Struktura e lidhjeve të sistemit teknologjik.

Sekuenca e rrjedhave nëpër elementët e automjetit përcakton strukturën e lidhjeve dhe siguron kushtet e nevojshme të funksionimit për elementët e sistemit.

Pavarësisht gjithë kompleksitetit të automjetit, ekzistojnë lidhje standarde midis operatorëve që i bashkojnë ata në një skemë të vetme. Kjo perfshin:

Lidhja serike;

Degëzimi;

Një shoqatë.

Komunikimi serial(Fig. 14) është lidhja kryesore ndërmjet operatorëve të procesit.

Oriz. 14. Lidhja serike

Me këtë lidhje, e gjithë rrjedha e procesit duke lënë elementin e mëparshëm të mjetit furnizohet plotësisht me elementin pasues të mjetit dhe çdo element rrjedhës kalon vetëm një herë.

Zbatimi: përpunimi sekuencial i lëndëve të para në operacione të ndryshme, përpunimi më i plotë i lëndëve të para nga ndikimet e njëpasnjëshme mbi to, kontrolli i procesit përmes ndikimit të nevojshëm të kontrollit në secilin element.

Komunikimi i degëzuar(Fig. 15) Pas disa operimeve, rrjedhat degëzohen dhe më pas rrjedhat individuale përpunohen në mënyra të ndryshme. Përdoret për të marrë produkte të ndryshme.

Një shoqatë(Fig. 16): rrymat përzihen dhe futen në reaktor, ku përpunohen.

Ekziston gjithashtu një shumëllojshmëri e komponimeve komplekse që kombinojnë disa lloje të përbërjeve elementare në të njëjtën kohë - paralel, anashkalim i serisë (anashkalim) Dhe lidhje riqarkullimi.

Në lidhje paralele(Fig. 17) rrjedha e procesit ndahet në disa rrjedha, të cilat furnizohen me elementë të ndryshëm të mjetit dhe secila pajisje kalon përmes rrjedhës vetëm një herë.

Zbatimi i lidhjes paralele:

1).Nëse fuqia e disa pajisjeve është e kufizuar, atëherë instaloni disa pajisje paralelisht, duke siguruar performancën totale të të gjithë sistemit.

2).Përdorimi i fazave të grupit në një proces të vazhdueshëm.

Në këtë rast, një nga pajisjet paralele funksionon në mënyrë alternative. Pas përfundimit të ciklit të punës së një pajisjeje, rryma kalohet në një pajisje tjetër dhe ajo e shkëputur përgatitet për ciklin tjetër të punës.

Kjo përfshin adsorberët me një jetë të shkurtër shërbimi të sorbentit. Ndërsa përthithja ndodh në njërën prej tyre, sorbenti rigjenerohet në tjetrin.

3). Rezervimi në rast dështimi të njërës prej pajisjeve, kur një dështim i tillë mund të çojë në një përkeqësim të mprehtë të funksionimit të të gjithë sistemit dhe madje edhe në një emergjencë.

Një rezervim i tillë quhet "i ftohtë", në kontrast me një rezervim të përcaktuar nga frekuenca e procesit - "i nxehtë".

Në lidhje seri-bypass (bypass).(Fig. 18) vetëm një pjesë e rrjedhës kalon nëpër një seri elementësh të automjetit të lidhur në seri, dhe pjesa tjetër anashkalon disa nga pajisjet dhe më pas lidhet me një pjesë të rrjedhës që kalonte nëpër elementët e automjetit.

Ka anashkalime të thjeshta (Fig. 18) dhe komplekse (Fig. 19).

Oriz. 18. Lidhja seri-bypass (bypass).

Oriz. 19. Lidhja komplekse seri-bypass (bypass).

Bypass-i përdoret kryesisht për kontrollin e procesit. Për shembull, gjatë funksionimit të një shkëmbyesi nxehtësie, kushtet për transferimin e nxehtësisë në të ndryshojnë (ndotja e sipërfaqes, ndryshimet e ngarkesës). Temperaturat e kërkuara të rrjedhës mbahen duke i anashkaluar ato pranë shkëmbyesit të nxehtësisë.

Vlera e anashkalimit β përcaktohet si proporcioni i rrjedhës kryesore që kalon nga aparati (përcaktimet e rrjedhës tregohen në Fig. 18):

β= V b /V 0 .

Lidhja e riqarkullimit(Fig. 20) karakterizohet nga prania e një rrjedhe të kundërt të procesit në një sistem elementësh të lidhur në seri, i cili lidh daljen e njërit prej elementeve pasardhës me hyrjen e një prej elementeve të mëparshëm.

Oriz. 20. Lidhja e riqarkullimit

Nëpërmjet aparatit në të cilin drejtohet rrjedha Vp, rrjedha kalon V më i madh se ai kryesor Vo, Kështu që:

V = V P + V 0 .

Në mënyrë sasiore, sasia e riciklimit karakterizohet nga dy sasi:

1. Raporti i qarkullimit K p = V/Vо,

2. Raporti i qarkullimit R = V p / V.

Prandaj, vlera K r Dhe R të ndërlidhura:

Nëse rrjedha që del nga aparati degëzon dhe një pjesë e saj formon një reagim (Fig. 20), atëherë një lidhje e tillë formohet riciklimi i plotë Përbërja e rrjedhës së rrjedhës dhe riciklimit është e njëjtë.

Kjo skemë përdoret për të kontrolluar procesin dhe për të krijuar kushte të favorshme për shfaqjen e tij. Në reaksionet zinxhirore, shkalla e konvertimit rritet ndërsa radikalet aktive të ndërmjetme grumbullohen. Nëse një pjesë e rrymës dalëse që përmban radikale aktive kthehet në hyrjen e reaktorit, atëherë transformimi do të jetë intensiv që në fillim.

Në rastin e ndarjes së prurjeve në fraksione, është e mundur të kthehen (riciklohen) disa nga komponentët pas sistemit të ndarjes (në figurën 22, elementi i ndarjes tregohet me simbolin R). kjo - riciklimi i pjesshëm(kthehet fraksioni i rrjedhës). Përdoret gjerësisht për shfrytëzim më të plotë të lëndëve të para.

Oriz. 22.Lidhja me riqarkullim fraksional (sipas komponentit)

Riciklimi fraksional mund t'i atribuohet Figurës 23. Përzierja e freskët nxehet në një shkëmbyes nxehtësie nga nxehtësia e rrymës që largohet nga reaktori. Pjesa termike e rrjedhës riciklohet (dhe jo fraksioni përbërës, si në Fig. 23).

konkluzioni

Të gjitha llojet e lidhjeve të elementeve të automjetit merren parasysh.

Ato janë të pranishme pothuajse në të gjitha automjetet, duke ofruar kushtet e nevojshme për funksionimin e tyre.

Oriz. 23. Lidhja e riqarkullimit fraksional (nxehtësia)

Duhet të merret parasysh se kur sintetizoni dhe optimizoni një automjet, zakonisht është e nevojshme të merren parasysh një numër mjaft i madh opsionesh qarku që ndryshojnë në topologjinë teknologjike. Së bashku me intuitën e zhvilluesit, aftësia e tij për të vlerësuar paraprakisht efektin që mund të pritet për lloje të ndryshme lidhjesh midis elementëve të automjetit ndihmon në uljen e këtij numri dhe për rrjedhojë kursen kohë dhe para.

Metodat për përshkrimin e automjeteve. Modeli kimik.

Ekzistojnë lloje përshkruese dhe grafike të modeleve të automjeteve.

Ato përshkruese përfshijnë: kimike, operative, matematikore.

Grafikat përfshijnë: funksionale, teknologjike, strukturore, speciale.

Modeli kimik

Modeli (skema) kimik përfaqësohet nga reaksionet kryesore (ekuacionet kimike) që sigurojnë përpunimin e lëndëve të para në një produkt.

Për shembull, sinteza e amoniakut nga hidrogjeni dhe azoti mund të shkruhet si më poshtë:

Dhe prodhimi i amoniakut nga gazi natyror është një sistem ekuacionesh:

Është i përshtatshëm për të përfaqësuar sekuencën e ndërveprimeve kimike duke përdorur një diagram të tillë si, për shembull, prodhimi i sodës Na 2 CO 3 nga kloruri i natriumit NaCl dhe guri gëlqeror CaCO3:

Modeli fiziko-kimik i proceseve në një mikroshkarkim anodik

V.F. Borbat, O.A. Golovanova, A.M. Sizikov, Universiteti Shtetëror Omsk, Departamenti i Kimisë Inorganike

Shtresat okside të formuara në anodat e bëra nga alumini, titani, tantal dhe disa metale të tjera kur një rrymë elektrike kalon midis elektrodave të zhytura në një elektrolit, në disa raste kanë veti të larta mbrojtëse dhe dielektrike. Aktualisht, laboratorë në vende të ndryshme po kryejnë një sasi të konsiderueshme kërkimesh që synojnë krijimin e mundësive për përmirësimin e vetive mbrojtëse dhe elektrike të veshjeve anodike, kërkimin e përbërjeve optimale të elektrolitit, rritjen e prodhueshmërisë së procesit, etj. Përvoja praktike e fundit e përdorimit të trajtimit anodik plazma-elektrolitik për të krijuar veshje mbrojtëse ka tejkaluar ndjeshëm konceptet teorike të disponueshme në këtë fushë.

Bazuar në literaturën dhe të dhënat tona eksperimentale, ne mund të pranojmë modelin fizik të mikroshkarkimit anodik, ideja kryesore e të cilit është se mikroshkarkimi anodik është një kombinim i prishjes së shkëndijës së pjesës penguese të filmit të oksidit dhe një shkarkimi gazi. në flluskën gaz-plazmatike që shfaqet pas zbërthimit. Le të shqyrtojmë korrespondencën e modelit të propozuar me rezultatet eksperimentale, duke marrë parasysh sekuencën e proceseve.

Oksidimi. Gjatë oksidimit (me një tension konstant në elektroda), formohen shtresa deri në qindra mikronë të trasha. Së bashku me formimin e shtresave të reja okside ndodh edhe procesi i shpërbërjes së tyre. Një numër studimesh kanë treguar se gjatë periudhës para-shkëndijave të rritjes së filmit oksid, anionet e elektrolitit, për shembull, jonet sulfate, përfshihen në vëllimin e oksidit. Në filmat porozë, anionet shfaqen në oksidin anodik për shkak të "përfshirjes" mekanike të përbërësve të tretësirës. Përmbajtja e anioneve të përfshira në oksid përcaktohet nga aftësia e tyre për t'u përthithur në sipërfaqen e sedimentit ose edhe për të formuar komponime me përbërje jo-stekiometrike.

Gjatë studimit të përbërjes fazore dhe elementare të veshjeve të marra nga trajtimi plazma-elektrolitik, u zbulua se me këtë metodë të prodhimit të veshjeve, jonet sulfate futen në film. Për më tepër, shfaqja e modeleve të regjistrimit jep arsye për të supozuar se "fitimi" i përbërësve të elektrolitit ndodh në vendet ku mikroshkarkimet anodike ndodhin në kohën e "shërimit" të tyre, prandaj shpërndarja e përbërësve të elektrolitit në të gjithë filmin nuk është uniforme dhe ndryshon. nga shpërndarja në filma të marrë nga anodizimi konvencional.

Zbërthimi është një proces kompleks probabilistik që mund të ndodhë në një pikë të caktuar të një dielektrike në një gamë mjaft të gjerë tensionesh dhe kohe. Proceset më të rëndësishme për fillimin e prishjes janë një ndryshim në ngarkesën hapësinore pranë katodës (tretësira e elektrolitit) dhe një rritje në injektimin vëllimor të elektroneve në zonën e përcjelljes së filmit dielektrik. Këto procese kontribuojnë në zhvillimin e një avari. Fillimi i zbërthimit shoqërohet me zhvillimin e ortekëve elektronikë. Ka të ngjarë që burimi i joneve parësore mund të jenë nivelet e papastërtive në oksid. Ky mekanizëm merr një rol të veçantë për komponentët e elektrolitit të ngulitur në oksid, kryesisht anionet. Kjo është arsyeja pse mundësia e marrjes së veshjeve anodike me shkëndijë përcaktohet kryesisht nga përbërja e zgjidhjes. Elektronet që hyjnë në brezin e përcjelljes dhe përshpejtohen nga fusha fitojnë energji të mjaftueshme për të shkaktuar jonizimin e ndikimit të atomeve në oksid. Kjo e fundit çon në shfaqjen e ortekëve, të cilët, duke arritur në sipërfaqen metalike, formojnë kanale prishjeje. Ekzistenca e një varësie lineare të tensionit të prishjes nga trashësia tregon uniformitetin e fushës gjatë prishjes dhe natyrën elektrike të prishjes.

Shkatërrimi i filmit të oksidit - kur ekspozohen ndaj mikroshkarkimeve anodike në tretësirat e acidit sulfurik, molekulat e ujit dhe acidit sulfurik do të ekspozohen ndaj elektroneve të përshpejtuara në fushën elektrike. Të dhënat për jonizimin e këtyre solucioneve janë të disponueshme në literaturë. Bazuar në to, jonet më të mundshme në plazmën e mikroshkarkimit do të jenë me shumë mundësi jonet me potencialet më të ulëta të paraqitjes, d.m.th. për molekulat e ujit do të pritej H2O+, për acidin sulfurik H2SO4+ dhe më pak gjasa HSO4+.

Pra, proceset e jonizimit dhe lidhjes disociuese të elektroneve prodhojnë jonet e mëposhtme kur ekspozohen ndaj mikroshkarkimeve në tretësirat e acidit sulfurik (reaksionet 1-5). e + H2O  H2O+ + 2e (1), e + H2SO4  H2SO4+ + 2e (2), ose HSO4 + H+ + 2e (3), e + H2O  OH + H- (4), e + H2SO4  H + HSO4- (5).

Jonet pozitive dhe negative të formuara në këto reaksione kanë dy rrugë të ndryshme të shndërrimeve të tyre: 1) neutralizimi i ngarkesave; 2) reaksionet jon-molekulare. Radikalët e formuar si rezultat i shpërbërjes së grimcave të ngacmuara dhe reaksioneve jon-molekulare hyjnë në reaksionet e abstraksionit të atomit H nga molekulat e vendosura në flluskën e gazit dhe në reaksionet e rikombinimit.

Pas formimit të radikaleve ndodhin reaksionet e abstraksionit të atomit H: H(OH, HSO4) + H2SO4  H2(H2O, H2SO4) + HSO4 (6), H(HSO3) + H2O  H2(H2SO3) + OH. (7) dhe reaksionet e rikombinimit të radikaleve : HSO4 + OH  H2SO4 (8), HSO4 + HSO4  H2S2O8 (9), OH + OH  H2O2 (10), H + HSO4  H2SO4 (11).

Formimi i dioksidit të squfurit është i mundur si rezultat i ndërveprimit të mikroshkarkimeve të ngacmuara nga plazma të molekulave të acidit sulfurik me molekulat fqinje: H2SO4* + H2SO4  H2SO3 + H2SO5 (12), ose mekanizmi është gjithashtu i mundur: H2SO4*  H2SO3 O (13). Për shkak të temperaturës së lartë në zonën e mikroshkarkimit, H2SO3 dhe H2SO5 që rezultojnë disociohen termikisht sipas ekuacioneve:

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

Disa radikale shkojnë përtej flluskës së gazit të mikroshkarkimit në lëngun përreth, ku hyjnë në reaksione rikombinimi me njëri-tjetrin dhe reagojnë me përbërësit e elektrolitit. Rendimenti i produkteve si rezultat i proceseve që ndodhin në shtresën afër flluskave të elektrolitit do të varet nga përqendrimi i acidit sulfurik (d.m.th., nga përqindja e joneve të pranishme në tretësirat e acidit sulfurik me përqendrime të ndryshme).

Sipas mekanizmit të propozuar të transformimeve kimike të acidit sulfurik, me një rritje të përqendrimit të tij në tretësirë, përndryshe, me një rritje të përqendrimit të tij në flluskën e gazit të një mikroshkarkimi, do të ketë një rritje të numrit të jonizuar drejtpërdrejt dhe të ngacmuar nga ndikimi i elektroneve molekulat e acidit sulfurik. Meqenëse, për shkak të jonizimit të ulët në energjitë e elektroneve, tipike për shkarkimin e gazit, transformimet kimike të substancave kryhen kryesisht përmes gjendjeve të ngacmuara, atëherë në rastin e ekspozimit ndaj mikroshkarkimeve me përqendrim në rritje të acidit sulfurik, duhet pritur një rritje e rendimentit. të produkteve për të cilat grimcat e ngacmuara janë pararendëse.

Me një rritje të përqendrimit të acidit sulfurik (më shumë se 14 M), përqindja e molekulave të acidit sulfurik në flluskën e gazit-plazmës rritet, dhe në përputhje me rrethanat, dekompozimi i substancës së tretur ndodh për shkak të veprimit të drejtpërdrejtë të plazmës së mikroshkarkimit. Për zgjidhjet e acidit sulfurik më pak se 14 M, transformimi i substancës së tretur ndodh kryesisht për shkak të veprimit të plazmës në tretës - një efekt indirekt. Për shkak të kësaj, rritet probabiliteti i ndodhjes së reaksioneve 9,10,11,13, duke çuar në formimin e produkteve të qëndrueshme molekulare: dioksidit të squfurit dhe përbërjeve të peroksidit.

"Shërimi" i poreve - zgjerimi i mëtejshëm i formimit të plazmës mjaft shpejt çon në një ulje të ndjeshme të temperaturës së këtij të fundit dhe, si pasojë, në një ulje të përqendrimit të transportuesve të shkarkimit, ndërprerje të rrymës dhe ftohje të shpejtë të kanalin. Zhdukja e flluskës së gazit-plazmës do të ndodhë pasi të shuhet shkarkimi i gazit në të. Zhdukja e një shkarkimi gazi, siç dihet, do të ndodhë kur densiteti i rrymës në të zvogëlohet nën minimumin e lejuar për shkarkimin e vetë-qëndrueshëm. Në rastin e mikroshkarkimeve, arsyet e zvogëlimit të densitetit të rrymës së shkarkimit të gazit mund të jenë: 1) shterimi i shtresës së elektrolitit pranë flluskave me bartës të rrymës me kalimin e kohës, për shkak të së cilës elektroliti bëhet i paaftë të sigurojë densitetin minimal të rrymës së lejuar për vetë-qëndrueshmëria e shkarkimit, dhe shkarkimi i gazit del jashtë; 2) një rritje në madhësinë e flluskës së mikroshkarkimit për shkak të avullimit të lëngut përreth në të; 3) shkrirja ose "shërimi" (duke anodizuar në një plazmë gazi) të kanalit të prishjes në pjesën penguese të filmit oksid. Krateri i formuar gjatë prishjes së parë zakonisht arrin në sipërfaqen e metalit. Në këtë pikë, dendësia e rrymës bëhet maksimale për shkak të rezistencës relativisht të ulët të elektrolitit në krater, i cili siguron shfaqjen e shpejtë të një filmi oksidi (produkt i reaksionit plazma-kimik MexOy). Vendi i prishjes "shërohet" dhe trashësia e filmit të oksidit rritet, kryesisht thellë në materialin e nënshtresës.

Kështu, bazuar në rezultatet eksperimentale dhe të dhënat e literaturës, puna propozon një mekanizëm për efektin e një mikroshkarkimi anodik në tretësirat e acidit sulfurik, duke përfshirë fazat e mëposhtme:

Formimi i molekulave të ngacmuara dhe të jonizuara në një flluskë mikroshkarkuese për shkak të rrjedhës së një shkarkimi gazi në të;

Shfaqja e reaksioneve me formimin e radikaleve dhe produkteve molekulare, reaksionet e të cilave me njëri-tjetrin dhe me substancat fillestare japin pjesën më të madhe të produkteve përfundimtare;

Heqja me difuzion të radikaleve që rezultojnë dhe grimcave të tjera jashtë flluskës së gazit, reagimet e të cilave çojnë në produkte përfundimtare molekulare në shtresën elektrolitike afër flluskës.

Bibliografi

Bakovets V.V., Polyakov O.V., Dolgovesova I.P. Përpunimi anodik plazma-elektrolitik i metaleve // ​​Novosibirsk: Science, 1991. P.63-68.

Nagatant T., Yashinara S.T. Studime mbi shpërndarjen e joneve të fragmentit dhe reagimin e tyre me anë të spektrometrit të ngarkesës // J. Bull. kimi. Soc. Jap., 1973. V.46. N 5. P.1450-1454.

Mann M., Hastrulid A., Tate J. Jonizimi dhe shpërbërja e avullit të ujit dhe amoniakut nga ndikimi i elektronit // J. Phys. Rev. 1980. V.58. Fq.340-347.

Ivanov Yu.A., Polak L.S. Shpërndarja e energjisë e elektroneve në plazmën me temperaturë të ulët // Plasma Chemistry M.: Atomizdat, 1975. Vol. 2. Fq.161-198.

Për të përgatitur këtë punë, u përdorën materiale nga faqja http://www.omsu.omskreg.ru/

Kimia– shkencë eksperimentale për shndërrimet e elementeve kimike dhe të përbërjeve kimike. Sipas përcaktimit të D.I Mendeleev, kimia është të dyja shkencës, Dhe prodhimit. Detyra kryesore e kimisë është të marrë substanca me veti të dhëna dhe të zhvillojë mënyra për të kontrolluar vetitë e substancave gjatë procesit të transformimit të tyre. Kimia studimet lidhjet kimike, energjia e reaksioneve kimike, reaktiviteti i substancave, vetitë e katalizatorëve etj.

Në vitin 1860, në Gjermani u mbajt Kongresi Ndërkombëtar i Kimistëve, ku shkencëtarët arritën në përfundimin se të gjitha substancat përbëhen nga molekula, molekulat përbëhen nga atome, atomet dhe molekulat janë në lëvizje të vazhdueshme termike. Lidhja kimike midis atomeve kryhet nga elektronet që ndodhen në shtresën e jashtme të atomeve. Ata quhen elektronet e valencës.

Roli i modelimit në kimi është jashtëzakonisht i lartë, prandaj teoria kimike përbëhet nga shumë modele. Midis tyre janë modele me një gamë shumë të gjerë zbatueshmërie, të cilat krijojnë bazën e shkencës moderne kimike. Këto modele përfshijnë: modelin stoikiometrik, atomiko-molekular, gjeometrik dhe elektronik. Shfaqja e secilit prej tyre në një kohë prodhoi një revolucion në pikëpamjet e kimistëve.

Modeli stekiometrik përcakton përdorimin e formulave dhe ekuacioneve kimike. Ekuacioni stekiometrik jep një përshkrim të saktë të çdo reaksioni.

Modeli atomiko-molekular tregon si rirregullimet intramolekulare ashtu edhe ndërmolekulare të atomeve. Ky model tregon reaksione kimike gjatë të cilave atomet rishpërndahen.

Modeli gjeometrik përcakton strukturën e formulave kimike dhe gjeometrinë e parametrave molekularë. Ky model bën të mundur paraqitjen hapësinore të strukturës së një përbërjeje dhe kuptimin e arsyes së shfaqjes së substancave izomere. Çdo transformim kimik është një kalim i vazhdueshëm nga një konfigurim gjeometrik i atomeve në tjetrin. Modeli gjeometrik është një teori klasike e strukturës së molekulave, sepse të gjithë atomet kanë koordinata dhe trajektore të lëvizjes. Modelet atomo-molekulare dhe gjeometrike janë bërë mjete të fuqishme për sistemimin e materialit të gjerë eksperimental.

Modeli elektronik tregon reaktivitetin e substancave nëpërmjet strukturës elektronike të molekulave. Ky model lidhet me kiminë jo klasike, sepse Sjellja e elektroneve në atome u bindet ligjeve të fizikës kuantike. Reaksionet kimike që ndodhin në kushte të caktuara: presioni dhe temperatura i përkasin kimisë klasike, dhe reaksionet që ndodhin me pjesëmarrjen e katalizatorëve, frenuesve dhe enzimave i përkasin kimisë kuantike. Të gjitha këto modele plotësojnë njëri-tjetrin. Çdo model i mëpasshëm përdor dhe detajon postulatet e modelit të mëparshëm.

Pyetje për vetëkontroll

1. Çfarë lloj shkence është kimia?

2. Çfarë përkufizimi i dha Mendelejevi për kiminë?

3. Cila është detyra kryesore e kimisë?

4. Çfarë studion kimia?

5. Ku u zhvillua Kongresi Ndërkombëtar i Kimistëve në vitin 1860?

6. Çfarë miratuan pjesëmarrësit e Kongresit Ndërkombëtar të Kimistëve në vitin 1860?

7. Cilat elektrone quhen elektrone valente?

8. Cilat modele përdoren gjerësisht në kimi?

9. Çfarë përcakton modeli stekiometrik?

10. Çfarë tregon modeli atomiko-molekular?

11. Çfarë përcakton një model gjeometrik?

12. Çfarë tregon modeli elektronik?

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

FILLO NË KIMI

klasa e 7-të

vazhdimi. Shih fillimin në nr. 1, 2/2006

Kapitulli 1.
Kimia në qendër të shkencës natyrore

(vazhdim)

§ 3. Modelimi

Përveç vëzhgimit dhe eksperimentit, modelimi luan një rol të rëndësishëm në të kuptuarit e botës natyrore dhe kimisë.

Ne kemi thënë tashmë se një nga qëllimet kryesore të vëzhgimit është kërkimi i modeleve në rezultatet e eksperimenteve.

Megjithatë, disa vëzhgime janë të papërshtatshme ose të pamundura për t'u kryer drejtpërdrejt në natyrë. Mjedisi natyror rikrijohet në kushte laboratorike duke përdorur pajisje, instalime, objekte të veçanta, d.m.th. modele. Modelet kopjojnë vetëm tiparet dhe vetitë më të rëndësishme të një objekti dhe heqin ato që janë të parëndësishme për studim. Fjala "model" ka rrënjë francezo-italiane dhe përkthehet në rusisht si "kampion". Modelimiështë studimi i një dukurie të caktuar duke përdorur modelet e tij, d.m.th. zëvendësues, analoge.

Për shembull, për të studiuar rrufetë (një fenomen natyror), shkencëtarët nuk duhej të prisnin motin e keq. Rrufeja mund të simulohet në klasën e fizikës dhe në laboratorin e shkollës. Dy topa metalikë duhet t'u jepen ngarkesa elektrike të kundërta - pozitive dhe negative. Kur topat afrohen në një distancë të caktuar, një shkëndijë kërcen midis tyre - kjo është rrufe në miniaturë. Sa më e madhe të jetë ngarkesa në topa, sa më herët të kërcejë shkëndija kur afrohet, aq më e gjatë është rrufeja artificiale. Një rrufe e tillë prodhohet duke përdorur një pajisje të veçantë të quajtur një makinë elektrofore.

Studimi i modelit i lejoi shkencëtarët të përcaktojnë se rrufeja natyrore është një shkarkesë elektrike gjigante midis dy reve bubullima ose midis reve dhe tokës. Sidoqoftë, një shkencëtar i vërtetë përpiqet të gjejë zbatim praktik për çdo fenomen të studiuar. Sa më e fuqishme të jetë rrufeja elektrike, aq më e lartë është temperatura e saj. Por shndërrimi i energjisë elektrike në nxehtësi mund të "zbutet" dhe të përdoret, për shembull, për saldimin dhe prerjen e metaleve. Kështu lindi procesi i saldimit elektrik, i njohur për të gjithë sot.

Çdo shkencë natyrore përdor modelet e veta që ndihmojnë për të imagjinuar vizualisht një fenomen ose objekt të vërtetë natyror.

Modeli më i famshëm gjeografik është globi. Ky është një imazh miniaturë tredimensional i planetit tonë, me ndihmën e të cilit mund të studioni vendndodhjen e kontinenteve dhe oqeaneve, vendeve dhe kontinenteve, maleve dhe deteve. Nëse një imazh i sipërfaqes së tokës vizatohet në një fletë letre, atëherë një model i tillë quhet hartë.

Modelimi në fizikë përdoret veçanërisht gjerësisht. Në mësimet mbi këtë temë, do të njiheni me një sërë modelesh që do t'ju ndihmojnë të studioni fenomenet elektrike dhe magnetike, modelet e lëvizjes së trupave dhe fenomenet optike.

Modelet përdoren gjithashtu gjerësisht në studimin e biologjisë. Mjafton të përmendim p.sh.

Modelimi nuk është më pak i rëndësishëm në kimi. Në mënyrë konvencionale, modelet kimike mund të ndahen në dy grupe: materiale dhe simbolike (ose simbolike).

Modelet e materialeve Kimistët përdorin atomet, molekulat, kristalet, prodhimin kimik për qartësi më të madhe.

Ju ndoshta keni parë një foto të një modeli të një atomi që i ngjan strukturës së sistemit diellor (Fig. 30).

Modelet me top dhe shkop ose tredimensionale përdoren për të modeluar molekulat kimike. Ato janë mbledhur nga topa që simbolizojnë atomet individuale. Dallimi është se në modelet top-dhe-shkopi, atomet e topit ndodhen në një distancë të caktuar nga njëri-tjetri dhe janë të lidhur me njëri-tjetrin me shufra. Për shembull, modelet top-dhe-shkopi dhe vëllimore të molekulave të ujit janë paraqitur në Fig. 31.

Modelet e kristaleve u ngjajnë modeleve të molekulave me top dhe shkop, megjithatë, ato nuk përshkruajnë molekula individuale të një substance, por tregojnë rregullimin relativ të grimcave të një substance në një gjendje kristalore (Fig. 32).

Sidoqoftë, më shpesh kimistët përdorin jo material, por modele ikonike– këto janë simbole kimike, formula kimike, ekuacione të reaksioneve kimike.

Ju do të filloni të flisni gjuhën kimike, gjuhën e shenjave dhe formulave, nga mësimi i ardhshëm.

1. Çfarë është një model dhe çfarë është modelimi?

2. Jepni shembuj të: a) modeleve gjeografike; b) modelet fizike; c) modelet biologjike.

3. Cilat modele përdoren në kimi?

4. Bëni modele me top-dhe-shkopi dhe tredimensionale të molekulave të ujit nga plastelina. Çfarë forme kanë këto molekula?

5. Shkruani formulën për lulen kryqëzore nëse keni studiuar këtë familje bimore në klasën e biologjisë. A mund të quhet model kjo formulë?

6. Shkruani një ekuacion për të llogaritur shpejtësinë e një trupi nëse dihet rruga dhe koha që i duhet trupit për të udhëtuar. A mund të quhet model ky ekuacion?

§ 4. Shenjat dhe formulat kimike

Modelet simbolike në kimi përfshijnë shenja ose simbole të elementeve kimike, formula të substancave dhe ekuacione të reaksioneve kimike, të cilat formojnë bazën e "shkrimit kimik". Themeluesi i saj është kimisti suedez Jens Jakob Berzelius. Shkrimi i Berzelius bazohet në konceptet më të rëndësishme kimike - "element kimik". Një element kimik është një lloj atomesh identike.

Berzelius propozoi që elementet kimike të shënoheshin me shkronjën e parë të emrave të tyre latinë. Pra, simboli i oksigjenit u bë shkronja e parë e emrit të tij latin: oksigjen - O (lexoni "o", sepse emri latin i këtij elementi oksigjenit). Prandaj, hidrogjeni mori simbolin H (lexoni "hiri", pasi emri latin i këtij elementi është hidrogjen), karbon – C (lexo “ce”, sepse emri latin i këtij elementi karboneum). Sidoqoftë, emrat latinë për kromin ( krom), klor ( klorit) dhe bakri ( bakër) ashtu si karboni, filloni me "C". Si të jesh? Berzelius propozoi një zgjidhje gjeniale: shkruani simbole të tilla me shkronjat e para dhe një nga shkronjat pasuese, më së shpeshti të dytën. Kështu, kromi emërtohet Cr (lexo "krom"), klori është Cl (lexo "klor"), bakri është Cu (lexo "cuprum").

Emrat rusë dhe latinë, shenjat e 20 elementeve kimike dhe shqiptimet e tyre janë dhënë në tabelë. 2.

Tabela jonë përshtatet vetëm me 20 elementë. Për të parë të 110 elementët e njohur sot, duhet të shikoni tabelën e elementeve kimike të D.I.

tabela 2

Emrat dhe simbolet e disa elementeve kimike

Emri rus	Shenja kimike	Shqiptimi	Emri latin
Azoti	N	En	Nitrogjen
Alumini	Al	Alumini	Alumini
Hidrogjeni	N	Hiri	Hidrogjen
Hekuri	Fe	Ferrum	Ferrum
Ari	Au	Aurum	Aurum
Kaliumi	K	Kaliumi	Kaliumi
Kalciumi	Ca	Kalciumi	Kalciumi
Oksigjen	RRETH	RRETH	Oksigjenium
Magnezi	Mg	Magnezi	Magnium
Bakri	Cu	Kuprum	Cuprum
Natriumi	Na	Natriumi	Natriumi
Mërkuri	Hg	Hydrargyrum	Hydrargirum
Plumbi	Pb	Plumbum	Plumbum
Squfuri	S	Es	Squfuri
Argjendi	Ag	Argentum	Argentum
Karboni	ME	Tse	Karboneum
Fosfori	R	Pe	Fosfor
Klorin	Cl	Klorin	Klori
Krom	Kr	Krom	Krom
Zinku	Zn	Zinku	Zinku

Më shpesh, substancat përmbajnë atome të disa elementeve kimike. Ju mund të përshkruani grimcën më të vogël të një substance, për shembull një molekulë, duke përdorur modele topi siç bëtë në mësimin e mëparshëm. Në Fig. 33 tregon modele tredimensionale të molekulave të ujit (A), dioksidi i squfurit (b), metani (V) dhe dioksidit të karbonit (G).

Më shpesh, kimistët përdorin modele simbolike dhe jo materiale për të përcaktuar substancat. Formulat e substancave shkruhen duke përdorur simbole të elementeve kimike dhe indekseve. Indeksi tregon se sa atome të një elementi të caktuar përfshihen në molekulën e një substance. Është shkruar në fund të djathtë të simbolit të elementit kimik. Për shembull, formulat e substancave të përmendura më sipër shkruhen si më poshtë: H 2 O, SO 2, CH 4, CO 2.

Formula kimike është modeli kryesor simbolik në shkencën tonë. Ai mbart informacion që është shumë i rëndësishëm për një kimist. Formula kimike tregon: një substancë specifike; një grimcë e kësaj substance, për shembull një molekulë; përbërje me cilësi të lartë substancave, d.m.th. atomet elementet e të cilave përfshihen në përbërjen e kësaj substance; përbërjen sasiore, d.m.th. sa atome të secilit element përfshihen në molekulën e një lënde.

Formula e një substance mund të përcaktojë gjithashtu nëse ajo është e thjeshtë apo komplekse.

Substancat e thjeshta janë substanca që përbëhen nga atomet e një elementi. Substancat komplekse formohen nga atomet e dy ose më shumë elementeve të ndryshëm.

Për shembull, hidrogjeni H2, hekuri Fe, oksigjeni O2 janë substanca të thjeshta, dhe uji H2O, dioksidi i karbonit CO2 dhe acidi sulfurik H2SO4 janë komplekse.

1. Cilët elementë kimikë kanë shkronjën e madhe C në simbolet e tyre? Shkruajini ato dhe thoni ato.

2. Nga tavolina 2 shënoni veçmas shenjat e elementeve metalike dhe jometalike. Thoni emrat e tyre.

3. Cila është formula kimike? Shkruani formulat e substancave të mëposhtme:

a) acidi sulfurik, nëse dihet se molekula e tij përmban dy atome hidrogjeni, një atom squfuri dhe katër atome oksigjen;

b) sulfur hidrogjeni, molekula e të cilit përbëhet nga dy atome hidrogjeni dhe një atom squfuri;

c) dioksidi i squfurit, një molekulë e të cilit përmban një atom squfuri dhe dy atome oksigjen.

4. Çfarë i bashkon të gjitha këto substanca?

Bëni modele tredimensionale të molekulave të substancave të mëposhtme nga plastelina:

a) amoniaku, një molekulë e të cilit përmban një atom azoti dhe tre atome hidrogjeni;

b) klorur hidrogjeni, molekula e të cilit përbëhet nga një atom hidrogjeni dhe një atom klori;

c) klori, molekula e të cilit përbëhet nga dy atome klori.

Shkruani formulat e këtyre substancave dhe lexoni ato.

5. Jepni shembuj të shndërrimeve kur uji gëlqeror është një substancë e përcaktuar dhe kur është një reagent.

6. Kryeni një eksperiment në shtëpi për të përcaktuar niseshtën në ushqim. Çfarë reagenti keni përdorur për këtë?

7. Në Fig. Figura 33 tregon modele të molekulave të katër substancave kimike. Sa elemente kimike formojnë këto substanca? Shkruani simbolet e tyre dhe thoni emrat e tyre.

8. Merrni plastelinë me katër ngjyra. Rrokullisni topat më të vegjël të bardhë - këto janë modele të atomeve të hidrogjenit, topat më të mëdhenj blu janë modele të atomeve të oksigjenit, topat e zinj janë modele të atomeve të karbonit dhe, së fundi, topat më të mëdhenj të verdhë janë modele të atomeve të squfurit. (Sigurisht, ne zgjodhëm ngjyrën e atomeve në mënyrë arbitrare, për qartësi.) Duke përdorur atomet e topit, bëni modele tredimensionale të molekulave të paraqitura në Fig. 33.

Artikulli i mëparshëm: Sa është shpejtësia e dritës Artikulli vijues: Lëkundjet harmonike Formula e fizikës së frekuencës së lëkundjeve