Mga modelo ng computer sa pagtuturo ng kimika. Mga pamamaraan para sa paglalarawan ng sasakyan. Modelong kemikal

1.4.1 Mga modelong kemikal

Bilang karagdagan sa pagmamasid at eksperimento, ang pagmomodelo ay may mahalagang papel sa kaalaman sa natural na mundo at kimika. Ang isa sa mga pangunahing layunin ng pagmamasid ay upang maghanap ng mga pattern sa mga resulta ng mga eksperimento. Gayunpaman, ang ilang mga obserbasyon ay hindi maginhawa o imposibleng direktang magsagawa sa kalikasan. likas na kapaligiran muling likhain sa mga kondisyon ng laboratoryo sa tulong ng mga espesyal na aparato, pag-install, bagay, ibig sabihin, mga modelo. Ang mga modelo ay kinokopya lamang ang pinakamahalagang katangian at katangian ng bagay at tinanggal ang mga hindi mahalaga para sa pag-aaral. Kaya sa kimika, ang mga modelo ay maaaring kondisyon na nahahati sa dalawang grupo: materyal at iconic.

Mga modelo ng kemikal at pang-industriya na kagamitan

Ang mga materyal na modelo ng mga atomo, molekula, kristal, industriya ng kemikal ay ginagamit ng mga chemist para sa higit na kalinawan.

Ang pinakakaraniwang representasyon ng isang atom ay isang modelo na kahawig ng istraktura ng solar system.

Kadalasang ginagamit upang gawing modelo ang mga molekula ng mga sangkap. bola-at-patpat mga modelo. Ang mga modelo ng ganitong uri ay binuo mula sa mga may kulay na bola na kumakatawan sa mga atomo na bumubuo sa molekula. Ang mga bola ay konektado sa pamamagitan ng mga baras, na sumisimbolo sa mga bono ng kemikal. Sa tulong ng mga ball-and-stick na modelo, ang mga anggulo ng bono sa isang molekula ay medyo tumpak na ginawa, ngunit ang mga internuclear na distansya ay makikita lamang ng humigit-kumulang, dahil ang mga haba ng mga rod na nagkokonekta sa mga bola ay hindi proporsyonal sa mga haba ng bono.

Dredding na mga modelo medyo tumpak na ihatid ang mga anggulo ng bono at ang ratio ng mga haba ng bono sa mga molekula. Ang nuclei ng mga atomo sa kanila, sa kaibahan sa mga modelo ng ball-and-rod, ay itinalaga hindi ng mga bola, ngunit sa pamamagitan ng mga punto ng pagkonekta ng mga rod.

hemispherical na mga modelo, tinatawag ding Stewart-Brigleb na mga modelo, ay binuo mula sa mga bola na may mga hiwa na segment. Ang mga modelo ng mga atom ay magkakaugnay sa pamamagitan ng mga slice plane gamit ang mga pindutan. Ang mga hemispherical na modelo ay tumpak na naghahatid ng parehong ratio ng mga haba ng bono at mga anggulo ng bono at ang pagpuno ng internuclear space sa mga molekula. Gayunpaman, hindi palaging pinapayagan ng occupancy na ito ang isa na makakuha ng visual na representasyon ng Kaugnay na posisyon nuclei.

Ang mga modelo ng mga kristal ay kahawig ng mga ball-and-stick na modelo ng mga molekula, gayunpaman, hindi nila inilalarawan ang mga indibidwal na molekula ng isang sangkap, ngunit ipinapakita ang magkaparehong pag-aayos ng mga particle ng isang sangkap sa isang mala-kristal na estado.

Gayunpaman, mas madalas ang mga chemist ay hindi gumagamit ng materyal, ngunit iconic na mga modelo - ito ay mga simbolo ng kemikal, mga formula ng kemikal, mga equation mga reaksiyong kemikal. May mga simbolo mga elemento ng kemikal at ang mga indeks ay nakasulat na mga formula ng mga sangkap. Ipinapakita ng index kung gaano karaming mga atom ng isang partikular na elemento ang kasama sa molekula ng isang sangkap. Ito ay nakasulat sa kanan ng tanda ng elemento ng kemikal.

Ang formula ng kemikal ay ang pangunahing iconic na modelo sa kimika. Ito ay nagpapakita ng: isang tiyak na sangkap; isang butil ng sangkap na ito; husay na komposisyon mga sangkap, ibig sabihin, ang mga atomo kung saan ang mga elemento ay bahagi ng sangkap na ito; quantitative composition, ibig sabihin, kung gaano karaming mga atomo ng bawat elemento ang bahagi ng molekula ng sangkap.

Ang lahat ng mga modelo sa itaas ay malawakang ginagamit sa paggawa interactive na mga modelo ng computer.

1.4.2 Pag-uuri ng mga modelo ng computer

Kabilang sa iba't ibang uri ng pedagogical software, ang mga gumagamit ng mga modelo ng computer ay na-highlight. Ang paggamit ng mga modelo ng computer ay nagbibigay-daan hindi lamang upang madagdagan ang kakayahang makita ng proseso ng pag-aaral at patindihin ito, ngunit pati na rin sa radikal na baguhin ang prosesong ito. AT mga nakaraang taon ang mga computer ay mabilis na umuunlad, at ang kanilang mga kakayahan sa pagmomodelo ay naging halos walang limitasyon, kaya ang kahalagahan ng mga modelo ng kompyuter sa pag-aaral ng mga disiplina sa paaralan ay maaaring tumaas nang malaki. E.E. Nifantiev, A.K. Akhlebinin, V.N. Tandaan ni Likhachev na ang pangunahing bentahe ng mga modelo ng computer ay ang posibilidad ng pagmomodelo ng halos anumang mga proseso at phenomena, interactive na pakikipag-ugnayan ng user sa modelo, pati na rin ang pagpapatupad ng problemado, mga diskarte sa pananaliksik sa proseso ng pag-aaral.

Iminumungkahi ni V. N. Likhachev na pag-uri-uriin ang mga modelo ng pang-edukasyon na computer ayon sa isang bilang ng mga pamantayan, ang mga pangunahing ay ang pagkakaroon ng animation kapag ipinapakita ang modelo, ang paraan ng kontrol, ang paraan ng visual na pagpapakita ng modelo. Sa pagkakaroon ng animation, maaaring maging dynamic at static ang UKM. Ang mga dynamic ay naglalaman ng mga fragment ng animation para sa pagpapakita ng mga simulate na bagay at proseso; wala ang mga ito sa mga static. Ayon sa paraan ng kontrol, ang RCM ay maaaring pamahalaan, na nagpapahintulot sa iyo na baguhin ang mga parameter ng modelo, at hindi pinamamahalaan, na hindi nagbibigay ng ganoong pagkakataon.

Sa mga demonstration (unmanaged) na mga modelo, dalawa pang grupo ang maaaring makilala ayon sa posibilidad ng pakikipag-ugnayan sa user: interactive at non-interactive. Pinapayagan ka ng mga interactive na baguhin ang uri ng pagpapakita ng modelo o ang punto ng pagmamasid sa modelo nang hindi binabago ang mga parameter nito. Ang hindi interactive na mga ganitong pagkakataon ay hindi nagbibigay.

E.E. Nifantiev, A.K. Akhlebinin at V.N. Ang Likhachev ay itinuturing na pinaka-kapaki-pakinabang mula sa isang metodolohikal na pananaw pag-uuri ayon sa object ng pagmomodelo. Ayon sa antas ng mga kinakatawan na bagay, ang mga modelong ginamit sa pagtuturo ng kimika ay maaaring hatiin sa dalawang grupo : mga modelo ng macroworld, na sumasalamin sa mga panlabas na katangian ng mga kunwa na bagay at ang kanilang pagbabago at mga modelo ng microworld, na sumasalamin sa istruktura ng mga bagay at ang mga pagbabagong nagaganap sa kanila sa antas ng kanilang atomic at molekular na representasyon. At ang mga modelo ng mga bagay tulad ng mga kemikal, mga reaksiyong kemikal at mga prosesong physico-kemikal ay maaaring malikha kapwa sa antas ng microworld at sa antas ng macrocosm.

Ang pag-uuri ng UKM ay maaaring ipakita sa anyo ng isang diagram para sa higit na kalinawan.

1.4.3 Mga modelo ng computer ng microworld

Ang mga bagay para sa pagmomodelo sa antas ng microcosm ay mga atomo, ion, molekula, kristal na sala-sala, mga elemento ng istruktura ng mga atomo. Sa antas ng microcosm, ang mga tampok ng istraktura ng bagay, ang pakikipag-ugnayan ng mga particle na bumubuo sa bagay ay na-modelo. Para sa pagmomodelo ng mga reaksiyong kemikal sa antas ng microworld, ang mga mekanismo ng mga proseso ng kemikal ay may malaking interes. At sa mga modelo ng pisikal at kemikal na proseso, ang mga prosesong nagaganap sa antas ng elektroniko o atomic-molecular ay isinasaalang-alang.

Malinaw na ang mga CCM na tinutulad ang mga modelo ng microworld ay nagiging mahusay na mga katulong sa pag-aaral ng istruktura ng mga atomo, mga uri ng mga bono ng kemikal, ang istraktura ng bagay, atbp.

Ang mga modelo ng mga atomo 1 - 3 mga panahon ng periodic table ng Mendeleev ay ipinatupad sa programa " 1C: Tutor. Chemistry» sa anyo ng mga modelo ng Bohr ng atom. Ang mas modernong mga ideya tungkol sa istraktura ng atom ay ipinatupad sa programa chemland, kung saan ang distribusyon ng mga electron sa mga sublevel ng enerhiya ng mga atom ng mga elemento at ang anyo ng mga indibidwal na orbital sa iba't ibang antas ng enerhiya ay isinasaalang-alang.

Ang partikular na interes ay ang programa HyperChem. Ito ay isa sa mga pangunahing propesyonal na programa para sa teoretikal na pagkalkula ng iba't ibang thermodynamic at electronic na mga parameter ng mga molekula. Sa tulong nito, posible na bumuo ng mga spatial na modelo ng iba't ibang mga compound, pag-aralan ang mga tampok ng kanilang geometric na istraktura, matukoy ang hugis at enerhiya ng mga molecular orbital, ang likas na katangian ng pamamahagi ng density ng elektron, dipole moment, atbp. Ang lahat ng data ng output ay na ibinigay sa anyo ng mga guhit ng kulay, na maaaring pagkatapos ay i-print sa printer, pagkuha ng isang mataas na kalidad na imahe ng mga kemikal na compound sa mga kinakailangang anggulo at projection. Ang bentahe ng programa ay ang kakayahang isaalang-alang ang isang molekula na may magkaibang panig upang maging pamilyar sa mga tampok ng spatial na istraktura nito. Ito ay tila napakahalaga, dahil, tulad ng ipinapakita ng kasanayan sa pagtuturo, ang mga mag-aaral ay karaniwang hindi bumubuo ng mga ideya tungkol sa mga molekula bilang spatial na istruktura. Ang tradisyonal na imahe ng mga kemikal sa isang eroplano ay humahantong sa pagkawala ng buong sukat at hindi pinasisigla ang pagbuo ng spatial na imahinasyon.

Sa kursong multimedia Chemistry para sa lahat» Ginagamit ang isang programa - isang stereo demonstrator ng mga molekula. Pinapayagan ka nitong magbigay ng mga volumetric na larawan ng mga molekula na binubuo ng mga atomo ng hydrogen, oxygen, carbon at nitrogen. Para sa pagpapakita, ginagamit ang mga modelo ng wireframe ng mga molekula. Ang mga modelo ay maaaring ilipat, paikutin, magpakita ng mga larawan ng ilang magkakaibang molekula nang sabay-sabay. Ang programa ay nagpapahintulot sa iyo na lumikha ng mga bagong modelo ng mga molekula sa iyong sarili. Sa kabuuan, ang mga modelo ng 25 na organikong molekula ay ibinibigay, gayunpaman, ang didactic na halaga ng mga modelong ito ay mababa, dahil ang mga modelo ay sapat na ibinigay. mga simpleng koneksyon, na maaaring kolektahin ng bawat mag-aaral gamit ang plasticine at posporo.

Ang pagpapakita ng orbital-vane 3D na mga modelo ng ilang mga molekula ay ipinatupad sa programa " Ang paraan ng valence bonds: hybridization ng atomic orbitals. At sa programa Ang likas na katangian ng bono ng kemikal» nagpapaliwanag ng mga sanhi ng paglitaw ng isang kemikal na bono gamit ang halimbawa ng pagbuo ng isang molekula ng hydrogen mula sa mga atomo. Ang parehong mga programang ito ay kasama sa hanay ng mga programa sa pagsasanay " Chemistry para sa Lahat - 2000».

Mga interactive na demo wireframe na ginagamit sa mga programa ChemLand- 115 molekula ng karamihan sa mga organikong compound, at " Chemistry para sa lahat". Ang dalawang programang ito ay may kanilang mga kalamangan at kahinaan: sa Chemistry for All program, ang mga modelo ay maaaring ipakita sa buong screen ng monitor, habang sa ChemLand program ay walang ganoong function, gayunpaman, ang programa ay naglalaman ng isang malaking bilang ng mga molekula. Sa ChemLand ginagamit ang mga dynamic na modelo na nagpapakita ng spatial na istraktura ng mga molekula na may kakayahang sukatin ang mga anggulo ng bono at mga haba ng bono, na nagpapahintulot sa amin na masubaybayan ang pagbabago sa polarity ng isang tatsulok na molekula depende sa uri ng mga atomo.

Kapag pinag-aaralan ang istruktura ng mga molekula at kristal, maaaring maging kapaki-pakinabang ang mga programang idinisenyo nang higit pa para sa mga layunin ng pananaliksik. Ito ay, halimbawa, isang programa CS Chem3D Pro, na nagpapahintulot sa iyo na lumikha, baguhin at ipakita ang tatlong-dimensional na istraktura ng iba't ibang mga molekula. Gayundin kapaki-pakinabang na programa Crystal Designer, na idinisenyo upang mailarawan ang tatlong-dimensional na istraktura ng kristal na sala-sala. Ang mga programang ito ay maaaring maging kapaki-pakinabang para sa paglikha ng mga three-dimensional na larawan ng mga molekula at kristal at para sa pagpapakita ng mga ito sa silid-aralan gamit ang isang computer.

Programa " tipunin ang molekula”, kahit na mas mababa sa mga kakayahan nito sa mga programa sa itaas, ay maaaring epektibong magamit sa indibidwal na gawain ng mga mag-aaral.

Ang mga modelo ng pisikal at kemikal na proseso at mekanismo ay ipinatupad sa programa " Chemistry para sa lahat". Ang mga non-interactive na modelo sa paksang "Electrolytic dissociation" ay ipinapakita dito: dissociation ng mga asing-gamot, acids, alkalis, hydrolysis ng mga asing-gamot. Ang parehong programa ay nagpapatupad ng ilang mga modelo ng mga organikong mekanismo ng reaksyon: alkane bromination, esterification, ang pangkalahatang mekanismo ng mga reaksyon ng polymerization, atbp. Ang lahat ng mga modelo ng mga mekanismo ng reaksyon ay hindi interactive, ipinapakita sa isang buong screen, may tunog, ngunit walang tekstong paglalarawan ng mga nagaganap na phenomena, na makabuluhang naglilimita sa paggamit ng programa.

Sa online na bersyon ng interactive na aklat-aralin para sa sekondaryang paaralan sa organikong kimika para sa mga baitang X - XI, na-edit ni G. I. Deryabina, A. V. Solovov ang exchange at donor-acceptor na mekanismo ng covalent bond formation, homolytic at heterolytic na mekanismo ng covalent bond cleavage ay ipinakita sa halimbawa ng hydrogen atom abstraction mula sa methane molecule, sp-hybridization na proseso. Malaking interes ang mga interactive na 3D demonstration models ng mga organic molecule at mekanismo ng mga kemikal na reaksyon: methane chlorination at ang pangkalahatang mekanismo ng nucleophilic substitution. Napakahalaga na kapag nagtatrabaho sa mga modelo, maaari mong baguhin ang kanilang posisyon sa espasyo, at para sa mekanismo ng reaksyon, maaari mong baguhin ang posisyon ng punto ng pagmamasid.

Ang isa pang programa na nagpapakita ng mga mekanismo ng mga reaksiyong kemikal, ang programa Mga Organic Reaction Animation. Naglalaman ito ng 34 na mekanismo ng mga organikong reaksyon. Bukod dito, ang bawat mekanismo ay ipinakita sa anyo ng apat na variant ng mga modelo ng molekular: ball-and-stick, three-dimensional at dalawang variant ng mga modelo ng orbital-blade. Ang isa sa mga variant ng mga modelo ng orbital-blade ay nagpapakita ng pagbabago sa mga panlabas na orbital ng substrate sa kurso ng reaksyon, at ang isa pa sa reactant. Ginagawa nitong mas madaling pagmasdan ang pagbabago sa mga panlabas na orbital ng mga reactant sa panahon ng reaksyon. Kung kinakailangan, maaari mong gamitin ang teoretikal na materyal ng interactive na multi-channel cognition tool. Pag-unlad sariling estudyante...

Pagsusuri sa kompyuter

Mga Pagsusulit >> Informatics

... mga pamamaraan ... nag-aaral panitikan... pag-unlad mga pagsubok at pagsubok. Ang teknolohiya ng computerized testing ay dapat magkaroon ng mga sumusunod na pangunahing katangian: interactive ... mga microworld); ... (paaralan ... sila paggamit sa ... mga modelo / Pagtuturo sa halaga ng palitan ...

Pilosopiya at pamamaraan ng agham

Gabay sa Pag-aaral >> Pilosopiya

Sa larangan ng biology sa nag-aaral co-evolution ng iba't ibang uri ng hayop, sila mga istruktura at antas ng organisasyon... at itinatag. Paggamit Ang mga pamamaraan ay lumalaban sa mga panlabas na paghihigpit na ipinataw sa mga parameter ng pag-aaral. Mga modelo pagpapatupad...

Mga aktibidad sa lipunan at kultura (2)

Teksbuk >> Sosyolohiya

... sila pag-aaral, konserbasyon, produksyon, pag-unlad, gamitin at bilang kinahinatnan, pag-unlad ... . Sa nag-aaral kurso, ... microworld ... mga modelo at pagtatapos modelo ... interactive pedagogical na pamamaraan at teknolohiya. Kabilang sa mga ito ay pribado paraan... preschool, paaralan (...

1

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

1 Tula Institute of Management and Business N.D. Demidov

2 Tula Unibersidad ng Pedagogical sila. L.N. Tolstoy

3 Russian Academy of Music Gnessins

1. Ivashov P.V. Landscape-geochemical na pag-aaral sa mga basalt massif. - M .: Mula sa-vo "Dalnauka", 2003. - 323 p.

2. Akimova T.A., Kuzmin A.P., Khaskin V.V. Ekolohiya. - M.: Mula sa-vo "UNITI", 2001. - 343 p.

4. Ekolohiya; ed. Terekhina L.A. - Tula: Mula sa-vo "TSPU", 2004. - 221 p.

5. Fedorov A.Ya., Melent'eva T.A., Melent'eva M.A. Iproseso ang proseso ng paglilinis ng gas. - Tula: Publishing house "TulGU" Serye "Ekolohiya at kaligtasan", 2009. - Isyu. 3. – P. 47–52.

6. Fedorov A.Ya., Melent'eva T.A., Melent'eva M.A. Pagmomodelo ng mga prosesong metalurhiko. - M .: Publishing house "Academy of Natural Sciences", 2011. - S. 56–58.

Sa lahat ng mga batong nagmula sa loob ng daigdig, ang mga basalts ang pinakalat - effusion formation na nauugnay sa basaltic magmatism. Ang pamilya ng mga basalt ay karaniwang hinahati ng mga petrologist sa dalawang malawak na uri: tholeic basalts at alkaline olivine basalts. Ang tholeic basalts ay binubuo ng dalawang pyroxenes (augite at calcium-poor pyroxene proper) at plagioclase. Maaari rin silang maglaman ng olivine. Ang alkaline olivine basalts ay nakikilala sa pagkakaroon ng isang pyroxene (augivite) lamang sa paragenesis na may plagioclase at olivine. Ang mga ito ay partikular na katangian ng mga isla ng karagatan. Ang mga basalt na Tholeint ay pangunahing matatagpuan sa malalalim na karagatan, sa kahabaan ng mga tagaytay ng karagatan, at gayundin sa anyo ng mga integumentaryong basalt sa mainland. Ang continental teleite ay may bahagyang mas mataas na calcium at silica content kaysa sa oceanic teleite.

Sa mga rehiyon ng pagkalat ng sinaunang at modernong aktibidad ng bulkan, ang isang malapit at spatial na koneksyon ng basalts at andesites bilang effusion formations kasama ang kanilang mga mapanghimasok na katapat sa anyo ng gabbroids at diorites ay napatunayan na ngayon. pagkakapareho mga kemikal na komposisyon ng mga batong ito ng bulkan at mga mapanghimasok na bato ay nagpapahiwatig ng pagkakaisa ng kanilang malalim na pinagmulan.

Maraming mga prosesong metalurhiko ang nakabatay sa pagproseso ng mga batong may dalang bakal. Ang mga ito ay batay sa pagbawi ng mga metal mula sa mga ores, kung saan sila ay matatagpuan pangunahin sa anyo ng mga oxide o sulfide gamit ang thermal at electrolytic reactions. Ang pinakakaraniwang mga reaksiyong kemikal ay:

Fe2O3 + 3C +O2 → 2Fe + CO + 2CO2,

5Сu2S + 5O2 → 10Cu + 5SO2, (1)

Al2O3 + 3O → 2Al + 3O2,

kung saan ang Fe2O3, Al2O3 ay iron at aluminum oxides; Сu2S - tansong sulfide; C - carbon; O2 - molekular na oxygen; O - atomic oxygen; Fe, Cu, Al - nakuha na mga metal; CO - carbon monoxide; CO2 - carbon dioxide; SO2 - sulfur dioxide. Ang teknolohikal na kadena sa ferrous metalurgy ay kinabibilangan ng produksyon ng mga pellets at agglomerates, blast furnace, steelmaking, rolling, ferroalloy, Pandayan at iba pang pantulong na industriya. Ang lahat ng mga yugto ng metalurhiko ay sinamahan ng matinding polusyon sa kapaligiran (talahanayan). Sa paggawa ng coke, aromatic hydrocarbons, phenols, ammonia, cyanides at buong linya iba pang mga sangkap. Ang ferrous metalurgy ay kumokonsumo ng maraming tubig. Bagama't 80-90% ang mga pangangailangang pang-industriya ay nasiyahan sa pamamagitan ng pagre-recycle ng mga sistema ng supply ng tubig, ang paggamit ng sariwang tubig at ang maruming paglabas ng wastewater ay umabot sa napakalaking dami, ayon sa pagkakabanggit, mga 25-30 m3 at 10-15 m3 bawat 1 tonelada ng mga full-cycle na produkto. Sa mga drains sa anyong tubig pumapasok ang malaking halaga ng mga nasuspinde na solid, sulfate, chlorides, at heavy metal compound.

Mga paglabas ng gas ng mga pangunahing yugto ng ferrous metalurhiya sa kg/t ng kaukulang produkto

Tandaan. * kg/m2 ng ibabaw ng metal.

Mga teknolohiya ng industriya ng kemikal kasama ang lahat ng sangay nito ( di-organikong kimika, langis at gas chemistry, wood chemistry, organic synthesis, pharmacological chemistry, microbiological industry, atbp.) ay naglalaman ng maraming hindi saradong mga siklo ng materyal. Ang mga pangunahing mapagkukunan ng mga nakakapinsalang emisyon ay ang mga proseso ng paggawa ng mga inorganikong acid at alkalis, sintetikong goma, mga mineral na pataba, pestisidyo, plastik, tina, solvents, mga detergent, mantika ng basag. Bilang karagdagan, may mga proseso ng paglilinis ng gas. Sa mga technogenic na daloy ng mga pollutant, isang pangunahing lugar ang inookupahan ng transport media - hangin at tubig.

Ang karaniwang proseso ng kemikal para sa pagkuha ng mga metal ay upang bawasan ang isang ibinigay na metal - karaniwang isang oxide o sulfide - sa isang libreng metal. Karaniwang ginagamit ang karbon bilang pampababa, kadalasan sa anyo ng coke (KMZ, RMZ).

Sinasakop ng Russia ang disadvantageous posisyong heograpikal kaugnay ng transboundary transport ng mga air pollutant. Dahil sa pamamayani hanging kanluran isang makabuluhang proporsyon ng polusyon ng air basin ng European territory of Russia (ETR) ay nagmumula sa aerogenic na transportasyon mula sa mga bansa ng Western at Central Europe at mga kalapit na bansa.

Para sa isang mahalagang pagtatasa ng estado ng air basin, ang index ng kabuuang polusyon sa atmospera ay ginagamit:

kung saan ang qi ay ang taunang average na konsentrasyon sa hangin ng i-th substance; Ai - hazard coefficient ng i-th substance, inverse MPC ng substance na ito; Ang Ci ay isang koepisyent depende sa klase ng peligro ng sangkap. Ang Im ay isang pinasimpleng tagapagpahiwatig at karaniwang kinakalkula para sa m = 5 - ang pinakamahalagang konsentrasyon ng mga sangkap na tumutukoy sa polusyon sa hangin. Ang limang ito ay kadalasang kinabibilangan ng mga sangkap tulad ng benzopyrene, formaldehyde, phenol, ammonia, nitrogen dioxide, carbon disulfide, dust. Ang Index Im ay nag-iiba mula sa mga fraction ng isa hanggang 15-20 - matinding kondisyon ng polusyon.

Ayon sa isang bilang ng mga tagapagpahiwatig, pangunahin sa mga tuntunin ng masa at pagkalat ng mga nakakapinsalang epekto, ang sulfur dioxide ay ang numero unong air pollutant. Pagpasok sa kapaligiran malalaking dami Ang SO2 at nitrogen oxides ay humahantong sa isang markadong pagbaba sa PH ng precipitation. Ito ay dahil sa pangalawang reaksyon sa atmospera na humahantong sa pagbuo ng mga malakas na acid. Ang mga reaksyong ito ay nagsasangkot ng oxygen at singaw ng tubig, pati na rin ang mga technogenic na dust particle bilang isang katalista:

2SO2 + O2 + 2H2O → 2H2SO4,

4NO2 + 2H2O + O2 → 4HNO3, (3)

kung saan ang H2SO4, HNO3 ay sulfuric at nitric acids. Lumilitaw din sa kapaligiran ang ilang mga intermediate na produkto ng mga reaksyong ito. Ang pagkatunaw ng mga acid sa atmospheric moisture ay humahantong sa acid rain. Sa mga pang-industriyang lugar at sa mga lugar ng atmospheric na pagpapakilala ng sulfur at nitrogen oxides, ang pH ng tubig-ulan ay mula 3 hanggang 5. Ang acid precipitation ay lalong mapanganib sa mga lugar na may acidic na mga lupa at mababang buffering natural na tubig. Ito ay humahantong sa masamang pagbabago sa aquatic ecosystem. Matagal nang naramdaman ng natural complexes ng Southern Canada at Sulfuric Europe ang epekto ng acid precipitation.

Noong 1970s, may mga ulat ng rehiyonal na pagbaba ng ozone sa stratosphere. Ang partikular na kapansin-pansin ay ang pana-panahong tumitibok na butas ng ozone sa Antarctica na may lawak na higit sa 10 milyong km2, kung saan ang nilalaman ng O3 ay bumaba ng halos 50% noong 1980s. Dahil ang pagpapahina ng screen ng ozone ay lubhang mapanganib para sa lahat ng biota ng terrestrial at para sa kalusugan ng tao, ang mga datos na ito ay nakakuha ng atensyon ng mga siyentipiko, at pagkatapos ay ang buong lipunan. Karamihan sa mga eksperto ay may hilig na maniwala na ang mga butas ng ozone ay dulot ng tao. Ang pinaka-makatwirang palagay ay iyon pangunahing dahilan ay ang pagpasok sa itaas na mga layer ng atmospera ng technogenic chlorine at fluorine, pati na rin ang iba pang mga atom at radical na may kakayahang lubos na aktibong nakakabit ng atomic oxygen, at sa gayon ay nakikipagkumpitensya sa reaksyon:

O + O2 → O3, (4)

kung saan ang O3 ay ozone. Ang pagpapapasok ng mga aktibong halogen sa itaas na atmospera ay pinapamagitan ng pabagu-bago ng isip na chlorofluorocarbons (CFCs) tulad ng mga freon, na, na hindi gumagalaw at hindi nakakalason sa ilalim ng normal na mga kondisyon, sa ilalim ng pagkilos ng maikling wavelength. ultraviolet rays masira sa stratosphere. Ang mga chlorofluorocarbon ay may bilang ng mga kapaki-pakinabang na katangian na humantong sa kanilang malawakang paggamit sa mga yunit ng pagpapalamig, mga aircon, lata ng aerosol, mga fire extinguisher, atbp. (figure). Mula noong 1950, ang pandaigdigang produksyon ng CFC ay tumaas ng 7-10% taun-taon.

Pandaigdigang produksyon ng mga chlorofluorocarbon

Kasunod nito, pinagtibay ang mga internasyonal na kasunduan na nag-oobliga sa mga kasaping bansa na bawasan ang paggamit ng mga CFC. Noon pang 1978, ipinakilala ng Estados Unidos ang pagbabawal sa paggamit ng CFC aerosol. Ngunit ang pagpapalawak ng iba pang mga aplikasyon ng CFC ay muling humantong sa pagtaas ng kanilang pandaigdigang produksyon. Ang paglipat ng industriya sa mga bagong teknolohiyang nagse-save ng ozone ay nauugnay sa malalaking gastos sa pananalapi. AT Kamakailang mga dekada ang iba, puro teknikal na paraan ng pagpasok ng mga aktibong ozone depleter sa stratosphere ay lumitaw din: mga pagsabog ng nuklear kapaligiran, mga emisyon mula sa supersonic na sasakyang panghimpapawid, paglulunsad ng rocket at mga sasakyang pangkalawakan magagamit muli. Posible, gayunpaman, na ang bahagi ng naobserbahang paghina ng ozone screen ng Earth ay nauugnay hindi sa gawa ng tao na mga emisyon, ngunit sa mga sekular na pagbabago-bago sa mga aerochemical na katangian ng atmospera at mga independiyenteng pagbabago ng klima.

Bibliographic na link

Fedorov A.Ya., Melentyeva T.A., Melentyeva M.A. MODELONG KEMIKAL NG POLUSYON SA LUPA // Moderno mataas na teknolohiya. - 2013. - Hindi. 2. - P. 107-109;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=31345 (petsa ng access: 04/06/2019). Dinadala namin sa iyong pansin ang mga journal na inilathala ng publishing house na "Academy of Natural History"

Chemistry- pang-eksperimentong agham tungkol sa pagbabago ng mga elemento ng kemikal at mga compound ng kemikal. Ayon sa kahulugan ng D. I. Mendeleev, ang kimika ay kasabay agham, at produksyon. Ang pangunahing gawain ng kimika ay upang makakuha ng mga sangkap na may ninanais na mga katangian at upang bumuo ng mga paraan upang makontrol ang mga katangian ng mga sangkap sa proseso ng kanilang pagbabago. Chemistry pag-aaral mga bono ng kemikal, energetics ng mga reaksiyong kemikal, reaktibiti ng mga sangkap, mga katangian ng mga catalyst, atbp.

Noong 1860, ang International Congress of Chemists ay ginanap sa Germany, kung saan ang mga siyentipiko ay dumating sa konklusyon na ang lahat ng mga sangkap ay binubuo ng mga molekula, ang mga molekula ay binubuo ng mga atomo, mga atomo at mga molekula ay tuluy-tuloy. thermal motion. kemikal na dumidikit sa pagitan ng mga atomo ay isinasagawa ng mga electron na matatagpuan sa panlabas na shell ng mga atomo. Tinawag sila mga electron ng valence.

Ang papel na ginagampanan ng pagmomodelo sa kimika ay napakataas, kaya ang teorya ng kemikal ay binubuo ng maraming modelo. Kabilang sa mga ito ang mga modelo na may napakalawak na hanay ng kakayahang magamit, na bumubuo sa batayan ng modernong agham ng kemikal. Kasama sa mga modelong ito ang: stoichiometric, atomic-molecular, geometric at electronic na modelo. Ang hitsura ng bawat isa sa kanila sa isang pagkakataon ay nagdulot ng isang rebolusyon sa mga pananaw ng mga chemist.

Stoichiometric na modelo tumutukoy sa paggamit mga pormula ng kemikal at mga equation. Ang stoichiometric equation ay nagbibigay ng tumpak na paglalarawan ng anumang reaksyon.

Modelo ng atomic-molecular ay nagpapakita ng parehong intramolecular at intermolecular rearrangements ng mga atoms. Ipinapakita ng modelong ito ang mga reaksiyong kemikal kung saan nangyayari ang muling pamamahagi ng mga atomo.

geometric na modelo tinutukoy ang istraktura ng mga pormula ng kemikal at ang geometry ng mga parameter ng molekular. Ginagawang posible ng modelong ito na spatially na kumatawan sa istraktura ng compound, upang maunawaan ang dahilan ng paglitaw ng mga isomer substance. Ang anumang pagbabagong kemikal ay isang tuluy-tuloy na paglipat mula sa isang geometric na pagsasaayos ng mga atomo patungo sa isa pa. Ang geometric na modelo ay teoryang klasiko ang istraktura ng mga molekula, dahil lahat ng mga atom ay may mga coordinate at trajectory ng paggalaw. Atomic-molecular at geometric na mga modelo ng bakal makapangyarihang paraan sistematisasyon ng malaking pang-eksperimentong materyal.

elektronikong modelo nagpapakita ng reaktibiti ng mga sangkap sa pamamagitan ng elektronikong istraktura ng mga molekula. Ang modelong ito ay nabibilang sa di-klasikal na kimika, dahil ang pag-uugali ng mga electron sa mga atomo ay sumusunod sa mga batas quantum physics. Ang mga reaksiyong kemikal na nagaganap sa ilalim ng ilang partikular na kundisyon: ang mga presyon at temperatura ay nabibilang sa klasikal na kimika, at ang mga reaksyong nagaganap na may partisipasyon ng mga catalyst, inhibitor at enzyme ay nabibilang sa quantum chemistry. Ang lahat ng mga modelong ito ay umakma sa isa't isa. Ang bawat kasunod na modelo ay gumagamit at nagdedetalye ng mga postulate ng nakaraang modelo.

Mga tanong para sa pagpipigil sa sarili

1. Ano ang agham ng kimika?

2. Anong kahulugan ang ibinigay ni Mendeleev sa kimika?

3. Ano ang pangunahing gawain kimika?

4. Ano ang pinag-aaralan ng kimika?

5. Saan naganap ang International Congress of Chemists noong 1860?

6. Ano ang inaprubahan ng mga kalahok ng International Congress of Chemists noong 1860?

7. Anong mga electron ang tinatawag na valence electron?

8. Anong mga modelo ang malawakang ginagamit sa kimika?

9. Ano ang tumutukoy sa stoichiometric na modelo?

10. Ano ang ipinapakita ng atomic-molecular model?

11. Ano ang tumutukoy sa geometric na modelo?

12. Ano ang ipinapakita ng electronic model?

Pisikal at kemikal na modelo ng mga proseso sa anode microdischarge

V.F. Borbat, O.A. Golovanova, A.M. Sizikov, Omsk Pambansang Unibersidad, Kagawaran ng Inorganic Chemistry

Ang mga layer ng oxide na nabuo sa mga anod na gawa sa aluminyo, titanium, tantalum at ilang iba pang mga metal sa panahon ng pagpasa agos ng kuryente sa pagitan ng mga electrodes na nahuhulog sa electrolyte, sa ilang mga kaso ay may mataas na proteksiyon at dielectric na mga katangian. Sa kasalukuyan, ang mga laboratoryo sa iba't ibang mga bansa ay nagsasagawa ng isang malaking halaga ng pananaliksik na naglalayong magtatag ng mga pagkakataon para sa pagpapabuti ng proteksiyon at elektrikal na mga katangian ng anode coatings, paghahanap para sa pinakamainam na komposisyon ng electrolyte, pagpapabuti ng proseso ng paggawa, at iba pa. Ang praktikal na karanasang naipon kamakailan sa paggamit ng plasma-electrolytic anode treatment upang lumikha ng mga protective coatings ay higit na nalampasan ang mga teoretikal na konsepto na magagamit sa lugar na ito.

Batay sa panitikan at aming pang-eksperimentong data, maaari kaming tumanggap ng isang pisikal na modelo ng isang anode microdischarge, ang pangunahing ideya kung saan ang isang anode microdischarge ay isang kumbinasyon ng isang spark breakdown ng barrier na bahagi ng oxide film at isang gas. discharge sa gas-plasma bubble na lumitaw pagkatapos ng pagkasira. Isaalang-alang ang sulat ng iminungkahing modelo pang-eksperimentong resulta isinasaalang-alang ang pagkakasunud-sunod ng mga proseso.

Oksihenasyon. Sa panahon ng oksihenasyon (sa isang pare-parehong boltahe sa mga electrodes), ang mga layer hanggang sa daan-daang microns ang kapal ay nabuo. Kasabay ng pagbuo ng mga bagong layer ng oxide, nagaganap din ang proseso ng kanilang pagkatunaw. Ang isang bilang ng mga pag-aaral ay nagpakita na sa pre-spark na panahon ng paglago ng oxide film, ang mga electrolyte anion, tulad ng mga sulfate ions, ay kasama sa dami ng oxide. Sa mga porous na pelikula, lumilitaw ang mga anion sa anodic oxide dahil sa mekanikal na "pag-embed" ng mga bahagi ng solusyon. Ang nilalaman ng mga anion na kasama sa oksido ay tinutukoy ng kanilang kakayahang ma-adsorbed sa ibabaw ng sediment o kahit na bumuo ng mga compound ng nonstoichiometric na komposisyon.

Kapag pinag-aaralan ang phase at elemental na komposisyon ng mga coatings na nakuha ng plasma-electrolytic treatment, natagpuan na sa pamamaraang ito ng pagkuha ng mga coatings, ang mga sulfate ions ay ipinakilala sa pelikula. Bukod dito, ang uri ng mga registerogram ay nagbibigay ng mga batayan upang ipagpalagay na ang "kita" ng mga bahagi ng electrolyte ay nangyayari sa mga lugar kung saan nagaganap ang mga anodic microdischarge sa oras ng kanilang "pagpapagaling", samakatuwid, ang pamamahagi ng mga bahagi ng electrolyte sa ibabaw ng pelikula ay hindi pare-pareho at naiiba. mula sa pamamahagi sa mga pelikulang nakuha sa pamamagitan ng conventional anodizing.

Ang breakdown ay isang kumplikadong probabilistic na proseso na maaaring mangyari sa isang partikular na punto sa isang dielectric sa isang medyo malawak na hanay ng mga boltahe at oras. Ang pinakamahalagang proseso para sa simula ng pagkasira ay isang pagbabago sa singil sa espasyo malapit sa cathode (electrolyte solution) at isang pagtaas sa dami ng iniksyon ng mga electron sa conduction band ng dielectric film. Ang mga prosesong ito ay nakakatulong sa pagbuo ng pagkasira. Ang simula ng pagkasira ay nauugnay sa pagbuo ng mga pag-avalanch ng elektron. Malamang na ang mga antas ng karumihan sa oksido ay maaaring pagmulan ng mga pangunahing ion. Ang ganitong mekanismo ay nagmumungkahi ng isang espesyal na papel para sa mga bahagi ng electrolyte na ipinakilala sa oksido, pangunahin ang mga anion. Iyon ang dahilan kung bakit ang posibilidad ng pagkuha ng anodic spark coatings ay higit na tinutukoy ng komposisyon ng solusyon. Ang mga electron na pumapasok sa conduction band at pinabilis ng field ay nakakakuha ng sapat na enerhiya upang maging sanhi ng epekto ng ionization ng mga atomo sa oxide. Ang huli ay humahantong sa paglitaw ng mga avalanches, na, na umaabot sa ibabaw ng metal, ay bumubuo ng mga channel ng pagkasira. Pag-iral linear dependence Ang pagkakaiba sa pagitan ng breakdown boltahe at ang kapal ay nagpapahiwatig ng pagkakapareho ng field sa panahon ng pagkasira at ang elektrikal na katangian ng pagkasira.

Ang pagkasira ng oxide film - kapag nalantad sa anodic microdischarges sa mga solusyon sa sulfuric acid, ang pagkilos ng pinabilis electric field ang mga electron ay malalantad sa mga molekula ng tubig at sulfuric acid. Ang data sa ionization ng mga solusyong ito ay makukuha sa panitikan. Batay sa kanila, ang pinaka-malamang na mga ion sa plasma ng mga microdischarge ay malamang na mga ion na may pinakamababang potensyal na hitsura, i.e. Dapat asahan ang H2O+ para sa mga molekula ng tubig, H2SO4+ para sa sulfuric acid, at mas malamang na HSO4+.

Kaya, ang mga proseso ng ionization at dissociative attachment ng mga electron ay nagbibigay ng mga sumusunod na ion kapag ang mga microdischarge ay inilapat sa mga solusyon sa sulfuric acid (mga reaksyon 1-5). e + H2O  H2O+ + 2e (1), e + H2SO4  H2SO4+ + 2e (2), o HSO4 + H+ + 2e (3), e + H2O  OH + H- (4), e + H2SO4  H + HSO4- (5).

Ang mga positibo at negatibong ion na nabuo ng mga reaksyong ito ay may dalawang magkaibang paraan ng kanilang mga pagbabago: 1) neutralisasyon ng mga singil; 2) mga reaksyon ng ion-molecular. Ang mga radikal na nabuo bilang isang resulta ng paghihiwalay ng mga nasasabik na particle at sa pamamagitan ng mga reaksyon ng ion-molecular ay pumapasok sa mga reaksyon ng abstraction ng H atom mula sa mga molekula sa bubble ng gas at sa reaksyon ng recombination.

Matapos ang pagbuo ng mga radical, ang mga reaksyon ng abstraction ng H atom ay nagaganap: H(OH, HSO4) + H2SO4  H2(H2O, H2SO4) + HSO4 (6), H(HSO3) + H2O  H2(H2SO3) + OH (7) at ang mga reaksyon ng recombination ng mga radical : HSO4 + OH  H2SO4 (8), HSO4 + HSO4  H2S2O8 (9), OH + OH  H2O2 (10), H + HSO4  H2SO4 (11).

Ang pagbuo ng sulfur dioxide ay posible bilang resulta ng interaksyon ng mga molekula ng sulfuric acid na nasasabik ng microdischarge plasma sa mga kalapit na molekula: H2SO4* + H2SO4  H2SO3 + H2SO5 (12), o posible rin ang mekanismo: H2SO4*  H2SO3 + O (13). Ang nagresultang H2SO3 at H2SO5 dahil sa mataas na temperatura sa microdischarge zone ay thermally dissociate ayon sa mga equation:

H2SO3  H2O + SO2 (14), 2H2SO5  2H2SO4 + 0.5 O2 (15).

Ang ilan sa mga radical ay lumampas sa microdischarge gas bubble sa likidong nakapalibot dito, kung saan sila ay pumapasok sa recombination reactions sa isa't isa at tumutugon sa mga bahagi ng electrolyte. Ang ani ng mga produkto bilang resulta ng mga prosesong nagaganap sa malapit-bubble layer ng electrolyte ay depende sa konsentrasyon ng sulfuric acid (i.e., sa proporsyon ng mga ion na naroroon sa mga solusyon ng sulfuric acid ng iba't ibang konsentrasyon).

Ayon sa iminungkahing mekanismo ng mga pagbabagong kemikal ng sulfuric acid, na may pagtaas sa konsentrasyon nito sa isang solusyon, kung hindi man, na may pagtaas sa konsentrasyon nito sa isang microdischarge gas bubble, isang pagtaas sa bilang ng direktang ionized at nasasabik ng electron impact sulfuric magaganap ang mga molekula ng acid. Dahil, dahil sa mababang ionization sa mga electron energies na karaniwan para sa isang paglabas ng gas, ang mga pagbabagong kemikal ng mga sangkap ay isinasagawa pangunahin sa pamamagitan ng mga nasasabik na estado, kung gayon sa kaso ng pagkakalantad sa mga microdischarge na may pagtaas sa konsentrasyon ng sulfuric acid, dapat asahan ng isang tao ang pagtaas sa ani ng mga produkto kung saan ang mga nasasabik na particle ay ang pasimula.

Sa pagtaas ng konsentrasyon ng sulfuric acid (higit sa 14M), ang proporsyon ng mga molekula ng sulfuric acid sa bula ng gas-plasma ay tumataas, ayon sa pagkakabanggit, ang agnas ng natunaw na sangkap ay nangyayari dahil sa direktang aksyon mga microdischarge ng plasma. Para sa mga solusyon ng sulfuric acid na mas mababa sa 14 M, ang conversion ng solute ay nangyayari pangunahin dahil sa pagkilos ng plasma sa solvent - isang hindi direktang aksyon. Pinapataas nito ang posibilidad ng mga reaksyon 9,10,11,13 na humahantong sa pagbuo ng matatag mga produktong molekular: mga compound ng sulfur dioxide at peroxide.

"Pagpapagaling" ng butas ng butas - ang karagdagang pagpapalawak ng pagbuo ng plasma sa halip ay mabilis na humahantong sa isang makabuluhang pagbaba sa temperatura ng huli at, bilang kinahinatnan, sa isang pagbawas sa konsentrasyon ng mga carrier ng discharge, kasalukuyang pagkagambala at mabilis na paglamig ng channel . Ang paglaho ng bula ng gas-plasma ay magaganap pagkatapos mapatay ang paglabas ng gas dito. Ito ay kilala na ang gas discharge ay papatayin kapag ang kasalukuyang density nito ay bumaba sa ibaba ng minimum na pinapayagang antas para sa self-sustaining ng discharge. Sa kaso ng mga microdischarge, ang mga dahilan para sa pagbaba sa kasalukuyang density ng isang paglabas ng gas ay maaaring: 1) pag-ubos ng malapit-bubble layer ng electrolyte na may kasalukuyang mga carrier sa paglipas ng panahon, dahil sa kung saan ang electrolyte ay nagiging hindi makapagbigay ng pinahihintulutan ang pinakamababang kasalukuyang density para sa self-sustaining ng discharge, at ang paglabas ng gas ay namatay; 2) isang pagtaas sa laki ng microdischarge bubble dahil sa pagsingaw ng likidong nakapalibot dito; 3) pagtunaw o "pagpapagaling" (sa pamamagitan ng anodizing sa gas plasma) ng breakdown channel sa barrier na bahagi ng oxide film. Ang bunganga na nabuo sa unang pagkasira ay karaniwang umaabot sa ibabaw ng metal. Sa puntong ito, ang kasalukuyang density ay nagiging maximum dahil sa medyo mababang paglaban ng electrolyte sa bunganga, na nagsisiguro mabilis na hitsura oxide film (isang produkto ng plasma-chemical reaction na MexOy). Mayroong isang "pagpapagaling" ng breakdown site, ang kapal ng oxide film ay tumataas, at higit sa lahat sa lalim ng materyal na substrate.

Kaya, batay sa mga resulta ng data ng eksperimento at panitikan, ang mekanismo ng epekto ng anode microdischarge sa mga solusyon sa sulfuric acid ay iminungkahi, na kinabibilangan ng mga sumusunod na yugto:

Ang pagbuo ng nasasabik at ionized na mga molekula sa microdischarge bubble dahil sa paglabas ng gas na dumadaloy dito;

Ang kurso ng mga reaksyon sa pagbuo ng mga radical at molekular na produkto, ang mga reaksyon kung saan sa bawat isa at sa mga panimulang materyales ay nagbibigay ng karamihan sa mga huling produkto;

Pag-alis ng pagsasabog ng mga nagresultang radical at iba pang mga particle sa labas ng bula ng gas, ang mga reaksyon nito ay humahantong sa mga panghuling produkto ng molekular sa malapit-bubble layer ng electrolyte.

Bibliograpiya

Bakovets V.V., Polyakov O.V., Dolgovesova I.P. Plasma-electrolytic anode na paggamot ng mga metal // Novosibirsk: Nauka, 1991. P.63-68.

Nagatant T.,Yashinara S.T. Mga pag-aaral sa pamamahagi ng fragment ion at ang kanilang reaksyon sa pamamagitan ng isang charge spectrometer // J. Bull. chem. soc. Jap., 1973. V.46. 5. P.1450-1454.

Mann M., Hastrulid A., Tate J. Ionization at dissociation ng water vapor at ammonia sa pamamagitan ng electron impact // J. Phys. Sinabi ni Rev. 1980. V.58. P.340-347.

Ivanov Yu.A., Polak L.S. Pamamahagi ng enerhiya ng mga electron sa mababang temperatura na plasma // Plasma Chemistry, Moscow: Atomizdat, 1975. Isyu. 2. C.161-198.

Para sa paghahanda ng gawaing ito, mga materyales mula sa site http://www.omsu.omskreg.ru/