลของสสาร แต่แสดงให้เห็น การจัดการร่วมกันอนุภาคของสสารในสถานะผลึก

อย่างไรก็ตาม นักเคมีมักไม่ใช้วัสดุ แต่ โมเดลที่เป็นสัญลักษณ์ -เป็นสัญลักษณ์ทางเคมี สูตรเคมี, สมการ ปฏิกริยาเคมี. ด้วยสัญลักษณ์ องค์ประกอบทางเคมีและดัชนีเป็นสูตรเขียนของสาร ดัชนีแสดงจำนวนอะตอมของธาตุที่กำหนดซึ่งรวมอยู่ในโมเลกุลของสาร มันเขียนไว้ทางด้านขวาของสัญลักษณ์ขององค์ประกอบทางเคมี

สูตรเคมีเป็นรูปแบบพื้นฐานที่สำคัญในวิชาเคมี มันแสดงให้เห็น: สารเฉพาะ; หนึ่งอนุภาคของสารนี้ องค์ประกอบเชิงคุณภาพของสารคืออะตอมขององค์ประกอบที่รวมอยู่ในองค์ประกอบ สารที่ให้; องค์ประกอบเชิงปริมาณ กล่าวคือ มีกี่อะตอมของธาตุแต่ละธาตุที่เป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลของสาร

โมเดลทั้งหมดข้างต้นใช้กันอย่างแพร่หลายในการสร้างสรรค์ โมเดลคอมพิวเตอร์เชิงโต้ตอบ.

คำอธิบายประกอบ

บทความนี้กล่าวถึงแบบจำลองควอนตัมเคมีของอะตอม โมเลกุล ซึ่งทำให้สามารถเข้าใจสาระสำคัญของการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสสารในอะตอมและ ระดับโมเลกุลองค์กรของเขา

บทคัดย่อ

บทความนี้มีเนื้อหาเกี่ยวกับการพิจารณาโดยละเอียดเกี่ยวกับแบบจำลองกราฟิกควอนตัมเคมีของอะตอม โมเลกุล และพันธะเคมี วิธีนี้ช่วยให้เข้าใจธรรมชาติของกระบวนการทางเคมีและกฎหมายของการดำเนินการ

แนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอมและโมเลกุล การทำความเข้าใจการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสสารในระดับอะตอมและโมเลกุลขององค์กรนั้นเปิดเผยโดยเคมีควอนตัม

จากมุมมองของเคมีควอนตัม อะตอมเป็นระบบไมโครที่ประกอบด้วยนิวเคลียสและอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของนิวเคลียส ในรูป รูปที่ 1 แสดงแบบจำลองการเลี้ยวเบนของอะตอมในคาบที่หนึ่งและสองของวงโคจร อิเล็กทรอนิกส์ และอิเล็กตรอน ซึ่งสร้างขึ้นโดยใช้หลักการและกฎควอนตัมสำหรับการเติมระดับพลังงานในอะตอมด้วยอิเล็กตรอน สี่ตัวเลขควอนตัม น, l, m l, นางสาวแสดงลักษณะการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในสนามของนิวเคลียสอย่างเต็มที่ หมายเลขควอนตัมหลัก นแสดงลักษณะพลังงานของอิเล็กตรอนระยะห่างจากนิวเคลียสและสอดคล้องกับตัวเลข ระดับพลังงานที่อิเล็กตรอนตั้งอยู่ วงโคจรจำนวนควอนตัม lกำหนดรูปร่างของวงโคจรและพลังงานของระดับย่อยของระดับพลังงานเดียวกัน แนวคิดของ "ออร์บิทัล" หมายถึงบริเวณที่มีแนวโน้มการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในอะตอมมากที่สุด เลขควอนตัมแม่เหล็ก m lกำหนดจำนวนของออร์บิทัลและการวางแนวเชิงพื้นที่ สิ่งสำคัญที่สุดคือหมายเลขควอนตัมโคจรและแม่เหล็กเชื่อมต่อกัน วงโคจรจำนวนควอนตัม lใช้ค่าน้อยกว่าจำนวนควอนตัมหลัก น. ถ้า น= 1 แล้ว l= 0 และมีรูปร่างเป็นทรงกลม 1 ส-ออร์บิทัล ถ้า น= 2 จากนั้นจำนวนควอนตัมของวงโคจรจะใช้สองค่า: l= 0, 1 หมายถึงการมีอยู่ของสองระดับย่อย มันเป็นทรงกลม2 ส- วงโคจร ( l= 0) และสาม2 พี-ออร์บิทัลที่มีรูปร่างคล้ายดัมเบลล์ยิมนาสติกตั้งอยู่ที่มุม 90 °ตามแกนของระบบพิกัดคาร์ทีเซียน

รูปที่ 1 การเลี้ยวเบนเคมีควอนตัมอิเล็กทรอนิกส์และการเลี้ยวเบนอิเล็กตรอน แบบจำลองอะตอมของคาบแรกและคาบที่สอง

จำนวนและการจัดพื้นที่ 2 พี-orbitals กำหนดจำนวนควอนตัมแม่เหล็ก m l, ซึ่งรับค่าภายในการเปลี่ยนแปลงของวงโคจร จำนวนควอนตัมจาก - lถึง + l. ถ้า l= 0 แล้วก็ m l= 0 (หนึ่ง ส- วงโคจร) ถ้า l= 1 แล้ว m lรับสามค่า - 1 , 0, +1 (สาม R-ออร์บิทัล).

แบบจำลองการโคจรของอะตอมแสดงการจัดเรียงเชิงพื้นที่และรูปร่างของออร์บิทัล และในแบบจำลองการเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอนในรูปแบบของเซลล์ควอนตัมเชิงสัญลักษณ์ จะแสดงภาพของออร์บิทัลและตำแหน่งของระดับและระดับย่อยในแผนภาพพลังงาน ให้ความสนใจกับขนาดของอะตอม ความสม่ำเสมอเดียวกันจะเกิดขึ้นในช่วงเวลา - เมื่อประจุของนิวเคลียสเพิ่มขึ้น การเสียรูป (การบีบอัด) ของออร์บิทัลจะเพิ่มขึ้นภายใต้อิทธิพลของแรงดึงดูดทางแม่เหล็กไฟฟ้าของอิเล็กตรอนโดยนิวเคลียส (รูปที่ 1)

การวางอิเล็กตรอนในออร์บิทัลอยู่ภายใต้หลักการที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของกลศาสตร์ควอนตัม (หลักการของเพาลี): อิเล็กตรอนสามารถอยู่ในวงโคจรเดียวได้ไม่เกินสองตัวและต้องต่างกัน ช่วงเวลาของตัวเองปริมาณการเคลื่อนไหว - สปิน (การหมุนสปินภาษาอังกฤษ) อิเล็กตรอนที่มีสปินต่างกันจะถูกวาดด้วยลูกศรและ ¯ ตามอัตภาพ เมื่ออิเล็กตรอนสองตัวอยู่ในวงโคจรเดียวกัน พวกมันจะมีสปินคู่ขนานกันและไม่ได้ป้องกันกันและกันไม่ให้เคลื่อนที่ในสนามของนิวเคลียส

คุณสมบัตินี้คล้ายกับการหมุนในตาข่ายของสองเกียร์ เมื่อเข้าเกียร์ เกียร์หนึ่งจะหมุนตามเข็มนาฬิกา อีกเกียร์หนึ่งหมุนทวนเข็มนาฬิกา เกียร์สามประสานกับอีกสองหยุดการหมุน เธอซ้ำซ้อน ดังนั้นในหนึ่งออร์บิทัลจะมีอิเลคตรอนได้เพียง 2 ตัว ตัวที่สามนั้นไม่จำเป็น

เมื่อระดับพลังงานและระดับย่อยเต็มไปด้วยอิเล็กตรอน หลักการควอนตัมพลังงานขั้นต่ำ (กฎของ Klechkovsky) . อิเล็กตรอนเติมออร์บิทัลจากระดับพลังงานต่ำสุดไปสูงสุด หลักการของพลังงานขั้นต่ำนั้นชวนให้นึกถึงการเติมพื้นของอาคารหลายชั้นในช่วงน้ำท่วม น้ำขึ้นและเติมทุกชั้นจากล่างขึ้นบน ไม่พลาดแม้แต่ชั้นเดียว

ตามกฎของ Hund ทั้งหมด R-ออร์บิทัลจะถูกเติมด้วยอิเล็กตรอนหนึ่งตัวก่อน ตามด้วยอิเล็กตรอนตัวที่สองที่มีการหมุนแบบขนานกัน

แบบจำลองควอนตัมเคมีของอะตอมทำให้สามารถอธิบายคุณสมบัติของอะตอมเพื่อแลกเปลี่ยนพลังงาน ให้และรับอิเล็กตรอน เปลี่ยนรูปแบบทางเรขาคณิต และสร้างพันธะเคมี

พันธะเคมีโควาเลนต์เกิดขึ้นเมื่อเมฆเวเลนซ์อิเล็กตรอนทับซ้อนกัน ตัวอย่างเช่น พันธะดังกล่าวแสดงในแบบจำลองการโคจรของโมเลกุลไฮโดรเจน (รูปที่ 2)

รูปที่ 2 แบบจำลองของพันธะโควาเลนต์ในโมเลกุลไฮโดรเจน

การใช้วิธีการทางเคมีควอนตัมของพันธะเวเลนซ์นั้นขึ้นอยู่กับแนวคิดที่ว่าอะตอมแต่ละคู่ในโมเลกุลถูกยึดเข้าด้วยกันโดยอิเล็กตรอนคู่หนึ่งหรือหลายคู่ที่มีสปินคู่ขนาน จากมุมมองของวิธีการพันธะเวเลนซ์ โมเลกุลเป็นระบบไมโครที่ประกอบด้วยสองหรือ มากกว่าอะตอมที่ถูกพันธะโควาเลนต์ นิวเคลียสของอะตอมที่มีประจุบวกถูกกักไว้ ประจุลบกระจุกตัวอยู่บริเวณวงโคจรของอะตอมที่ทับซ้อนกัน แรงดึงดูดของนิวเคลียสของอะตอมต่อความหนาแน่นของอิเล็กตรอนที่เพิ่มขึ้นระหว่างกันนั้นสมดุลกันด้วยแรงผลักของนิวเคลียสระหว่างกัน ระบบจุลภาคที่เสถียรถูกสร้างขึ้น ซึ่งความยาวของพันธะโควาเลนต์เท่ากับระยะห่างระหว่างนิวเคลียส

ในโมเลกุลฟลูออรีนเช่นเดียวกับในโมเลกุลไฮโดรเจนจะมีโมเลกุลไม่มีขั้ว พันธะโควาเลนต์. ทับซ้อนกัน2 R 1 orbitals คู่อิเล็กตรอนสร้างความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นระหว่างนิวเคลียสของอะตอมและทำให้โมเลกุลอยู่ในสถานะเสถียร (รูปที่ 3)

รูปที่ 3 แบบจำลองของพันธะโควาเลนต์ในโมเลกุลฟลูออรีน

พันธะโควาเลนต์แบบไม่มีขั้วหมายถึงการทับซ้อนกันของวาเลนซ์ออร์บิทัล ซึ่งเป็นผลมาจากการที่จุดศูนย์ถ่วงของประจุบวกและประจุลบตรงกัน

เป็นไปได้ที่จะเกิดพันธะโควาเลนต์แบบมีขั้วเมื่อทับซ้อนกัน 1 ส 1 - และ 2 R 1 ออร์บิทัล ในรูป 4 แสดงแบบจำลองของไฮโดรเจนฟลูออไรด์ที่มีพันธะโควาเลนต์แบบมีขั้ว ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนระหว่างอะตอมที่ถูกพันธะโควาเลนต์จะเปลี่ยนเป็นอะตอมของฟลูออรีน ซึ่งประจุนิวเคลียร์ (+9) มีแรงดึงดูดทางแม่เหล็กไฟฟ้ามากกว่าเมื่อเทียบกับนิวเคลียสของอะตอมของไฮโดรเจนที่มีประจุ (+1)

รูปที่ 4 แบบจำลองของพันธะโควาเลนต์แบบมีขั้วในโมเลกุลไฮโดรเจนฟลูออไรด์

พันธะไอออนิกเกิดจากการดึงดูดของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า - ไอออน ในรูป 5 แสดงแบบจำลองสำหรับการก่อตัวของพันธะไอออนิกในลิเธียมฟลูออไรด์ สนามแม่เหล็กไฟฟ้าแรงสูงที่สร้างขึ้นโดยนิวเคลียสของอะตอมฟลูออรีนจับและยึดไว้ R-ออร์บิทัลของอิเล็กตรอนที่เป็นของอะตอมลิเธียม อะตอมลิเธียมซึ่งไม่มีอิเล็กตรอน จะเปลี่ยนการกำหนดค่าทางเรขาคณิต (2 ส-orbital) กลายเป็นไอออนที่มีประจุบวกและถูกดึงดูดไปยังฟลูออรีนไอออนที่มีประจุลบซึ่งได้รับอิเล็กตรอนพิเศษมา R-ออร์บิทัล

รูปที่ 5. แบบจำลองคู่ไอออน Li + F - ลิเธียมฟลูออไรด์

แรงดึงดูดไฟฟ้าสถิตของไอออนและแรงผลักที่มีประจุตรงข้ามกัน เปลือกอิเล็กตรอนลิเธียมและฟลูออรีนไอออนมีความสมดุลและเก็บไอออนไว้ในระยะห่างที่สอดคล้องกับความยาวของพันธะไอออนิก การทับซ้อนกันของวงโคจรในสารประกอบที่มีพันธะไอออนิกนั้นแทบจะไม่มีเลย

พันธะเคมีชนิดพิเศษปรากฏในอะตอมของโลหะ ผลึกโลหะ (รูปที่ 6) ประกอบด้วยไอออนที่มีประจุบวก ซึ่งอยู่ในสนามที่อิเล็กตรอนของวาเลนซ์เคลื่อนที่อย่างอิสระ (“เมฆอิเล็กตรอน”)

รูปที่ 6 โมเดลคริสตัลลิเธียมเมทัล

ไอออนและ "เมฆอิเล็กตรอน" จับกันในสถานะเสถียร เนื่องจากอิเล็กตรอนมีความคล่องตัวสูง โลหะจึงมีการนำไฟฟ้า

ในโมเลกุล อะตอมที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะโควาเลนต์หลายพันธะจะเปลี่ยนรูปแบบทางเรขาคณิตของพวกมัน พิจารณาการปรากฏตัวของคุณสมบัตินี้ในตัวอย่างของอะตอมคาร์บอน (1 ส 2 ออร์บิทัลไม่แสดงในแบบจำลองของอะตอมคาร์บอนเพราะ ไม่มีส่วนร่วมในการก่อตัวของพันธะเคมี)

มีการทดลองพิสูจน์แล้วว่าในโมเลกุล CH 4 อะตอมของคาร์บอนสร้างพันธะโควาเลนต์ที่เหมือนกันสี่พันธะกับอะตอมของไฮโดรเจน ซึ่งเทียบเท่ากันในด้านพลังงานและลักษณะเชิงพื้นที่ เป็นการยากที่จะจินตนาการถึงพันธะโควาเลนต์ที่เหมือนกันสี่พันธะ หากเราจำไว้ว่าในคาร์บอน วาเลนซ์อิเล็กตรอนจะอยู่บนพลังงานสองพลังงาน 2 สและ2 พีระดับย่อย:

ในสภาพพื้นดิน (ไม่ถูกกระตุ้น) คาร์บอนจะสร้างพันธะโควาเลนต์เพียงสองพันธะ ในสถานะตื่นเต้น อิเล็กตรอนหนึ่งตัวจากระดับย่อย 2 สย้ายไปยังระดับย่อยพลังงานที่สูงขึ้น2 พี. อันเป็นผลมาจากการกระโดดของอิเล็กตรอนดังกล่าว พลังงานทั้งหมด 2 ส- และ 2 พี-ออร์บิทัลและวาเลนซีของอะตอมคาร์บอนเปลี่ยนเป็นสี่:

แต่นี่ยังไม่เพียงพอที่จะอธิบายพันธะโควาเลนต์ที่เทียบเท่ากันสี่ตัวในโมเลกุล CH 4 เพราะ 2 ส- และ 2 พี-ออร์บิทัลมี รูปร่างที่แตกต่างและการจัดวางพื้นที่ ปัญหาได้รับการแก้ไขโดยการแนะนำสมมติฐานของ การผสมพันธุ์ - การผสมของเวเลนซ์อิเล็กตรอนในระดับย่อยของระดับพลังงานเดียวกัน มี 2 ตัวในโมเลกุลมีเทน ส- และสาม2 R-ออร์บิทัลของอะตอมคาร์บอนอันเป็นผลมาจากการผสมข้ามพันธุ์กลายเป็นสี่เทียบเท่า spออร์บิทัล 3-hybrid:

ตรงกันข้ามกับสถานะ (พื้นดิน) ที่ไม่ตื่นเต้นของอะตอมคาร์บอนซึ่งในสาม2 R-ออร์บิทัลของอะตอมอยู่ที่มุม 90 o (รูปที่ 7 เอ) ในโมเลกุลมีเทน (รูปที่ 7 ข) มีรูปร่างและขนาดเท่ากัน spอะตอมของคาร์บอนไฮบริด 3 ตัวตั้งอยู่ที่มุม 109 ประมาณ 28 "

รูปที่ 7 แบบจำลองของโมเลกุลมีเทน

ในโมเลกุลเอทิลีน C 2 H 4 (รูปที่ 8, เอ) อะตอมของคาร์บอนอยู่ใน สR 2 - สถานะไฮบริด 2 เกี่ยวข้องกับการผสมพันธุ์ ส-orbital และสอง 2 R-ออร์บิทัล อันเป็นผลมาจากการผสมพันธุ์ อะตอมของคาร์บอนจะเกิดเป็นสามเทียบเท่า sp 2 -ออร์บิทัลลูกผสมตั้งอยู่ที่มุม 120 รอบบนระนาบ 2 pz-orbital ไม่ได้มีส่วนร่วมในการผสมพันธุ์

รูปที่ 8 แบบจำลองโมเลกุลเอทิลีน

ในโมเลกุลของเอทิลีน อะตอมของคาร์บอนไม่เพียงเชื่อมโยงกันด้วยพันธะเอสเท่านั้น แต่ยังเชื่อมโยงด้วยพันธะพีด้วย เกิดจากการทับซ้อนกัน Rz-orbitals ที่มีการก่อตัวของสองพื้นที่ทับซ้อนกันด้านบนและด้านล่างแกนที่เชื่อมต่อนิวเคลียสที่ทั้งสองด้านของแกน s-bond (รูปที่ 8)

แบบจำลองพันธะสามตัวถูกนำเสนอในโมเลกุลอะเซทิลีน (รูปที่ 9) เมื่อผสมหนึ่ง2 ส- และหนึ่ง2 หน้า x -อะตอมของคาร์บอนสองออร์บิทัลเกิดขึ้น sp- ออร์บิทัลลูกผสมซึ่งอยู่บนเส้นที่เชื่อมต่อนิวเคลียสของอะตอม (มุม 180 o) ไม่ใช่ลูกผสม2 RU- และ 2Rz-ออร์บิทัลของอะตอมคาร์บอนต่างๆ ทับซ้อนกัน ทำให้เกิดพันธะพีสองพันธะในกันและกัน ระนาบตั้งฉาก(รูปที่ 9)

รูปที่ 9 แบบจำลองโมเลกุลอะเซทิลีน

โมเลกุล เช่น อะตอม แสดงถึงความสามารถในการแตกตัวและเกิดพันธะเคมี เปลี่ยนรูปแบบทางเรขาคณิตของพวกมัน และย้ายจากสภาวะที่เป็นกลางทางไฟฟ้าไปเป็นสถานะไอออนิก คุณสมบัติเหล่านี้แสดงในปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลของแอมโมเนีย NH 3 และไฮโดรเจนฟลูออไรด์ HF (รูปที่ 10) พันธะโควาเลนต์ในโมเลกุลไฮโดรเจนฟลูออไรด์ถูกทำลาย และพันธะโควาเลนต์ผู้บริจาค-ตัวรับจะก่อตัวขึ้นระหว่างไนโตรเจนกับไฮโดรเจนในโมเลกุลแอมโมเนีย ผู้บริจาคคืออิเล็กตรอนคู่เดียวของอะตอมไนโตรเจน ตัวรับคือวงโคจรว่างของอะตอมไฮโดรเจน (รูปที่ 10) การกำหนดค่าทางเรขาคณิตของโมเลกุล NH 3 (พีระมิดตรีโกณมิติ มุมพันธะ 107 o 18") จะเปลี่ยนโครงแบบจัตุรมุขของ NH 4 + ion (109 o 28") ขั้นตอนสุดท้ายคือการก่อตัวของพันธะไอออนิกใน โครงสร้างคริสตัลแอมโมเนียมฟลูออไรด์ แบบจำลองการโคจรของโมเลกุลทำให้สามารถแสดงคุณสมบัติทั้งหมดที่ระบุไว้ข้างต้นได้ในปฏิกิริยาเดียว ได้แก่ การทำลายและการเกิดพันธะเคมี การเปลี่ยนรูปแบบทางเรขาคณิต การย้ายจากสภาวะที่เป็นกลางทางไฟฟ้าไปเป็นสถานะไอออนิก

ข้าว. 10. แบบจำลองการก่อตัวของคู่ไอออนของผลึก NH 4 + F -

ปฏิกิริยาเคมีโดยใช้สัญลักษณ์ขององค์ประกอบทางเคมี:

NH 3 + HF → NH 4 F,

ให้นิพจน์ทั่วไปของสิ่งที่เปิดเผยในแบบจำลองการโคจรของโมเลกุล ปฏิกิริยาเคมีแสดงด้วยแบบจำลองการโคจรและสัญลักษณ์ขององค์ประกอบทางเคมีเสริมซึ่งกันและกัน นี่คือข้อดีของพวกเขา การเรียนรู้ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการแสดงออกของควอนตัมเคมีของโครงสร้างและองค์ประกอบของอะตอมและโมเลกุลจะนำไปสู่ความเข้าใจที่สำคัญ แนวคิดทางเคมี: ขั้วโควาเลนต์และ พันธะไม่มีขั้วพันธะผู้บริจาค-ผู้รับ พันธะไอออนิก โครงแบบเรขาคณิตของอะตอมและโมเลกุล ปฏิกิริยาเคมี และบนพื้นฐานของความรู้นี้ เราสามารถใช้สัญลักษณ์ขององค์ประกอบทางเคมีและสารประกอบสำหรับ . ได้อย่างมั่นใจ คำอธิบายสั้น สภาวะทางเคมีและการเปลี่ยนแปลงของสสาร

ให้เรายกตัวอย่างอีกตัวอย่างหนึ่งของปฏิกิริยาที่พิจารณาจากมุมมองของเคมีควอนตัม คุณสมบัติการจัดแสดงน้ำ อิเล็กโทรไลต์อ่อน. การแยกตัวด้วยไฟฟ้ามักจะแสดงโดยสมการ:

H 2 O ⇄H + + OH -

H 2 O + H 2 O ⇄H 3 O + + OH -.

การแบ่งโมเลกุลของน้ำออกเป็นไอออนที่มีประจุบวกและลบเผยให้เห็นแบบจำลองเคมีควอนตัมของปฏิกิริยา การแยกตัวด้วยไฟฟ้า(รูปที่ 11).

รูปที่ 11 แบบจำลองการแยกตัวด้วยไฟฟ้าของน้ำ

โมเลกุลของน้ำเป็นพีระมิดบิดเบี้ยว (มุมวาเลนซ์ 104 o 30 ") สอง สRออร์บิทัล 3-hybrid ของอะตอมออกซิเจนสร้างพันธะ s กับอะตอมไฮโดรเจน อีกสองคน สRออร์บิทัล 3-hybrid มีอิเล็กตรอนคู่อิสระพร้อมสปินคู่ขนาน การสลายตัวของพันธะโควาเลนต์ H–O ในโมเลกุลหนึ่งนำไปสู่การก่อตัวของพันธะเคมีโควาเลนต์บนโมเลกุลที่อยู่ใกล้เคียงตามกลไกการรับผู้บริจาค ไฮโดรเจนไอออนซึ่งมีวงโคจรว่างทำหน้าที่เป็นตัวรับอิเล็กตรอนของอะตอมออกซิเจนของโมเลกุลน้ำที่อยู่ใกล้เคียง ในตัวอย่างนี้ เช่นเดียวกับก่อนหน้านี้ วิธีการควอนตัมเคมีทำให้สามารถเข้าใจความหมายทางเคมีกายภาพของกระบวนการการแยกตัวด้วยไฟฟ้าของน้ำได้

การคิดเป็นกระบวนการที่เราสามารถตัดสินสิ่งที่ซ่อนอยู่จากการรับรู้ทางประสาทสัมผัสของเราโดยอ้อม เคมีควอนตัมให้ภาพกระบวนการทางเคมีและสถานะของสสาร เผยให้เห็นสิ่งที่ซ่อนเร้นจากการรับรู้ทางประสาทสัมผัสของเรา ส่งเสริมการเรียนรู้และการคิด

บรรณานุกรม:

1. Vygotsky L.S. การคิดและการพูด – ม.: เขาวงกต, 2542. – 352 น.
2. Zagashev I.O. , Zair-Bek S.I. การคิดอย่างมีวิจารณญาณ: เทคโนโลยีการพัฒนา. - เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก: พันธมิตร "เดลต้า", 2546 - 284 หน้า
3. Krasnov K.S. โมเลกุลและพันธะเคมี - ม.: ม.ต้น, 2527 - 295 น.
4. Leontiev A.N. บรรยายเรื่อง จิตวิทยาทั่วไป. – ม.: ความหมาย, 2000. – 512 หน้า.
5. Peregudov F.I. , Tarasenko F.P. บทนำสู่การวิเคราะห์ระบบ - ม.: ม.ต้น, 2532. - 367 น.
6. Prokofiev V.F. ผู้ชาย - ไบโอคอมพิวเตอร์ควบคุม? // กระดานข่าว สถาบันนานาชาติวิทยาศาสตร์ (ส่วนรัสเซีย) - 2551. - หมายเลข 1 - ส. 1-21.
7. Yablokov V.A. , Zakharova O.M. การจัดระบบเนื้อหาการสอนเคมี // Universum: จิตวิทยาและการศึกษา: อิเล็กตรอน วิทยาศาสตร์ นิตยสาร 2559 ลำดับที่ 5(23) / [ ทรัพยากรอิเล็กทรอนิกส์]. - โหมดการเข้าถึง:
URL://website/ru/psy/archiv/item/2505 (เข้าถึง 2.04.2017)

เคมี- วิทยาศาสตร์ทดลองของการเปลี่ยนแปลงขององค์ประกอบทางเคมีและ สารประกอบทางเคมี. ตามคำจำกัดความของ D.I. Mendeleev เคมีอยู่ในเวลาเดียวกัน ศาสตร์, และ การผลิต. งานหลักของเคมีคือการได้รับสารที่มีคุณสมบัติตามที่ต้องการและเพื่อพัฒนาวิธีการควบคุมคุณสมบัติของสารในกระบวนการเปลี่ยนรูป เคมี การศึกษาพันธะเคมี พลังงานของปฏิกิริยาเคมี ปฏิกิริยาสาร คุณสมบัติของตัวเร่งปฏิกิริยา ฯลฯ

ในปี พ.ศ. 2403 ได้มีการจัดการประชุมนักเคมีนานาชาติขึ้นที่ประเทศเยอรมนี ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้ข้อสรุปว่าสารทั้งหมดประกอบด้วยโมเลกุล โมเลกุลประกอบด้วยอะตอม อะตอม และโมเลกุลอยู่ในความต่อเนื่อง การเคลื่อนที่ด้วยความร้อน. พันธะเคมีระหว่างอะตอมดำเนินการโดยอิเล็กตรอนที่อยู่ในเปลือกนอกของอะตอม พวกเขาถูกเรียกว่า วาเลนซ์อิเล็กตรอน.

บทบาทของการสร้างแบบจำลองในวิชาเคมีนั้นสูงมาก ดังนั้นทฤษฎีทางเคมีจึงประกอบด้วย หลายรุ่น. ในหมู่พวกเขามีโมเดลที่มีการบังคับใช้ที่หลากหลายซึ่งเป็นพื้นฐานของวิทยาศาสตร์เคมีสมัยใหม่ โมเดลเหล่านี้ประกอบด้วย: แบบจำลองปริมาณสัมพันธ์ อะตอม-โมเลกุล เรขาคณิต และอิเล็กทรอนิกส์ การปรากฏตัวของพวกเขาแต่ละคนในครั้งเดียวทำให้เกิดการปฏิวัติในมุมมองของนักเคมี

แบบจำลองปริมาณสัมพันธ์กำหนดการใช้สูตรเคมีและสมการ สมการปริมาณสัมพันธ์ให้ คำอธิบายที่แน่นอนปฏิกิริยาใดๆ

แบบจำลองอะตอม-โมเลกุลแสดงทั้งการจัดเรียงใหม่ของอะตอมและภายในโมเลกุล แบบจำลองนี้แสดงปฏิกิริยาเคมีระหว่างที่เกิดการกระจายตัวของอะตอม

แบบจำลองทางเรขาคณิตกำหนดโครงสร้างของสูตรเคมีและเรขาคณิตของพารามิเตอร์โมเลกุล แบบจำลองนี้ทำให้สามารถแสดงโครงสร้างของสารประกอบเชิงพื้นที่ได้ เพื่อทำความเข้าใจสาเหตุของการปรากฏตัวของสารไอโซเมอร์ ใดๆ การเปลี่ยนแปลงทางเคมีมันเป็นการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องจากการกำหนดค่าทางเรขาคณิตของอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่ง แบบจำลองทางเรขาคณิตคือ ทฤษฎีคลาสสิกโครงสร้างของโมเลกุลเพราะ อะตอมทั้งหมดมีพิกัดและวิถีการเคลื่อนที่ แบบจำลองอะตอม-โมเลกุลและเรขาคณิตได้กลายเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสำหรับการจัดระบบวัสดุทดลองจำนวนมาก

โมเดลอิเล็กทรอนิกส์แสดงปฏิกิริยาของสารผ่านโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของโมเลกุล โมเดลนี้เป็นของเคมีที่ไม่ใช่แบบคลาสสิกตั้งแต่ พฤติกรรมของอิเล็กตรอนในอะตอมเป็นไปตามกฎหมาย ฟิสิกส์ควอนตัม. ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขบางประการ: ความดันและอุณหภูมิเป็นของเคมีแบบคลาสสิก และปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของตัวเร่งปฏิกิริยา สารยับยั้ง และเอ็นไซม์เป็นของเคมีควอนตัม โมเดลทั้งหมดเหล่านี้เสริมซึ่งกันและกัน โมเดลที่ตามมาแต่ละแบบใช้และให้รายละเอียดเกี่ยวกับสมมุติฐานของโมเดลก่อนหน้า

คำถามเพื่อการควบคุมตนเอง

1. วิทยาศาสตร์เคมีคืออะไร?

2. Mendeleev ให้คำจำกัดความอะไรแก่วิชาเคมี?

3. งานหลักของวิชาเคมีคืออะไร?

4. เคมีศึกษาอะไร?

5. International Congress of Chemists เกิดขึ้นที่ไหนในปี 1860?

6. สิ่งที่ได้รับการอนุมัติจากผู้เข้าร่วมการประชุมนักเคมีนานาชาติในปี พ.ศ. 2403?

7. อิเล็กตรอนชนิดใดที่เรียกว่าวาเลนซ์อิเล็กตรอน

8. แบบจำลองใดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในวิชาเคมี?

9. อะไรเป็นตัวกำหนดแบบจำลองปริมาณสัมพันธ์

10. แบบจำลองอะตอม-โมเลกุลแสดงอะไร?

11. อะไรเป็นตัวกำหนด แบบจำลองทางเรขาคณิต?

12. โมเดลอิเล็กทรอนิกส์แสดงอะไร?

การพัฒนาแบบจำลองเชิงโต้ตอบของ microworld และวิธีการใช้งานในการศึกษาหลักสูตรของโรงเรียนในวิชาเคมี

1.4.1 แบบจำลองทางเคมี

นอกเหนือจากการสังเกตและการทดลองแล้ว การสร้างแบบจำลองยังมีบทบาทสำคัญในความรู้เกี่ยวกับโลกธรรมชาติและเคมีอีกด้วย เป้าหมายหลักของการสังเกตอย่างหนึ่งคือการมองหารูปแบบในผลลัพธ์ของการทดลอง อย่างไรก็ตาม การสังเกตบางอย่างไม่สะดวกหรือไม่สามารถดำเนินการได้โดยตรงในธรรมชาติ สภาพแวดล้อมทางธรรมชาติถูกสร้างขึ้นใหม่ในห้องปฏิบัติการโดยใช้อุปกรณ์พิเศษ การติดตั้ง วัตถุ เช่น แบบจำลอง แบบจำลองจะคัดลอกเฉพาะคุณลักษณะและคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของวัตถุ และละเว้นส่วนที่ไม่จำเป็นสำหรับการศึกษา ดังนั้นในวิชาเคมี แบบจำลองสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มตามเงื่อนไข: วัสดุและเครื่องหมาย

นักเคมีใช้แบบจำลองวัสดุของอะตอม โมเลกุล ผลึก เคมี เพื่อความชัดเจนยิ่งขึ้น

แบบจำลองลูกบอลและแท่งมักใช้เพื่อจำลองโมเลกุลของสาร โมเดลประเภทนี้ประกอบขึ้นจากลูกบอลสีที่เป็นตัวแทนของอะตอมที่ประกอบเป็นโมเลกุล ลูกบอลเชื่อมต่อกันด้วยแท่งซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของพันธะเคมี ด้วยความช่วยเหลือของแบบจำลองลูกบอลและแท่ง มุมพันธะในโมเลกุลจะทำซ้ำได้อย่างแม่นยำ แต่ระยะทางระหว่างนิวเคลียร์จะสะท้อนเพียงประมาณโดยประมาณ เนื่องจากความยาวของแท่งที่เชื่อมต่อลูกบอลนั้นไม่ได้สัดส่วนกับความยาวพันธะ

แบบจำลองของ Dreding สามารถถ่ายทอดมุมพันธะและอัตราส่วนของความยาวพันธะในโมเลกุลได้อย่างแม่นยำ นิวเคลียสของอะตอมในนั้น ตรงกันข้ามกับแบบจำลองแบบลูกและก้าน ไม่ได้ถูกกำหนดโดยลูกบอล แต่ถูกกำหนดโดยจุดเชื่อมต่อของแท่งไม้

โมเดลครึ่งวงกลมหรือที่เรียกว่าโมเดล Stewart-Briegleb ประกอบขึ้นจากลูกบอลที่มีส่วนตัด แบบจำลองของอะตอมเชื่อมต่อกันด้วยระนาบสไลซ์โดยใช้ปุ่ม แบบจำลองครึ่งวงกลมสามารถถ่ายทอดทั้งอัตราส่วนความยาวพันธะและมุมพันธะและการเติมช่องว่างระหว่างนิวเคลียร์ในโมเลกุลได้อย่างแม่นยำ อย่างไรก็ตาม การครอบครองนี้ไม่ได้ทำให้ได้ภาพของการจัดเรียงนิวเคลียสร่วมกันเสมอไป

แบบจำลองของผลึกมีลักษณะคล้ายกับแบบจำลองโมเลกุลแบบลูกบอลและแท่ง อย่างไรก็ตาม แบบจำลองเหล่านี้ไม่ได้แสดงถึงโมเลกุลของสารแต่ละชนิด แต่แสดงการจัดเรียงร่วมกันของอนุภาคของสารในสถานะผลึก

อย่างไรก็ตาม นักเคมีมักไม่ใช้วัสดุ แต่เป็นแบบจำลองเชิงสัญลักษณ์ ซึ่งเป็นสัญลักษณ์ทางเคมี สูตรทางเคมี สมการของปฏิกิริยาเคมี โดยใช้สัญลักษณ์ขององค์ประกอบทางเคมีและดัชนี การเขียนสูตรของสาร ดัชนีแสดงจำนวนอะตอมของธาตุที่กำหนดซึ่งรวมอยู่ในโมเลกุลของสาร มันเขียนไว้ทางด้านขวาของสัญลักษณ์ขององค์ประกอบทางเคมี

สูตรเคมีเป็นรูปแบบพื้นฐานที่สำคัญในวิชาเคมี มันแสดงให้เห็น: สารเฉพาะ; หนึ่งอนุภาคของสารนี้ องค์ประกอบเชิงคุณภาพของสารคืออะตอมที่องค์ประกอบเป็นส่วนหนึ่งของสารนี้ องค์ประกอบเชิงปริมาณ กล่าวคือ มีกี่อะตอมของธาตุแต่ละธาตุที่เป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลของสาร

โมเดลทั้งหมดข้างต้นใช้กันอย่างแพร่หลายในการสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์เชิงโต้ตอบ

การเลือกเครื่องปฏิกรณ์เพื่อทำปฏิกิริยาออกซิเดชันของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ใน ซัลฟูริกแอนไฮไดรด์

สำนักงานกลางในระบบเทคโนโลยีเคมีใด ๆ ซึ่งรวมถึงเครื่องจักรและอุปกรณ์จำนวนหนึ่งที่เชื่อมต่อกันด้วยการเชื่อมต่อต่าง ๆ มีเครื่องปฏิกรณ์เคมี - เครื่องมือที่ใช้กระบวนการทางเคมี การเลือกประเภท...

ขั้นแรก สร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ของวัตถุ และ การสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์สำหรับการก่อตัวของโมเลกุลที่บริเวณที่ทำการศึกษา โมเดลสามารถเป็นได้ทั้ง 2D หรือ 3D

แนวทางใหม่ในการพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อการสร้างสรรค์สิ่งใหม่ ยา

ในความสมเหตุสมผลของแบบจำลองโมเลกุลที่ใช้สำหรับโครงสร้างทางเคมีของควอนตัม ซึ่งระบบของนิวเคลียสและอิเล็กตรอนจะได้รับการวิเคราะห์และพฤติกรรมของมันถูกอธิบายโดยสมการ ทฤษฎีควอนตัม,ไม่ต้องสงสัยเลย...

นวัตกรรมทางเทคโนโลยีเพื่อการผลิตยาตัวใหม่

สำหรับวิธีการกำหนดกิจกรรมทางชีวภาพ แนวคิดของตัวบ่งชี้และ QSAR ถูกนำมาใช้ ตัวอธิบายระดับโมเลกุลคือ ค่าตัวเลขการกำหนดคุณสมบัติของโมเลกุล ตัวอย่างเช่น สามารถแสดงคุณสมบัติทางเคมีกายภาพ...

ศึกษาจลนศาสตร์ของอัลคิเลชันของไอโซบิวเทนกับไอโซบิวทิลีนถึงไอโซออกเทนโดยวิธี การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์

ศึกษาจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาคลอรีนเบนซีน

R = k*C1*Ck? เพื่อการประมวลผลที่ดีที่สุดของแบบจำลองที่ได้รับ เราจะแปลงรูปแบบของฟังก์ชัน เนื่องจากอัตราการเกิดปฏิกิริยาตรงต่อเวลาจะคงที่ และสำหรับ 3 การทดลองแรกคือ 0.0056...

วิธีการจำลองทางเคมี

ปัจจุบันมีมากมาย คำจำกัดความต่างๆแนวคิดของ "แบบจำลอง" และ "การจำลอง" ลองพิจารณาบางส่วนของพวกเขา “แบบจำลองเป็นที่เข้าใจได้ว่าเป็นการแสดงข้อเท็จจริง สิ่งของ และความสัมพันธ์ของความรู้บางสาขาในรูปแบบที่ง่ายกว่า ...

รากฐานทางวิทยาศาสตร์รีโอโลยี

สภาวะความเครียดของร่างกายใน กรณีทั่วไปเป็นสามมิติและไม่สมจริงที่จะอธิบายคุณสมบัติของมันโดยใช้แบบจำลองอย่างง่าย อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่หายากเหล่านั้นเมื่อตัวแกนเดียวมีรูปร่างผิดปกติ...

การสังเคราะห์และวิเคราะห์ CTS ในการผลิตน้ำมันเบนซิน

แบบจำลองทางเคมีของกระบวนการแตกตัวเร่งปฏิกิริยานั้นดีมาก มุมมองที่ซับซ้อน. พิจารณาปฏิกิริยาที่ง่ายที่สุดที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการแตกร้าว: СnН2n+2 > CmH2m+2 + CpH2p...

การสังเคราะห์ระบบเทคโนโลยีเคมี (CTS)

กระบวนการผลิตมีลักษณะและระดับความซับซ้อนที่หลากหลาย หากกระบวนการนี้ซับซ้อนและต้องใช้กลไกในการถอดรหัส ค่าใช้จ่ายสูงแรงและเวลา ใช้วิธีการเชิงประจักษ์ แบบจำลองทางคณิตศาสตร์...

การเปรียบเทียบการไหลของปลั๊กและเครื่องปฏิกรณ์แบบผสมเต็มรูปแบบในการทำงานแบบอุณหภูมิความร้อน