Скачать презентацию Теоретические основы современных технологий Ирина Владимировна Рукавишникова И-410 Скачать презентацию Теоретические основы современных технологий Ирина Владимировна Рукавишникова И-410

Теоретические основы современных технологий1.pptx

  • Количество слайдов: 55

Теоретические основы современных технологий Ирина Владимировна Рукавишникова И-410, rukirina@mail. ru Телефон кафедры: 375 -95 Теоретические основы современных технологий Ирина Владимировна Рукавишникова И-410, rukirina@mail. ru Телефон кафедры: 375 -95 -51

Фрагмент технологической карты (БРС) 1. Лекции: коэффициент значимости совокупных результатов лекционных занятий – k Фрагмент технологической карты (БРС) 1. Лекции: коэффициент значимости совокупных результатов лекционных занятий – k лек 0. 5 Текущая аттестация на лекциях (перечислить возможные контрольнооценочные мероприятия во время лекций, в том числе, связанные с самостоятельной работой студентов – СРС) Сроки – семестр, учебная неделя Максимальная оценка в баллах Посещение лекций (8) 1 сем. (1 -8 нед. ) 56 Активность на лекциях (использование терминологии, умение задавать вопросы, формулировать и обосновывать свою точку зрения) 1 сем. (1 -8 нед. ) 32 СРС: подготовка к лекционным занятиям (изучение учебной литературы, составление лит. обзора источников, предварительное изучение материала предлагаемых презентаций) 1 сем. (1 -8 нед. ) 12 Весовой коэффициент значимости результатов текущей аттестации по лекциям – k тек. лек. - 0. 5 Промежуточная аттестация по лекциям – зачет Весовой коэффициент значимости результатов промежуточной аттестации по лекциям – k пром. лек – 0. 5 2. Практические/семинарские занятия: коэффициент значимости совокупных результатов практических/семинарских занятий – k прак. 0. 5 Текущая аттестация на практических/семинарских занятиях (перечислить возможные контрольно-оценочные мероприятия во время практических/семинарских занятий, в том числе, связанные с самостоятельной работой студентов – СРС) Сроки – семестр, учебная неделя Максимальная оценка в баллах Посещение практических /семинарских занятий (8) 1 сем (10 -18) 8 Выполнение практических заданий на занятиях (8) 1 сем (10 -18) 16 Активность на занятиях (8) 1 сем (10 -18) 8 СРС - Выполнение контрольной работы 1 1 сем 11 нед 10 СРС - Выполнение контрольной работы 2 1 сем 14 нед. 10 СРС - Выполнение домашнего задания 1 1 сем 12 нед 16 СРС - Выполнение домашнего задания 2 1 сем 15 нед 16 СРС - реферат 1 сем 16 нед 16

Современные (новые) перспективные технологии O Представляют собой новейшие достижения и инновации в начале XXI Современные (новые) перспективные технологии O Представляют собой новейшие достижения и инновации в начале XXI века в различных областях техники. O Являются полем деятельности для деловой конкуренции

Энергетика O Управляемый термоядерный синтез O Альтернативная и возобновляемая • • O O O Энергетика O Управляемый термоядерный синтез O Альтернативная и возобновляемая • • O O O энергетика: Геотермальная энергетика Биотопливо Водородная энергетика Приливная энергетика и т. д. Беспроводная передача электричества Нанопроводниковый аккумулятор Органические солнечные батареи

Транспорт O Электромобиль O Автоматический транспорт (наземный, воздушный, индивидуальный, общественный) O Новые типы двигателей Транспорт O Электромобиль O Автоматический транспорт (наземный, воздушный, индивидуальный, общественный) O Новые типы двигателей (переохлажденный реактивный двигатель, гиперзвуковой двигатель) O Полеты в космос без ракет

Информационные технологии O Искусственный интеллект O Мобильная связь 4 G O Машинное зрение O Информационные технологии O Искусственный интеллект O Мобильная связь 4 G O Машинное зрение O Оптический компьютер, квантовый компьютер O Безэкранный дисплей O 3 D - принтер

Биотехнология O Генетическая инженерия O Искусственный фотосинтез O Синтетическая биология O Лекарства от старения Биотехнология O Генетическая инженерия O Искусственный фотосинтез O Синтетическая биология O Лекарства от старения O Имплантанты и протезирование O Безэкранный дисплей O 3 D - принтер

Робототехника O Групповая робототехника O Нанороботы O Экзоскелет O Микроэлектромеханические системы Робототехника O Групповая робототехника O Нанороботы O Экзоскелет O Микроэлектромеханические системы

Создание новых материалов O Высокотемпературная сверхпроводимость O Углеродные нанотрубки O Самовосстанавливающиеся материалы O Программируемая Создание новых материалов O Высокотемпературная сверхпроводимость O Углеродные нанотрубки O Самовосстанавливающиеся материалы O Программируемая материя

Современные технологии в металлургии O Мини- и микрометаллургия O «Белая» металлургия O Получение стали Современные технологии в металлургии O Мини- и микрометаллургия O «Белая» металлургия O Получение стали в электрических печах

Современные технологии в строительстве O Бионическая архитектура O Использование инновационных материалов O Крупноблочное строительство. Современные технологии в строительстве O Бионическая архитектура O Использование инновационных материалов O Крупноблочное строительство. O Монолитное строительство O Умный дом

Учебники O 1. Н. Л. Глинка. Общая химия O 2. Э. Н. Рэмсден. Начала Учебники O 1. Н. Л. Глинка. Общая химия O 2. Э. Н. Рэмсден. Начала современной химии O 3. Г. П. Хомченко. Пособие по химии для поступающих в ВУЗы. O Г. С. Ландсберг. Элементарный учебник физики в 3 -х томах O http: //elementy. ru/ - Популярный сайт о фундаментальной науке.

Теоретические основы современных технологий Элементы общей химии Теоретические основы современных технологий Элементы общей химии

Основные химические теории O Атомно-молекулярное учение O Закон сохранения массы и энергии O Периодический Основные химические теории O Атомно-молекулярное учение O Закон сохранения массы и энергии O Периодический закон Д. И. Менделеева O Теория химического строения органических веществ Бутлерова

Атомномолекулярное учение Атомномолекулярное учение

Этапы развития атомно-молекулярного учения O 1741 год – «Элементы математической химии» М. В. Ломоносова Этапы развития атомно-молекулярного учения O 1741 год – «Элементы математической химии» М. В. Ломоносова Сформулированы основные положения корпускулярной теории строения вещества.

Положения корпускулярной теории Ломоносова O Все вещества состоят из мельчайших физически неделимых частичек, обладающих Положения корпускулярной теории Ломоносова O Все вещества состоят из мельчайших физически неделимых частичек, обладающих способностью взаимного сцепления O Существуют два вида частиц Более крупные частицы – корпускулы (молекулы) Более мелкие – элементы (атомы)

Современные определения O Атом – наименьшая частица элемента, обладающая его химическими свойствами O Молекула Современные определения O Атом – наименьшая частица элемента, обладающая его химическими свойствами O Молекула – наименьшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами O Химический элемент – вид атомов, характеризующий определенной совокупностью свойств (заряд ядра)

Атомистическая теория Дальтона (начало XIX в. ) O Джон Дальтон правильнее Долтон (Dalton) (1766 Атомистическая теория Дальтона (начало XIX в. ) O Джон Дальтон правильнее Долтон (Dalton) (1766 -1844)

Основные положения атомистики Дальтона O Различие элементов объясняется тем, что они состоят из разных Основные положения атомистики Дальтона O Различие элементов объясняется тем, что они состоят из разных атомов, характеризующихся определенным весом (атомным весов). O Атомы одного элемента тождественны между собой. O Вес соединения равен сумме весов входящих в него атомов

Таблица атомных весов Таблица атомных весов

Современные понятия O Атомная единица массы – 1/12 часть массы изотопа углерода 12 С. Современные понятия O Атомная единица массы – 1/12 часть массы изотопа углерода 12 С. O Атомная масса – масса атома, выраженная в атомных единицах массы O Молекулярная масса – масса молекулы, выраженная в атомных единицах масса IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) 1961

O Атомная едини ца ма ссы (обозначение а. е. м. ), она же дальто O Атомная едини ца ма ссы (обозначение а. е. м. ), она же дальто н (обозначение Da), она же углеродная единица — внесистемная единица массы, применяемая для масс молекул, атомов, атомных ядер и элементарных частиц. Атомная единица массы выражается через массу нуклида углерода 12 С и равна 1/12 массы этого нуклида. O Официально рекомендованными являются англоязычные термины atomic mass unit (a. m. u. ) и более точный — unified atomic mass unit (u. a. m. u. ) (универсальная атомная единица массы). O В 1997 году во 2 -м издании справочника терминов ИЮПАК установлено численное значение а. е. м. : 1 а. е. м. = 1, 660 540 2(10)· 10− 27 кг = 1, 660 540 2(10)· 10− 24 г O 1 а. е. м. , выраженная в граммах, численно равна обратному числу Авогадро, то есть 1/NA, выраженному в моль− 1. O Молярная масса данного элемента, выраженная в граммах на моль, численно совпадает с массой молекулы этого элемента, выраженной в а. е. м.

Стехиометрические законы* как часть атомно-молекулярного учения 1. Закон постоянства состава 2. Закон кратных отношений Стехиометрические законы* как часть атомно-молекулярного учения 1. Закон постоянства состава 2. Закон кратных отношений *Стехиометрия (от др. -греч. στοιχεῖον «элемент» + μετρέω «измерять» ) — раздел химии о соотношениях реагентов в химических реакциях

Закон постоянства состава O Жозеф Луи Пруст, 1799 Соотношения между массами элементов, входящих в Закон постоянства состава O Жозеф Луи Пруст, 1799 Соотношения между массами элементов, входящих в состав данного соединения постоянны и не зависят от способов получения этого соединения

Закон кратных отношений O Джон Дальтон (1803) Если два элемента образуют друг с другом Закон кратных отношений O Джон Дальтон (1803) Если два элемента образуют друг с другом несколько соединений, то массы одного из элементов, приходящиеся в этих соединениях на одну и ту же массу другого, относятся между собой как небольшие целые числа 1. Углекислый газ m (C) / m (01) = 12/32 2. Угарный газ m (C) / m (02) = 12/16 m (O 1)/m (O 2) =32/16=2/1

Современное состояние стехиометрических законов O Закон постоянства состава Соотношения между массами элементов, входящих в Современное состояние стехиометрических законов O Закон постоянства состава Соотношения между массами элементов, входящих в состав соединения постоянны при условии постоянства изотопного* состава. Тяжелая вода (D 2 O) содержит 20% водорода по массе, обычная (H 2 O) – 11 %/ Изотопы – атомы одного элемента, отличающиеся атомной массой из-за разного количества нейтронов в ядре.

Соединения переменного состава O Начало XX века Н. С. Курнаков - открыл сплавы переменного Соединения переменного состава O Начало XX века Н. С. Курнаков - открыл сплавы переменного состава Tl. Bi 1, 24 -1. 82 Переменным составом могут обладать оксиды, сульфиды, карбида, нитриды Соединения переменного состава – бертоллиды. Соединения постоянного состава - дальтониды

Клод Луи Бертолле Полагал, что все соединения имеют переменный состав Клод Луи Бертолле Полагал, что все соединения имеют переменный состав

Периодический закон Д. И. Менделеева (1869) Периодический закон Д. И. Менделеева (1869)

Д. И. Менделеев 1834 -1907 Д. И. Менделеев 1834 -1907

Формулировка Менделеева «свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, а потому Формулировка Менделеева «свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса» . [1]

Попытки систематизации элементов Попытки систематизации элементов

Триады Дёберейнера, 1829 Li Ca P S F Na Sr As Se Br K Триады Дёберейнера, 1829 Li Ca P S F Na Sr As Se Br K Ba Sb Te I Сходные элементы можно объединить в группы. Атомный вес среднего близок к полусумме атомных весов крайних элементов триады. Закон триад явно указывал на наличие взаимосвязи между атомной массой и свойствами элементов и их соединений. Недостаток - искусственное ограничение совокупностей сходных элементов лишь тройственными союзами. Неудача при попытке выделить триаду из 4 сходных элементов P, As, Sb, Bi.

Александр Эмиль Бегуйе де Шанкуртуа Расположил все известные в то время химические элементы в Александр Эмиль Бегуйе де Шанкуртуа Расположил все известные в то время химические элементы в единой последовательности возрастания их атомных масс. Полученный ряд нанес на поверхность цилиндра по линии, исходящей из его основания под углом 45° к плоскости основания (т. н. земная спираль). При развертывании поверхности цилиндра оказывалось, что на вертикальных линиях, параллельных оси цилиндра, находились химические элементы со сходными свойствами. На одну вертикаль попадали: литий, натрий, калий; бериллий, магний, кальций; кислород, сера, селен, теллур и т. д. Недостатком спирали де Шанкуртуа было то обстоятельство, что на одной линии с близкими по своей химической природе элементами оказывались при этом и элементы совсем иного химического поведения. В группу щелочных металлов попадал марганец, в группу кислорода и серы — ничего общего с ними не имеющий титан.

Спираль де Шанкартуа Спираль де Шанкартуа

Джон Ньюлендс Расположил элементы в порядке возрастания их атомных масс. Заметил, что сходство в Джон Ньюлендс Расположил элементы в порядке возрастания их атомных масс. Заметил, что сходство в свойствах проявляется между каждым восьмым элементом. Найденную закономерность Ньюлендс назвал законом октав по аналогии с семью интервалами музыкальной гаммы. В своей таблице он располагал химические элементы в вертикальные группы по семь элементов в каждой и при этом обнаружил, что (при небольшом изменении порядка некоторых элементов) сходные по химическим свойствам элементы оказываются на одной горизонтальной линии. Ньюлендс присвоил химическим элементам порядковый номер и заметил систематическое соотношение между этим порядком и физико-химическими свойствами элементов.

Закон октав Ньюлендса Закон октав Ньюлендса

Таблица Ньюлендса Таблица Ньюлендса

Юлиас Лотар Мейер 1830 -1895 Юлиас Лотар Мейер 1830 -1895

Таблица Мейера, 1864 28 элементов в порядке возрастания атомных масс размещены в 6 столбцах Таблица Мейера, 1864 28 элементов в порядке возрастания атомных масс размещены в 6 столбцах согласно валентностям*. Валентность Валентность IV III II I I II Li Be ~16 I ряд Разность масс II ряд C N O F Na Mg ~16 III ряд Si P S Cl K Ca ~45 As Se Br Rb Sr ~45 Te I Cs Ba ~90 IV ряд Sn Sb VI ряд Pb Bi Tl ~90 Вале нтность (от лат. valēns «имеющий силу» ) — способность атомов химических элементов образовывать определённое число химических связей с атомами других элементов.

Таблица Майера, 1870 • «Природа элементов как функция их атомного веса» Сходные элементы располагаются Таблица Майера, 1870 • «Природа элементов как функция их атомного веса» Сходные элементы располагаются в горизонтальных рядах; • Некоторые ячейки таблицы оставлены незаполненными. I II B III IV V VI Al C Si N P O S F Ti V Cr Zr As Se K Be Mg Ca Nb Mo Br Mn Fe Co Ni Na VIII IX In(? ) Cl Li VII Cu Zn Tl Sn Pb Sb Те Sr W I Ru Rh Pd Rb Ta Ag Cd Os Ir Pt Cs Ba Au Hg Bi

üВ 1882 году Лондонское королевское общество присудило золотые медали Дэви совместно Менделееву и Мейеру üВ 1882 году Лондонское королевское общество присудило золотые медали Дэви совместно Менделееву и Мейеру с формулировкой «За открытие периодических соотношений атомных весов» . üВ зарубежной литературе Л. Мейер обычно рассматривается как один из авторов системы периодической химических элементов

Периодическая система Менделеева, 1871 Периодическая система Менделеева, 1871

Короткий вариант Короткий вариант

Длинный вариант Длинный вариант

Развитие учения о периодичности в XX веке Развитие учения о периодичности в XX веке

Открытие электрона, 1897, Джозеф Джон Томсон O Изучал отклонения катодных лучей в электрических и Открытие электрона, 1897, Джозеф Джон Томсон O Изучал отклонения катодных лучей в электрических и магнитных полях. O Доказал, что все частицы, образующие катодные лучи, тождественны другу и входят в состав вещества. O Гипотезу о существовании материи в состоянии ещё более тонкого дробления, чем атомы За это открытие Томсон в 1906 году получил Нобелевскую премию по физике.

Планетарная модель атома Резерфорда, 1911 O Атом состоит из ядра, находящегося в центре, и Планетарная модель атома Резерфорда, 1911 O Атом состоит из ядра, находящегося в центре, и электронов, вращающихся по орбитам вокруг ядра.

Антониус Ван ден Брук , 1911 O Порядковый номер элемента в периодической таблице равен Антониус Ван ден Брук , 1911 O Порядковый номер элемента в периодической таблице равен числу электронов в атоме и, следовательно, положительному заряду ядра атома. O Протонно-электронная модель строения атомных ядер. Согласно этой модели ядро состоит из протонов и особых, ядерных электронов – последние испускаются ядрами радиоактивных элементов в качестве бета-лучей.

Закон Генри Мозли, 1913 O Связывает частоту спектральных линий характеристического излучения атома с его Закон Генри Мозли, 1913 O Связывает частоту спектральных линий характеристического излучения атома с его порядковым номером. O Закон Мозли явился экспериментальным доказательством правильности размещения элементов в периодической системе элементов Д. И. Менделеева и содействовал выяснению физического смысла.

Открытие протона O 1913 – предположение Резерфорда, что одной из частиц , входящих в Открытие протона O 1913 – предположение Резерфорда, что одной из частиц , входящих в ядро атома любого химического элемента должно быть ядро атома водорода, т. к. массы атомов химических элементов превышают массу атома водорода в целое число раз. O Опыт по исследованию взаимодействия альфа -частиц с ядрами атома азота. В результате взаимодействия из ядра атома азота вылетала частица, которую Резерфорд назвал протоном и предположил, что это ядро атома водорода.

Открытие нейтрона O Существование нейтрона предсказано Резерфордом в 1913 году. O Нейтрон открыт Джеймсом Открытие нейтрона O Существование нейтрона предсказано Резерфордом в 1913 году. O Нейтрон открыт Джеймсом Чэдвиком в 1932 при облучении бериллиевой мишени потоком альфа-частиц (Нобелевская премия, 1935)

Современная формулировка периодического закона O Свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых Современная формулировка периодического закона O Свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых ими простых веществ и соединений находятся в периодической зависимости от величины зарядов ядер их атомов.

Формальная теория периодической системы O 1921 -1923 Нильс Бор – основы формальной теории. O Формальная теория периодической системы O 1921 -1923 Нильс Бор – основы формальной теории. O Причина периодичности свойств элементов - периодическое повторение строения внешнего электронного уровня атома.