Technológiai rendszerkapcsolatok felépítése.

A jármű elemein áthaladó áramlások sorrendje meghatározza a csatlakozások felépítését és biztosítja a szükséges működési feltételeket a rendszer elemei számára.

A jármű bonyolultsága ellenére szabványos kapcsolatok vannak a kezelők között, amelyek egyetlen rendszerbe egyesítik őket. Ezek a következők:

Soros csatlakozás;

Elágazó;

Egyesület.

Soros kommunikáció(14. ábra) a fő kapcsolat a folyamatoperátorok között.

Rizs. 14. Soros csatlakozás

Ezzel a csatlakozással az előző járműelemet elhagyó teljes folyamatáram teljes egészében a következő járműelemhez kerül, és minden áramlási elem csak egyszer halad át.

Alkalmazása: az alapanyagok szekvenciális feldolgozása különböző műveletekben, az alapanyagok teljesebb feldolgozása a rájuk gyakorolt ​​egymást követő hatásokkal, folyamatszabályozás az egyes elemekre gyakorolt ​​szükséges vezérlési hatások révén.

Elágazó kommunikáció(15. ábra) Némi művelet után a patak elágazik, majd az egyes folyamok többféleképpen feldolgozásra kerülnek. Különféle termékek előállítására használják.

Egyesület(16. ábra): az áramok összekeverednek és belépnek a reaktorba, ahol feldolgozásra kerülnek.

Számos összetett vegyület is létezik, amelyek egyszerre többféle elemi vegyületet kombinálnak - párhuzamos, soros bypass (bypass)És recirkulációs csatlakozás.

at párhuzamos kapcsolat(17. ábra) a folyamatáram több áramlásra van felosztva, amelyek a jármű különböző elemeihez jutnak, és minden eszköz csak egyszer halad át az áramláson.

Párhuzamos csatlakozás alkalmazása:

1).Ha egyes eszközök teljesítménye korlátozott, akkor több eszközt telepítsen párhuzamosan, ezzel biztosítva a teljes rendszer teljes teljesítményét.

2).A szakaszos szakaszok használata folyamatos folyamatban.

Ebben az esetben az egyik párhuzamos eszköz felváltva működik. Az egyik készülék munkaciklusának befejezése után az áramlást átkapcsolják egy másik készülékre, és a leválasztott készüléket felkészítik a következő munkaciklusra.

Ide tartoznak a rövid nedvszívó élettartamú adszorberek. Míg az egyikben felszívódik, a másikban a szorbens regenerálódik.

3).Foglalás valamelyik eszköz meghibásodása esetén, amikor az ilyen meghibásodás a teljes rendszer működésének éles romlásához, sőt vészhelyzethez vezethet.

Az ilyen foglalást „hidegnek” nevezik, ellentétben a folyamat gyakorisága által meghatározott fenntartással - „meleg”.

at soros-bypass (bypass) kapcsolat(18. ábra) az áramlásnak csak egy része halad át egy sor sorba kapcsolt járműelemen, másik része pedig néhány eszközt megkerül, majd a járműelemeken áthaladó áramlás egy részéhez kapcsolódik.

Vannak egyszerű (18. ábra) és összetett (19. ábra) megkerülők.

Rizs. 18. Soros bypass (bypass) kapcsolat

Rizs. 19. Komplex soros-bypass (bypass) kapcsolat

A bypass-t elsősorban folyamatszabályozásra használják. Például egy hőcserélő működése során megváltoznak a benne lévő hőátadás feltételei (felületi szennyeződés, terhelésváltozások). A szükséges előremenő hőmérsékleteket a hőcserélőn túlmenő megkerüléssel tartják fenn.

A β bypass értéket a berendezésen áthaladó főáram arányaként határozzuk meg (az áramlási jelöléseket a 18. ábra mutatja):

β= V b /V 0 .

Recirkulációs csatlakozás(20. ábra) jellemzi, hogy sorosan kapcsolt elemekből álló rendszerben egy fordított folyamatfolyam jelenléte van, amely összeköti az egyik következő elem kimenetét az egyik előző elem bemenetével.

Rizs. 20. Recirkulációs csatlakozás

Azon a készüléken keresztül, amelybe az áramlás irányul Vp,áramlás elhalad V nagyobb, mint a fő Vo, Tehát:

V = V P + V 0 .

Mennyiségileg az újrahasznosítás mennyiségét két mennyiség jellemzi:

1. Keringési arány K p = V/Vо,

2. Keringési arány R = V p /V.

Ezért az érték K rÉs Rösszekapcsolt:

Ha a készülékből kilépő áramlás elágazik és egy része visszacsatolást képez (20. ábra), akkor ilyen kapcsolat alakul ki. teljes újrahasznosítás a szennyvíz és az újrahasznosítás összetétele azonos.

Ezt a sémát a folyamat irányítására és kedvező feltételek megteremtésére használják. A láncreakciókban az átalakulás sebessége növekszik, ahogy a köztes aktív gyökök felhalmozódnak. Ha az aktív gyököket tartalmazó kimeneti áram egy része visszakerül a reaktor bemenetére, akkor az átalakulás kezdettől fogva intenzív lesz.

Az áramlások frakciókra osztása esetén lehetőség van egyes komponensek visszavezetésére (újrahasznosítására) az elválasztó rendszer után (a 22. ábrán az elválasztó elemet a szimbólum jelzi R). ez - frakcionált újrahasznosítás(az áramlási hányad visszakerül). Széles körben használják az alapanyagok teljesebb hasznosítására.

Rizs. 22. Frakcionális recirkulációs csatlakozás (alkatrészenként)

A frakcionált újrahasznosítás a 23. ábrának tulajdonítható. A friss keveréket egy hőcserélőben melegítik a reaktorból kilépő áram hője által. Az áramlás termikus frakciója kerül újrahasznosításra (és nem a komponensfrakció, mint a 23. ábrán).

Következtetés

A járműelemek minden típusú csatlakozását figyelembe veszik.

Szinte minden járműben jelen vannak, biztosítva a működésükhöz szükséges feltételeket.

Rizs. 23. Frakcionális recirkulációs csatlakozás (hő)

Figyelembe kell venni, hogy a jármű szintetizálása és optimalizálása során általában meglehetősen sok olyan áramköri lehetőséget kell figyelembe venni, amelyek technológiai topológiájában különböznek egymástól. A fejlesztő intuíciója mellett az a képessége, hogy előzetesen fel tudja mérni a járműelemek közötti különféle típusú kapcsolatoknál várható hatást, segít csökkenteni ezt a számot, így időt és pénzt takarít meg.

A járművek leírásának módszerei. Kémiai modell.

A járműmodelleknek vannak leíró és grafikus típusai.

A leíró jellegűek a következők: kémiai, működési, matematikai.

A grafikák a következők: funkcionális, technológiai, szerkezeti, speciális.

Kémiai modell

A kémiai modellt (séma) a főbb reakciók (kémiai egyenletek) képviselik, amelyek biztosítják az alapanyagok termékké történő feldolgozását.

Például az ammónia szintézise hidrogénből és nitrogénből a következőképpen írható le:

Az ammónia földgázból történő előállítása pedig egyenletrendszer:

A kémiai kölcsönhatások sorrendjét célszerű diagramon ábrázolni, például Na 2 CO 3 szóda előállítását nátrium-klorid NaCl-ból és mészkő CaCO3-ból:

Eljárások fizikai-kémiai modellje anódos mikrokisülésben

V.F. Borbat, O.A. Golovanova, A.M. Sizikov, Omszki Állami Egyetem, Szervetlen Kémia Tanszék

Az alumíniumból, titánból, tantálból és néhány más fémből készült anódokon képződő oxidrétegek, amikor elektromos áram halad át az elektrolitba merített elektródák között, bizonyos esetekben magas védő- és dielektromos tulajdonságokkal rendelkeznek. Jelenleg a különböző országok laboratóriumaiban jelentős mennyiségű kutatás folyik az anódos bevonatok védő- és elektromos tulajdonságainak javítási lehetőségeinek feltárására, optimális elektrolit-összetételek felkutatására, az eljárás gyárthatóságának növelésére stb. A plazma-elektrolitikus anódkezelés védőbevonatok létrehozására való alkalmazásának közelmúltbeli gyakorlati tapasztalatai jelentősen felülmúlták az ezen a területen rendelkezésre álló elméleti koncepciókat.

A szakirodalom és a kísérleti adataink alapján elfogadhatjuk az anódos mikrokisülés fizikai modelljét, melynek lényege, hogy az anódos mikrokisülés az oxidfilm zárórészének szikrabontásának és a gázkisülésnek a kombinációja. a bontás után megjelenő gáz-plazma buborékban. Tekintsük a javasolt modell kísérleti eredményeknek való megfelelését, figyelembe véve a folyamatok sorrendjét.

Oxidáció. Az oxidáció során (az elektródákon állandó feszültség mellett) akár több száz mikron vastagságú rétegek keletkeznek. Az új oxidrétegek képződése mellett ezek oldódási folyamata is bekövetkezik. Számos tanulmány kimutatta, hogy az oxidfilm növekedésének szikrázását megelőző időszakban az oxidtérfogatban elektrolit-anionok, például szulfátionok is jelen vannak. A porózus filmekben anionok jelennek meg az anódoxidban az oldatkomponensek mechanikai „beépülése” következtében. Az oxidban lévő anionok mennyiségét az határozza meg, hogy képesek-e adszorbeálódni az üledék felületén, vagy akár nem sztöchiometrikus összetételű vegyületeket képezni.

A plazma-elektrolitikus kezeléssel nyert bevonatok fázis- és elemösszetételének tanulmányozásakor azt találták, hogy ezzel a bevonatkészítési módszerrel szulfátionokat vezetnek be a filmbe. Ráadásul a rögzítési minták megjelenése okot ad arra, hogy feltételezzük, hogy az elektrolit komponensek „keresete” olyan helyeken történik, ahol anódos mikrokisülések lépnek fel a „gyógyulásuk” idején, ezért az elektrolit komponensek eloszlása ​​a filmben nem egyenletes. és eltér a hagyományos eloxálással nyert filmekben való eloszlástól.

A lebontás egy összetett valószínűségi folyamat, amely egy dielektrikum adott pontján, meglehetősen széles feszültség- és időtartományban fordulhat elő. A lebomlás kezdetének legfontosabb folyamatai a katód közelében lévő tértöltés változása (elektrolitoldat), valamint az elektronok térfogati befecskendezésének növekedése a dielektromos film vezetési zónájába. Ezek a folyamatok hozzájárulnak a meghibásodás kialakulásához. A lebomlás kezdete az elektronlavinák kialakulásához kapcsolódik. Valószínű, hogy az elsődleges ionok forrása az oxidban lévő szennyeződések szintje lehet. Ez a mechanizmus különleges szerepet tölt be az oxidba ágyazott elektrolit komponensek, elsősorban az anionok számára. Éppen ezért az anódszikra bevonat készítésének lehetőségét nagymértékben meghatározza az oldat összetétele. A vezetési sávba belépő és a tér által felgyorsított elektronok elegendő energiát kapnak ahhoz, hogy az oxidban lévő atomok ütközési ionizációját idézzék elő. Ez utóbbi lavinák kialakulásához vezet, amelyek a fémfelületre érve bontócsatornákat képeznek. Az áttörési feszültségnek a vastagságtól való lineáris függésének megléte jelzi a mező egyenletességét az áttörés során és a meghibásodás elektromos jellegét.

Az oxidfilm megsemmisülése - kénsavoldatok anódos mikrokisüléseinek kitéve a víz és a kénsavmolekulák az elektromos térben felgyorsult elektronok hatásának lesznek kitéve. Ezen oldatok ionizációjáról az irodalomban adatok állnak rendelkezésre. Ezek alapján a mikrokisüléses plazmában a legvalószínűbb ionok a legalacsonyabb megjelenési potenciállal rendelkező ionok lesznek, pl. vízmolekulák esetében H2O+, kénsav esetén H2SO4+ és kevésbé valószínű HSO4+.

Tehát az ionizációs és az elektronok disszociatív kapcsolódási folyamatai a következő ionokat termelik, ha kénsavoldatokon mikrokisüléseknek vannak kitéve (1-5. reakciók). e + H2O  H2O+ + 2e (1), e + H2SO4  H2SO4+ + 2e (2), vagy HSO4 + H+ + 2e (3), e + H2O  OH + H- (4), e + H2SO4  H + HSO4- (5).

Az ezekben a reakciókban képződő pozitív és negatív ionok átalakulásának két módja van: 1) a töltések semlegesítése; 2) ion-molekuláris reakciók. A gerjesztett részecskék disszociációja és az ion-molekuláris reakciók eredményeként keletkező gyökök a gázbuborékban elhelyezkedő molekulákból a H atom absztrakciós reakcióiba és a rekombinációs reakciókba lépnek.

A gyökképződés után a H atom absztrakciós reakciói következnek be: H(OH, HSO4) + H2SO4  H2(H2O, H2SO4) + HSO4 (6), H(HSO3) + H2O  H2(H2SO3) + OH (7) és gyökök rekombinációs reakciói : HSO4 + OH  H2SO4 (8), HSO4 + HSO4  H2S2O8 (9), OH + OH  H2O2 (10), H + HSO4  H2SO4 (11).

A kénsavmolekulák plazma gerjesztett mikrokisüléseinek szomszédos molekulákkal való kölcsönhatása következtében lehetséges a kén-dioxid képződése: H2SO4* + H2SO4  H2SO3 + H2SO5 (12), vagy a mechanizmus is lehetséges: H2SO4*  H2SO3 + O (13). A mikrokisülési zóna magas hőmérséklete miatt a keletkező H2SO3 és H2SO5 termikusan disszociál az egyenletek szerint:

H2SO3  H2O + SO2 (14), 2H2SO5  2H2SO4 + 0,5 O2 (15).

Egyes gyökök a mikrokisülés gázbuborékán túl a környező folyadékba kerülnek, ahol rekombinációs reakciókba lépnek egymással és reagálnak az elektrolit komponenseivel. Az elektrolit közeli buborékrétegében végbemenő folyamatok eredményeként létrejövő termékek hozama a kénsav koncentrációjától (azaz a különböző koncentrációjú kénsavoldatokban jelen lévő ionok arányától) függ.

A kénsav kémiai átalakulásának javasolt mechanizmusa szerint az oldatban lévő koncentrációjának növekedésével, ellenkező esetben a mikrokisülés gázbuborékában lévő koncentrációjának növekedésével megnő a közvetlenül ionizált és elektronütköző kénsavmolekulák által gerjesztett. Mivel a gázkisülésre jellemző elektronenergiákon tapasztalható alacsony ionizáció miatt az anyagok kémiai átalakulása főként gerjesztett állapotokon keresztül megy végbe, ezért növekvő kénsavkoncentrációjú mikrokisülések esetén a hozam növekedésére kell számítani. olyan termékekről, amelyeknek a gerjesztett részecskék a prekurzorai.

A kénsav koncentrációjának növekedésével (több mint 14 M) növekszik a kénsavmolekulák aránya a gáz-plazma buborékban, és ennek megfelelően az oldott anyag bomlása a mikrokisüléses plazma közvetlen hatása miatt következik be. A 14 M-nál kisebb kénsavoldatok esetében az oldott anyag átalakulása főként a plazma oldószerre gyakorolt ​​hatása miatt következik be – ez közvetett hatás. Emiatt növekszik a 9, 10, 11, 13 reakciók bekövetkezésének valószínűsége, amelyek stabil molekuláris termékek: kén-dioxid és peroxid vegyületek képződéséhez vezetnek.

A pórusok „gyógyulása” - a plazmaképződés további bővülése meglehetősen gyorsan az utóbbi hőmérsékletének jelentős csökkenéséhez, és ennek következtében a kisülési hordozók koncentrációjának csökkenéséhez, az áram megszakadásához és a gyors lehűléshez vezet. a csatorna. A gáz-plazma buborék eltűnése a benne lévő gázkisülés megszűnése után következik be. A gázkisülés kioltása, mint ismeretes, akkor következik be, amikor az áramsűrűség az önfenntartó kisüléshez megengedett minimális szint alá csökken. Mikrokisülések esetén a gázkisülési áramsűrűség csökkenésének okai lehetnek: 1) a buborékközeli elektrolitréteg áramhordozókkal való kimerülése az idő múlásával, ami miatt az elektrolit nem képes biztosítani a minimálisan megengedett áramsűrűséget. a kisülés önfenntartó, és a gázkisülés kialszik; 2) a mikrokisülési buborék méretének növekedése a környező folyadék belepárolgása miatt; 3) az oxidfilm zárórészében lévő lebontó csatorna megolvasztása vagy „gyógyítása” (gázplazmában történő eloxálással). Az első törés során keletkezett kráter általában eléri a fémfelületet. Ezen a ponton az áramsűrűség maximális lesz a kráterben lévő elektrolit viszonylag alacsony ellenállása miatt, ami biztosítja az oxidfilm (a MexOy plazmakémiai reakció terméke) gyors megjelenését. A lebomlás helye „meggyógyul”, és az oxidfilm vastagsága megnő, főként a hordozóanyag mélyén.

A munka tehát a kísérleti eredmények és az irodalmi adatok alapján egy anódos mikrokisülés kénsavoldatokra gyakorolt ​​hatásának mechanizmusát javasolja, amely a következő szakaszokat tartalmazza:

Gerjesztett és ionizált molekulák képződése egy mikrokisülési buborékban a benne lévő gázkisülés áramlása miatt;

Gyökök és molekuláris termékek képződésével járó reakciók előfordulása, amelyek egymással és a kiindulási anyagokkal való reakciói adják a végtermékek zömét;

A keletkező gyökök és egyéb részecskék diffúziós eltávolítása a gázbuborékon kívül, amelyek reakciói a molekuláris végtermékekhez vezetnek a buborékközeli elektrolitrétegben.

Hivatkozások

Bakovets V.V., Polyakov O.V., Dolgovesova I.P. Fémek plazma-elektrolitikus anódos feldolgozása // Novoszibirszk: Tudomány, 1991. P.63-68.

Nagatant T., Yashinara S.T. A fragmensionok eloszlásának és reakcióinak vizsgálata töltésspektrométerrel // J. Bull. chem. Soc. Jap., 1973. V.46. N 5. P.1450-1454.

Mann M., Hastrulid A., Tate J. Vízgőz és ammónia ionizációja és disszociációja elektronütéssel // J. Phys. Fordulat. 1980. V.58. P.340-347.

Ivanov Yu.A., Polak L.S. Elektronok energiaeloszlása ​​alacsony hőmérsékletű plazmában // Plasma Chemistry M.: Atomizdat, 1975. Vol. 2. P.161-198.

A munka elkészítéséhez a http://www.omsu.omskreg.ru/ webhelyről származó anyagokat használtuk fel

Kémia– kísérleti tudomány a kémiai elemek és kémiai vegyületek átalakulásáról. D. I. Mengyelejev meghatározása szerint a kémia mindkettő tudomány, És termelés. A kémia fő feladata adott tulajdonságokkal rendelkező anyagok előállítása, valamint az anyagok tulajdonságainak szabályozási módjainak kidolgozása az átalakulás során. Kémia tanulmányok kémiai kötések, kémiai reakciók energetikája, anyagok reakcióképessége, katalizátorok tulajdonságai stb.

1860-ban Németországban került sor a Nemzetközi Vegyészkongresszusra, ahol a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy minden anyag molekulákból áll, a molekulák atomokból állnak, az atomok és a molekulák folyamatos hőmozgásban vannak. Az atomok közötti kémiai kötést az atomok külső héjában elhelyezkedő elektronok végzik. Úgy hívják vegyértékelektronok.

A modellezés szerepe a kémiában rendkívül nagy, ezért a kémiai elmélet abból áll sok modell. Közöttük vannak igen széleskörű alkalmazhatóságú modellek, amelyek a modern kémiai tudomány alapjait teremtik meg. Ezek a modellek a következők: sztöchiometrikus, atomi-molekuláris, geometriai és elektronikus modell. Mindegyikük megjelenése egy időben forradalmat idézett elő a vegyészek nézeteiben.

Sztöchiometrikus modell meghatározza a kémiai képletek és egyenletek használatát. A sztöchiometrikus egyenlet bármely reakció pontos leírását adja.

Atom-molekuláris modell az atomok intramolekuláris és intermolekuláris átrendeződését egyaránt mutatja. Ez a modell olyan kémiai reakciókat mutat be, amelyek során az atomok újraeloszlanak.

Geometriai modell meghatározza a kémiai képletek szerkezetét és a molekuláris paraméterek geometriáját. Ez a modell lehetővé teszi egy vegyület szerkezetének térbeli ábrázolását és az izomer anyagok megjelenésének okának megértését. Bármely kémiai átalakulás folyamatos átmenetet jelent az atomok egyik geometriai konfigurációjából a másikba. A geometriai modell a molekulák szerkezetének klasszikus elmélete, mert minden atomnak van koordinátája és mozgáspályája. Az atomi-molekuláris és geometriai modellek hatalmas kísérleti anyagok rendszerezésének hatékony eszközeivé váltak.

Elektronikus modell az anyagok reakciókészségét mutatja be a molekulák elektronszerkezetén keresztül. Ez a modell a nem klasszikus kémiához kapcsolódik, mert Az elektronok viselkedése az atomokban megfelel a kvantumfizika törvényeinek. A klasszikus kémiához tartoznak a bizonyos körülmények között végbemenő kémiai reakciók: nyomás és hőmérséklet, a kvantumkémiához pedig azok a reakciók, amelyek katalizátorok, inhibitorok és enzimek részvételével mennek végbe. Mindezek a modellek kiegészítik egymást. Minden következő modell az előző modell posztulátumait használja és részletezi.

Kérdések az önkontrollhoz

1. Milyen tudomány a kémia?

2. Milyen definíciót adott Mengyelejev a kémiának?

3. Mi a kémia fő feladata?

4. Mit tanul a kémia?

5. Hol volt a Nemzetközi Kémikus Kongresszus 1860-ban?

6. Mit hagytak jóvá a Nemzetközi Vegyészkongresszus résztvevői 1860-ban?

7. Milyen elektronokat nevezünk vegyértékelektronoknak?

8. Milyen modelleket használnak széles körben a kémiában?

9. Mit definiál a sztöchiometrikus modell?

10. Mit mutat az atomi-molekuláris modell?

11. Mit definiál a geometriai modell?

12. Mit mutat az elektronikus modell?

O.S.GABRIELYAN,
I.G. OSTROUMOV,
A.K.AKHLEBININ

KEZDJEN EL A KÉMIÁBAN

7. osztály

Folytatás. Az elejét lásd az 1. számban, 2/2006

1. fejezet
A kémia a természettudomány középpontjában

(folytatás)

3. § Modellezés

A megfigyelés és a kísérletezés mellett a modellezés fontos szerepet játszik a természeti világ és a kémia megértésében.

Korábban már említettük, hogy a megfigyelés egyik fő célja a minták keresése a kísérletek eredményeiben.

Egyes megfigyeléseket azonban kényelmetlen vagy lehetetlen közvetlenül a természetben elvégezni. A természeti környezetet laboratóriumi körülmények között, speciális eszközök, installációk, tárgyak, pl. modellek. A modellek csak az objektum legfontosabb jellemzőit és tulajdonságait másolják át, és kihagyják azokat, amelyek a tanulmányozás szempontjából nem fontosak. A „modell” szó francia-olasz gyökerekkel rendelkezik, és oroszra „minta”-nak fordítják. egy bizonyos jelenség tanulmányozása annak modelljei segítségével, pl. helyettesítők, analógok.

Például a villámlás (természetes jelenség) tanulmányozásához a tudósoknak nem kellett rossz időjárásra várniuk. A villámokat fizikaórán és az iskolai laboratóriumban lehet szimulálni. Két fémgolyónak ellentétes elektromos töltést kell adni - pozitív és negatív. Amikor a golyók közelítenek egy bizonyos távolsághoz, egy szikra ugrik közéjük - ez miniatűr villám. Minél nagyobb a töltés a golyókon, minél korábban ugrik fel a szikra közeledéskor, annál hosszabb a mesterséges villám. Az ilyen villámokat egy speciális eszközzel állítják elő, amelyet elektroforos gépnek neveznek.

A modell tanulmányozása lehetővé tette a tudósok számára, hogy megállapítsák, hogy a természetes villám egy óriási elektromos kisülés két zivatarfelhő között vagy a felhők és a talaj között. Egy igazi tudós azonban arra törekszik, hogy gyakorlati alkalmazást találjon minden vizsgált jelenségre. Minél erősebb az elektromos villám, annál magasabb a hőmérséklete. De az elektromos energia hővé alakítása „megszelídíthető”, és felhasználható például fémek hegesztésére és vágására. Így született meg a ma mindenki által ismert elektromos hegesztési eljárás.

Minden természettudomány saját modelljeit használja, amelyek segítenek vizuálisan elképzelni egy valódi természeti jelenséget vagy tárgyat.

A leghíresebb földrajzi modell a földgömb. Ez egy miniatűr, háromdimenziós képe bolygónkról, amelynek segítségével tanulmányozhatja a kontinensek és óceánok, országok és kontinensek, hegyek és tengerek elhelyezkedését. Ha egy papírlapra felrajzoljuk a Föld felszínének képét, akkor egy ilyen modellt térképnek nevezünk.

A fizikában különösen széles körben alkalmazzák a modellezést. A témával kapcsolatos leckéken számos olyan modellt ismerhet meg, amelyek segítenek tanulmányozni az elektromos és mágneses jelenségeket, a testek mozgási mintáit és az optikai jelenségeket.

A modelleket széles körben használják a biológia tanulmányozásában is. Elég, ha megemlítjük például a modelleket - egy virág bábukat, emberi szerveket stb.

A modellezés nem kevésbé fontos a kémiában. Hagyományosan a kémiai modellek két csoportra oszthatók: anyagi és szimbolikus (vagy szimbolikus).

Anyagmodellek A vegyészek atomokat, molekulákat, kristályokat, vegyi előállítást használnak a nagyobb áttekinthetőség érdekében.

Valószínűleg látott már képet egy olyan atommodellről, amely a Naprendszer szerkezetére hasonlít (30. ábra).

Ball-and-stick vagy háromdimenziós modelleket használnak a kémiai molekulák modellezésére. Az egyes atomokat szimbolizáló golyókból állnak össze. A különbség az, hogy a golyós-rúd modellekben a golyós atomok egymástól bizonyos távolságra helyezkednek el, és rudak segítségével vannak egymáshoz rögzítve. Az ábrán például a vízmolekulák golyós-botos és térfogati modelljei láthatók. 31.

A kristálymodellek a molekulák golyós-botos modelljére hasonlítanak, azonban nem az anyag egyes molekuláit ábrázolják, hanem egy kristályos állapotú anyag részecskéinek egymáshoz viszonyított elrendezését mutatják be (32. ábra).

A vegyészek azonban leggyakrabban nem anyagot, hanem ikonikus modellek– ezek vegyjelek, kémiai képletek, kémiai reakcióegyenletek.

A következő leckétől kezd el beszélni a kémiai nyelven, a jelek és képletek nyelvén.

1. Mi a modell és mi a modellezés?

2. Mondjon példákat: a) földrajzi modellekre; b) fizikai modellek; c) biológiai modellek.

3. Milyen modelleket használnak a kémiában?

4. Készítsen gyurmából golyós-botos és háromdimenziós vízmolekulákat. Milyen alakúak ezek a molekulák?

5. Írja le a keresztesvirágú virág képletét, ha ezt a növénycsaládot tanulta biológia órán! Ezt a képletet lehet modellnek nevezni?

6. Írjon fel egy egyenletet a test sebességének kiszámításához, ha ismert a test haladási útja és ideje. Nevezhető ez az egyenlet modellnek?

§ 4. Kémiai jelek és képletek

A kémiában a szimbolikus modellek közé tartoznak a kémiai elemek jelei vagy szimbólumai, anyagok képletei és kémiai reakcióegyenletek, amelyek a „kémiai írás” alapját képezik. Alapítója Jens Jakob Berzelius svéd vegyész. Berzelius írása a legfontosabb kémiai fogalmakon, a „kémiai elemen” alapul. A kémiai elem egyfajta azonos atom.

Berzelius javasolta, hogy a kémiai elemeket latin nevük első betűjével jelöljék. Így az oxigén szimbóluma lett a latin nevének első betűje: oxigén - O (olvassa az „o”-t, mert ennek az elemnek a latin neve oxigénium ). Ennek megfelelően a hidrogén megkapta a H szimbólumot (olvasd „hamu”, mivel ennek az elemnek a latin neve hidrogén), szén – C (értsd: „ce”, mert ennek az elemnek a latin neve carboneum). Azonban a króm latin nevei ( króm ), klór () a szénhez hasonlóan „C”-vel kezdődik. Hogy lehet ez? Berzelius ötletes megoldást javasolt: írjon ilyen szimbólumokat az első és az azt követő betűk egyikével, leggyakrabban a második betűvel. Így a krómot Cr-nak (értsd: "króm"-nak), a klórt Cl-nek (értsd: "klór"-nak), a rézt Cu-nak (értsd: "cuprum"-nak) nevezik.

Az orosz és latin neveket, 20 kémiai elem jeleit és kiejtését a táblázat tartalmazza. 2.

Asztalunkban csak 20 elem fér el.

A ma ismert mind a 110 elem megtekintéséhez meg kell nézni D.I. Mengyelejev kémiai elemek táblázatát.

2. táblázat

Egyes kémiai elemek nevei és szimbólumai	Orosz név	Kémiai jel	Kiejtés
Latin név	Nitrogén	N	En
Nitrogén	Alumínium	Nitrogén	Al
Alumínium	Hidrogén	N	Hamu
Hidrogén	Vas	Fe	Ferrum
Ferrum	Arany	Au	Aurum
Aurum	Kálium	Aurum	K
Kalium	Kalcium	Kalium	kb
Kalcium	Oxigén	Oxigén	KÖRÜLBELÜL
Oxigenium	Magnézium	Oxigenium	Mg
Magnium	Réz	Cu	Kuprum
Cuprum	Nátrium	Cuprum	Na
Nátrium	Higany	Hg	Hydrargyrum
Hydrargirum	Ólom	Pb	Plumbum
Plumbum	Kén	S	Es
Kén	Ezüst	Ag	Argentum
Argentum	Szén	VEL	Tse
Carboneum	Foszfor	R	Pe
Foszpor	Klór	Foszpor	Cl
Chlorum	Króm	Chlorum	Kr
Króm	Cink	Króm	Zn

Cinkum Leggyakrabban az anyagok több kémiai elem atomjait tartalmazzák. Egy anyag legkisebb részecskéjét, például egy molekulát, golyós modellekkel ábrázolhatja, ahogy az előző leckében tette. ábrán. A 33. ábra vízmolekulák háromdimenziós modelljeit mutatja be (A), kén-dioxid (b), metán (V).

és szén-dioxid

(G) A vegyészek gyakrabban használnak szimbolikus, mint anyagi modelleket az anyagok megjelölésére. Az anyagok képleteit a kémiai elemek és indexek szimbólumaival írják fel. Az index megmutatja, hogy egy adott elem hány atomja van egy anyag molekulájában. A kémiai elem szimbólumának jobb alsó sarkában található. Például a fent említett anyagok képleteit a következőképpen írják le: H 2 O, SO 2, CH 4, CO 2. A kémiai képlet tudományunk fő szimbolikus modellje. Olyan információkat hordoz, amelyek nagyon fontosak egy vegyész számára. A kémiai képlet a következőket mutatja: egy adott anyag; ennek az anyagnak egy részecskéje, például egy molekula; kiváló minőségű kompozíció anyagok, azaz atomok, amelyek elemei az anyag összetételében szerepelnek;

mennyiségi összetétel

, azaz az egyes elemek hány atomja szerepel egy anyag molekulájában.

Például a hidrogén H2, a vas Fe, az oxigén O2 egyszerű anyagok, a víz H2O, a szén-dioxid CO2 és a kénsav H2SO4 összetettek.

1. Mely kémiai elemek szimbólumaiban szerepel a nagy C betű? Írd le és mondd el őket.

2. Az asztalról 2 Írja le külön a fém és a nem fém elemek jeleit!

3. Mondd a nevüket.

Mi a kémiai képlet? Írja le a következő anyagok képleteit:

a) kénsav, ha ismert, hogy molekulája két hidrogénatomot, egy kénatomot és négy oxigénatomot tartalmaz;

b) hidrogén-szulfid, amelynek molekulája két hidrogénatomból és egy kénatomból áll;

4. c) kén-dioxid, amelynek egy molekulája egy kénatomot és két oxigénatomot tartalmaz.

Mi egyesíti ezeket az anyagokat?

Készítsen gyurmából háromdimenziós modelleket a következő anyagok molekuláiról:

a) ammónia, amelynek egy molekulája egy nitrogénatomot és három hidrogénatomot tartalmaz;

b) hidrogén-klorid, amelynek molekulája egy hidrogénatomból és egy klóratomból áll;

c) klór, amelynek molekulája két klóratomból áll.

5. Írd le ezeknek az anyagoknak a képleteit, és olvasd el őket!

6. Mondjon példákat olyan átalakulásokra, amikor a mészvíz meghatározott anyag, és amikor reagens!

7. Végezzen otthoni kísérletet az élelmiszerekben lévő keményítő meghatározására. Milyen reagenst használtál erre?

8. ábrán. A 33. ábra négy kémiai anyag molekuláinak modelljeit mutatja be. Hány kémiai elemet alkotnak ezek az anyagok? Írd le a szimbólumaikat, és mondd el a nevüket.

Vegyünk négy színű gyurmát. Mekkora a fénysebesség Görgesd a legkisebb fehér golyókat – ezek a hidrogénatomok modelljei, a nagyobb kék golyók az oxigénatomok modelljei, a fekete golyók a szénatomok modelljei, és végül a legnagyobb sárga golyók a kénatomok modelljei. (Természetesen az atomok színét az áttekinthetőség kedvéért tetszőlegesen választottuk meg.) Golyós atomok segítségével készítsünk háromdimenziós modelleket az ábrán látható molekulákról. 33. Előző cikk: