Приборы и методики на основе химических явлений

Содержание

1. Введение………………………………………………………….3
2. Сущность химических явлений………………………………...4
3. Основные концептуальные системы химии…………………...7
4. Приборы и методики на основе химических явлений………..9
5. Заключение……………………………………………………..12
6. Список использованной литературы………………………….13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Изучение химических явлений  требуется человеку преимущественно для того, чтобы получать из природных веществ все необходимые ему материалы - металлы и керамику, известь и цемент, стекло и бетон, красители и фармацевтические препараты и т.д. Поэтому все химические знания объединяет главная задача - получение веществ с заданными свойствами. Чтобы реализовать эту задачу, надо уметь из одних веществ производить другие, т.е. осуществлять их качественные превращения. А поскольку качество - это совокупность свойств вещества, то следует знать, как именно управлять его свойствами, знать, от чего они зависят.

В данном реферате стоит  задача разобраться, что же такое  химические явления, рассмотреть простейшие примеры химических явлений, а также  узнать какие существуют приборы  и методики на основе химических явлений.

 

 

 

 

 

 

 

Сущность химических явлений

Химическими явлениями называются такие явления, при которых происходит изменение состава и свойств вещества, то есть одни вещества превращаются в другие. Изучение химических явлений основывается на фундаментальных принципах физической картины мира и вносит большой вклад в описание явлений живой и неживой природы. Многие химические реакции сопровождают нас в повседневной  жизни.  Они  происходят  во  время поджаривания  мяса,  овощей,  выпекания  хлеба, прокисания молока, брожения виноградного сока,отбеливания  тканей,  горения  различных  видов топлива, затвердевания цемента и алебастра, почернения со временем серебряных украшений и т. п.

Протекание некоторых  реакций приводит к негативным  последствиям.  Ржавление  железа  сокращает  срок  работы разных  механизмов,  оборудования,  транспортных  средств,  приводит  к  большим потерям  этого  металла.  Пожары  уничтожают жилье,  промышленные  и  культурные  объекты, исторические  ценности.  Большинство  пищевых продуктов портится вследствие их взаимодействия с  кислородом,  находящимся  в  воздухе;  при  этом образуются вещества,  которые имеют неприятный запах, вкус и являются вредными для человека.

Простейшим носителем  химических свойств служит атом (в  том числе ионизированный) — система, состоящая из ядра и движущихся вокруг него (в его электрическом поле) электронов. В результате химического взаимодействия атомов образуются молекулы (радикалы, ионы, атомные кристаллы) - системы, состоящие из нескольких ядер, в общем поле которых движутся электроны. При химическом взаимодействии молекул одна конфигурация ядер и электронов разрушается и образуется новая. Акт химического взаимодействия состоит в образовании новых электронных (молекулярных) орбиталей.  
       В химических реакциях участвуют не отдельные частицы, а их большие коллективы — вещества, причем химическое изменение сопровождается появлением новых химических индивидов, или химических веществ. Химическим индивидом обычно называют наименьшее количество вещества, повторением которого в пространстве можно воспроизвести данное вещество. Таким образом, химическими индивидами будут атомы в атомной решетке простого вещества (поэтому графит и алмаз, которые содержат атомы углерода в своих кристаллических решетках, являются одним и тем же химическим индивидом) или группы атомов в составе сложного атомного вещества (SiC в решетке карбида кремния), молекулы в веществе молекулярного строения (Н2О в воде), ионные пары или более сложные ионные комплексы в ионном веществе (NaCl в поваренной соли, Na2CO3·10Н2О в кристаллической соде) и т.д. При таком определении изменение агрегатного состояния, полиморфный переход, механическое разрушение, образование некоторых растворов (например, газовых) нельзя назвать химическими явлениями.  
       Химические явления определяют развитие неживой и живой природы и отличаются от других, рассматриваемых в естествознании. Так, геолого-географические явления отличаются от химических участием во взаимодействии не веществ, а вещественных систем в литосфере, атмосфере, гидросфере и т.д., а также макромасштабами взаимодействий. Увеличение количества (массы) реагирующих участников процесса приводит к новым, отсутствующим в химии, закономерностям; примером может служить несмешиваемость вод Гольфстрима с окружающими их водами северных морей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные концептуальные системы химии

При всем многообразии химических явлений выделяют четыре основные концептуальные системы. Эти системы появлялись последовательно во времени, причем каждая новая химическая концепция возникала на основе научных достижений предыдущей.  
           Первая химическая концепция - учение о составе - возникла в 1660-х гг. и связана с исследованием свойств веществ в зависимости от их химического состава. В период с середины XVII до второй половины XIX в. учение о составе веществ представляло собой практически всю химию. В настоящее время в ее рамках рассматриваются проблемы периодичности, стехиометрии (соотношения между количествами вступивших в реакцию реагентов и образующихся продуктов), а также физико-химический анализ как основа изучения многокомпонентных систем на основе построения диаграмм  состав-свойство.  
          В 1800-е гг., когда стало очевидным, что свойства веществ и их качественное разнообразие обусловливаются не только составом, но и структурой молекул, возникла концепция структурной химии, предполагающая исследование структуры, т.е. способа взаимодействия элементов. Эта концепция опирается на атомно-молекулярную концепцию строения вещества. Развитие современной структурной химии связано с познанием в области квантово-механической теории строения атома, химической связи и строения вещества. 

Третья концептуальная система - учение о химическом процессе - в 1950-е  гг. завершает свой этап становления. В основании ее лежит представление о химической кинетике и химической термодинамике, а в ее рамках исследуются внутренние механизмы и условия протекания химических процессов (скорости протекания процессов, температура, давление и т.п., влияние катализаторов, ингибиторов и пр.).  
Идеи четвертой концептуальной системы — эволюционной химии,- были сформулированы в 1970-х гг. Эта система находится в стадии становления. В центре ее внимания — открытые высокоорганизованные химические системы, развитие которых приводит к возникновению биологической формы движения. Эволюционная химия включает в себя учение об эволюционном катализе (теории саморазвития химических систем), а также теории биоорганической и бионеорганической химии.

 

 

 

 

 

 

 

 

Приборы и методики на основе химических явлений

На основе химических явлений  существуют различные приборы и  методики. Они используют следующие  процессы химических явлений:

1. Метод нейтрализации - объемный метод определения концентрации кислот и щелочей в  растворах. В основе метода нейтрализации лежит использование реакции нейтрализации, т. е. соединения водородных и гидроксильных ионов.

Пример: НСl + NaOH = NaCl + Н₂О

Пример прибора: Прибор для очистки сточных вод. Изобретение относится к области очистки сточных вод, в частности к способу нейтрализации и очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов одного вида с большой концентрацией, и может быть использовано на предприятиях искусственного волокна, цветной металлургии, заводах металлоизделий и гальванических производств.

2. Метод электрохимического определения растворов - Электрохимические методы основаны на измерении электрических параметров электрохимических явлений, возникающих в исследуемом растворе.

Пример:  pH-метр - прибор для  измерения водородного показателя, характеризующего активность ионов водорода в растворах, питьевой воде, пищевой продукции и сырье, объектах окружающей среды и производственных системах непрерывного контроля технологических процессов, в том числе в агрессивных средах. В частности, pH-метр применяется для аппаратного мониторинга pH растворов разделения урана и плутония, где требования к корректности показаний аппаратуры без её калибровки чрезвычайно высоки.

3. Метод оценки степени активности по поглощению того или иного вещества – метод, который оценивает активность по поглощению каких – либо веществ.

Пример: Дозиметрический прибор, с помощью которого обнаруживается и измеряется мощность экспозиционной и поглощенной дозы излучения для обеспечения жизнедеятельности населения.

4. Методы по определению степени активности поглощения различных красителей -  количественное определение концентрации вещества по поглощению света в видимой и ближней ультрафиолетовой области спектра. Поглощение света измеряют на фотоэлектрических колориметрах.

Пример: Колори́метр - прибор для измерения цвета в какой-либо цветовой модели или для сравнения интенсивности окраски исследуемого раствора со стандартным. Используются как составная часть автомата для смешивания красок из нескольких основных цветов.

5. Методы определения капиллярных характеристик вещества – методы, который определяют капиллярные характеристики вещества.

Пример: Капиллярный метод контроля (КМК) основан на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей в полость несплошностей материала объекта контроля и регистрации образующихся индикаторных следов визуально или с помощью преобразователя. Метод позволяет обнаруживать поверхностные и сквозные дефекты, которые могут быть обнаружены также при визуальном контроле. Такой контроль, однако, требует больших затрат времени, особенно при выявлении слабо раскрытых дефектов, когда выполняют тщательный осмотр поверхности с применением средств увеличения. Преимущество КМК в многократном ускорении процесса контроля.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

В заключение хочется сказать, что без химических явлений не было бы полноценной жизни, они нужны нам каждый день. В данном реферате мы разобрались с поставленными задачами. Мы узнали, что же такое химические явления, рассмотрели простейшие примеры химических явлений, а также узнали какие существуют приборы и методики на основе химических явлений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

1. Гузей Л.С., Кузнецов В.Н., Гузей A.C. Общая химия. М., 1999.

2. Кемпбел Дж. Современная общая химия. Т. 1, 2. М., 1975.

3. Кузнецов В.И. Общая химия. Тенденция развития. М., 1989.
4. http://www.gumer.info/bibliotek_Buks/Science/bond/07.php