Фуллерены низкой
симметрии — сверхпроводники, «молекулы
в клетке» — потенциальные «квантовые
биты» в неклассических компьютерах. Но пока
практическую пользу видят в более грубых
свойствах фуллеренов: жесткий и компактный
углеродный шар — удобное «колесо» (или
шестеренка) для наномашин. Среди других
интересных приложений следует отметить
аккумуляторы и электрические батареи,
в которых, так или иначе, используются
добавки фуллеренов. Основой этих аккумуляторов
являются литиевые катоды, содержащие
фуллерены. Так же фуллерены и их различные
химические производные используются
в сочетании с полисопряжёнными полупроводящими
полимерами для изготовления солнечных
элементов. Кроме того, фуллерены нашли
применение в качестве добавок в интумесцентные
(вспучивающиеся) огнезащитные краски.
За счёт введения фуллеренов краска под
воздействием температуры при пожаре
вспучивается, образуется достаточно
плотный пенококсовый слой, который в
несколько раз увеличивает время нагревания
до критической температуры защищаемых
конструкций. Фуллерены могут быть также
использованы в фармации для создания
новых лекарств.
47. Траектории
движения микрочастиц в квантовой
механике (микромире) – как они
представляются? Что такое орбиталь?
Что называют граничной поверхностью
орбитали? Что она характеризует?
В квантовомеханической модели
атома, на смену движущихся вокруг ядра
электронов, пришли пространственные
стоячие волны, когда движущемуся вокруг
ядра электрону отвечает волна . При этом
кратное целое число этих длин волн
должно соответствовать длине орбиты.
Одним из фундаментальных положений квантовой
механики, которое обусловлено волновыми
свойствами движущихся частиц, является
невозможность точной локализации движущейся
частицы в определенной точке пространства
(иначе, нельзя определить ее местонахождение).
В связи с этим такие привычные для классической
механики понятия, как положение (координаты
частицы) и траектория ее движения, в квантовой
механике для микрочастицы, какой является
электрон, не имеют смысл, хотя в ней сохраняют
свое значение такие понятия, как масса,
импульс и момент импульса частицы. Движение
микрочастицы описывается с помощью особого
уравнения (Шредингера), в котором учитываются
ее волновые свойства. Это уравнение не
определяет точно положение или траекторию
движения микрочастицы, но дает возможность
установить вероятность ее обнаружения
в тех или иных точках заданного пространства.
Записывая в математическом виде представление
микрообъектов с учетом их волновых свойств,
можно сказать, например, что электрон
при движении «размазывается» в пространстве
как некоторый волновой процесс и, наоборот,
собирается в материальную точку при взаимодействии
с веществом и полем. Пространство
вокруг ядра, в котором нахождение электрона
наиболее вероятно называют орбиталью.
С математической точки зрения орбиталь
– это волновая функция, описывающая состояние
электрона. Эта функция определяет форму
поверхностей, ограничивающих пространство,
в котором вероятность нахождения электрона
составляет не менее 90. Поверхность, охватывающая
ядро атома, за пределом которой вероятность
пребывания электрона исчезающе мала,
называют граничной поверхностью орбитали.
Эта поверхность передаёт форму орбитали
при графическом его изображении
48. Физическая
сущность явления диффузии. Приведите
примеры.
Для получения более высокого
вакуума применяют диффузионные,
адсорбционные, криогенные, геттерные
и другие насосы.
В основе процессов откачки
лежат два свойства газов: 1) способность
газа занимать весь предоставленный ему
объем; 2) способность газов проникать
друг в друга (взаимная диффузия). Первое
свойство используется в механических
насосах, второе — в диффузионных.
Действие диффузионного насоса
основано на том, что пары какой-либо жидкости,
вырываясь с большой скоростью из сопла
1 (рис. 2), уносят с собой продиффундировавшие
в них молекулы откачиваемого газа. Для
устранения обратного потока газа в откачиваемый
сосуд 2 диффузия должна проходить в область
пониженного (по сравнению с атмосферным)
давления, создаваемого форвакуумным
насосом. Диффузионные насосы позволяют
производить разрежение газа от 10 до 10-7 мм рт. ст.
49. Назовите
и поясните: Жизненный цикл технологии.
Жизненный цикл технологии —
это совокупность стадий от зарождения
технологических нововведений до их рутинизации.
Жизненный цикл технологии
состоит из 5 этапов:
Новейшая технология — любая новая технология, которая
имеет высокий потенциал
Передовая технология — технология, которая зарекомендовала
себя, но еще достаточно новая, имеет небольшое
распространение на рынке
Современная технология — Признанная технология, является
стандартом, повышается спрос на эту технологию
Не новая технология — по прежнему полезная технология, но уже существует более новая технология, поэтому спрос начинает падать
Устаревшая технология — технология устаревает и
заменяется более совершенной, очень малый
спрос, или полный отказ от этой технологии
в пользу новой
50. Определите
понятия: мегамир, макромир, микромир,
наномир. Связаны ли они?
Мегамир — сфера огромных
космических масштабов и скоростей, расстояние
в которой измеряется астрономическими
единицами, световыми годами и парсеками,
а время существования космических объектов
— миллионами и миллиардами лет. К этому
уровню материи относятся наиболее крупные
материальные объекты: звезды, галактики
и их скопления. Геоцентрический мир –
это реальный мир на уровне макромира.
Процессы и явления в этом мире описываются
с помощью эвклидова пространства, ньютонова
времени и лейбницева качества, в котором
целое всегда больше части. Негеоцентрический
мир – это микромир и мегамир. Процессы
и явления в нем описываются неевклидовым
пространством, неньютоновым временем
и нелейбницевым качеством.
Макромир — мир материальных
объектов, соизмеримых по своим масштабам
с человеком и его физическими параметрами.
На этом уровне пространственные величины
выражаются в миллиметрах, сантиметрах,
метрах и километрах, а время — в секундах,
минутах, часах, днях и годах. В практической
действительности макромир представлен
макромолекулами, веществами в различных
агрегатных состояниях, живыми организмами,
человеком и продуктами его деятельности,
т.е. макротелами.
Микромир — область
предельно малых, непосредственно ненаблюдаемых
материальных микрообъектов, пространственная
размерность которых исчисляется в диапазоне
от 10-8 до 10-16 см, а
время жизни — от бесконечности до 10-24 с. Сюда относятся поля,
элементарные частицы, ядра, атомы и молекулы.
Наномир состоит из наночастиц
размерами от 10 в минус девятой степени
метра до 10 в минус шестой, от одной миллиардной
метра до одной миллионной. Наномир - это
многофункциональная система. Область
наноисследований не ограничивается деятельностью
специалистов одной научной дисциплины,
над изучением свойств нано трудятся как
химики, биологи, так и физики.
51. Назовите и поясните:
Типы потребителей технологии.
Инноваторы — Следят за технологическими
новинками. Как правило стараются получить к ним доступ еще до широкого появления их на рынке.
Ранние последователи — Их решение о покупке будет
базироваться на осознаваемой ими степени
соответствия между преимуществами новой
технологии и их интересами.
Раннее большинство — для них важным фактором является
практическое значение новой технологии
Позднее большинство — они ждут, пока продукт не
станет общепризнанным стандартом,
Отстающие — не следят за технологическими
новинками и приобретают, если эта технология
внедрена в какой-либо товар, но не пользуются
ей.
52. Кратко опишите,
какие образуются при перекрытии орбиталей
виды ковалентных связей.Кратко сформулируйте,
что представляет собой такая сущность,
как бензольное кольцо.
Различают две основные разновидности
ковалентной связи: а) неполярную и б) полярную.
Ковалентная неполярная связь образуется
между атомами неметалла одного и того
лее химического элемента. Такую связь
имеют простые вещества, например О2; N2;
C12.
Ковалентная полярная связь образуется
между атомами различных неметаллов.
У бензола остов молекулы собран из атомов
углерода, имеющих гибридные орбитали,
составленные из одной s- и двух р-орбиталей,
расположенные в форме трехлучевой звезды.
Шесть оставшихся р-орбиталей взаимоперекрываются,
образуя молекулярную орбиталь в виде
двух кольцевых областей, над и под плоскостью
бензольного цикла – бензольное кольцо.
53. Назовите и
поясните: Современные и перспективные
технологии.
Наиболее новые и прогрессивные
технологии современности относят к высоким
технологиям (англ. high technology, high-tech). Переход к использованию
высоких технологий и соответствующей
им техники является важнейшим звеном научно-технической
революции (НТР) на современном
этапе. К высоким технологиям обычно относят
самые наукоёмкие отрасли промышленности: микроэлектроника,вычислительная
техника, робототехника, атомная
энергетика, самолётостроение, космическая
техника, микробиологическая промышленность.
Информационные
технологии (ИТ, англ. information technology, IT) — широкий класс дисциплин
и областей деятельности, относящихся
ктехнологиям управления, накопления,
обработки и передачи информации.
Информационная технология —
процесс, использующий совокупность средств
и методов сбора, накопления, обработки
и передачи данных (первичной информации)
для получения информации нового качества
о состоянии объекта, процесса или явления
(информационного продукта). Этот процесс
состоит из четко регламентированной
последовательности выполнения операций,
действий, этапов разной степени сложности
над данными, хранящимися на компьютерах.
Основная цель информационной технологии —
в результате целенаправленных действий
по переработке первичной информации
получить необходимую для пользователя
информацию.
Компонентами технологий
для производства продуктов являются
аппаратное (технические средства), программное
(инструментальные средства), математическое
и информационное обеспечение этого процесса.
В основном под информационными
технологиями подразумевают компьютерные
технологии. В частности, ИТ имеют
дело с использованием компьютеров и программного
обеспечения для хранения, преобразования,
защиты, обработки, передачи и получения
информации. По этой причине, специалистов
по компьютерам часто называют ИТ-специалистами.
54. Что такое
фуллерены? Чем они отличаются
от фуллеритов? Приведите примеры.
Фуллерены — молекулярные соединения,
принадлежащие классу аллотропных
форм углерода, представляющие собой выпуклые
замкнутые многогранники, составленные
из чётного числа трёхкоординированных атомов углерода.
Фуллерены — аллотропная форма углерода,
сферические молекулы которых содержат
чётное (более 20) количество атомов углерода,
которые связаны друг с другом тремя химическими
связями.
1985 году была открыта
совершенно новая форма углерода
- фуллерит, принципиально
отличающаяся и от графита, и от алмаза
(и их модификаций. Эта форма чистого углерода
является чисто молекулярной. Отдельные
частицы (фуллерены), из которых построено
это вещество, представляют собой замкнутую
поверхность сферы (или сфероида), составленную
из атомов углерода.
Заметим, что сам многогранник
«фуллерена», можно найти еще у Леонардо
да Винчи. Новая фигура не что иное, как
усеченный икосаэдр, модификация одного
из знаменитых платоновых тел. Второй волной
популярности фуллерен обязан архитектору
Бакминстеру Фуллеру, в 1961 году запатентовавшему
«геодезический свод» на ее основе. Самый
симметричный и наиболее полно изученный
представитель семейства фуллеренов —фуллерен
(C60), в котором углеродные атомы образуют усеченный икосаэдр, состоящий
из 20 шестиугольников и 12 пятиугольников
и напоминающий футбольный мяч.
Следует отметить, что присутствие
фуллерена С60 в минеральных
смазках инициирует на поверхностях образование
защитной фуллерено-полномерной пленки
толщиной — 100 нм. Образованная пленка
защищает от термической и окислительной
деструкции, увеличивает время жизни узлов
трения в аварийных ситуациях в 3-8 раз,
Среди
других интересных приложений следует
отметить аккумуляторы и электрические
батареи, в которых, так или иначе, используются
добавки фуллеренов. Основой этих аккумуляторов
являются литиевые катоды, содержащие
фуллерены. Так же фуллерены и их различные
химические производные используются
в сочетании с полисопряжёнными полупроводящими
полимерами для изготовления солнечных
элементов.
Фуллерены могут быть также
использованы в фармации для создания
новых лекарств.
55. Назовите и
поясните: Понятие «технологический
уклад».
В широком понимании
понятие "уклад" обозначает обустройство, установившийся порядок чего-либо.
Технологический
уклад характеризует
единый технический уровень составляющих
его производств, которые связаны потоками
качественно однородных ресурсов и базируются
на общих ресурсах квалифицированной
рабочей силы, общем научно-техническом
потенциале и др.
Технологический
уклад - это индикатор, свидетельствующий
о том, что под влиянием научно-технической
революции совершается качественный скачок
в развитии производительных сил, складывается
новая структура общественного производства,
существенно увеличивается роль человеческого
фактора, усовершенствуются формы и методы
управления производством, увеличивается
роль мировых хозяйственных связей и,
как следствие, модифицируются технологические
уклады. Он также отражает то, что в настоящее
время стремительными темпами в экономике
развитых стран растет область высоких
технологий.
56. Кратко опишите,
что представляет в современном понимании
такая сущность, как химическая связь.
Кратко сформулируйте, какие бывают виды
химической связи и чем они принципиально
отличаются друг от друга.