Материал для рефератов по химии

Главная

страница 1

страница 2

страница 3

страница 4

страница 5

страница 6

страница 7

страница 8

страница 9

страница 10

страница 11

страница 12

страница 13

страница 14

страница 15

страница 16

страница 17

страница 18

страница 19

страница 20

страница 21

страница 22

страница 23

страница 24

страница 25

страница 26

страница 27

страница 28

страница 29

страница 30

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В ХИМИИ

Подавляющее большинство сведений о веще­ствах, их свойствах и химических превраще­ниях получено с помощью химических или физико-химических экспериментов. Поэтому основным методом, применяемым химиками, следует считать химический экспери­мент.

Традиции экспериментальной химии складывались веками. Еще тогда, когда хи­мия не была точной наукой, в древние време­на и в эпоху средневековья, ученые и ремес­ленники, иногда случайно, а иногда и целена­правленно открывали способы получения и очистки многих веществ, находивших при­менение в хозяйственной деятельности: ме­таллов, кислот, щелочей, красителей и т.д. Накоплению таких сведений немало способ­ствовали алхимики (см. Алхимия).

Благодаря этому уже к началу XIX в. хими­ки хорошо владели основами эксперимен­тального искусства, в особенности методами очистки всевозможных жидкостей и твердых веществ, что позволило им совершить нема­ло важнейших открытий. И все же наукой в современном смысле этого слова, точной наукой химия стала только в XIX в., когда был открыт закон кратных легковые автомобили автоэмали автошкола auto автосайты auto продажа автомобилей автохимия легковые автомобили шины, покрышки вождение грузовые автомобили отношений и на­чалась     разработка    атомно-молекулярного учения. С этого времени химический экспери­мент стал включать в себя не только изуче­ние превращений веществ и способов их вы­делений, но и измерения различных количе­ственных характеристик.

Современный химический эксперимент включает множество разнообразных измере­ний. Изменились и оборудование для поста­новки опытов, химическая посуда. В совре­менной лаборатории не встретишь само­дельных реторт-на смену им пришло стан­дартное стеклянное оборудование, произво­димое промышленностью и приспособленное специально для выполнения той или иной хи­мической процедуры. Стали стандартными и приемы работы, которые в наше время уже не приходится каждому химику изобретать заново. Описание наилучших из них, прове­ренных многолетним опытом, можно найти в учебниках и руководствах.

Методы изучения вещества сделались не только универсальными, но и гораздо более разнообразными. Все ббльшую роль в работе химика играют физические и физико-хи­мические методы исследования, предназ­наченные для выделения и очистки соедине­ний, а также для установления их состава и строения.

Классическая техника очистки веществ от­личалась чрезвычайной трудоемкостью. автошкола прицепы, полуприцепы автосалоны японские автомобили автомобили Грузовики автозвук автоспорт Авто-мото техника авто доски автозвук прицепы, полуприцепы avto автосалоны Грузовики грузовые автомобили автоспорт автобусы Из­вестны случаи, когда химики тратили на вы­деление индивидуального соединения из сме­си годы труда. Так, соли редкоземельных элементов удавалось выделить в чистом виде лишь после тысяч и десятков тысяч дробных кристаллизации. Но и после этого чистоту ве­щества далеко не всегда можно было гаран­тировать.

Современные методы хроматографии по­зволяют быстро отделить вещество от при-' месей (препаративная хроматография) и про­верить его химическую индивидуальность (аналитическая хроматография). Кроме того, для очистки веществ широко применяются классические, но сильно усовершенство­ванные приемы перегонки, экстракции и кри­сталлизации, а также такие эффективные со­временные методы, как электрофорез, зонная плавка и т.д.

Задача, встающая перед химиком-синтети­ком после выделения чистого вещества,-уста­новить состав и строение его молекул-отно­сится в значительной мере к аналитической химии. При традиционной технике рабрты она также была весьма трудоемкой. Практи­чески в качестве единственного метода изме­рения применялся до этого элементный анализ, который позволяет установить про­стейшую формулу соединения. Для определения истинной молекулярной, а также струк­турной формулы нередко приходилось изу­чать реакции вещества с различными реаген­тами; выделять в индивидуальном виде про­дукты этих реакций, в свою очередь устана­вливая их строение. И так далее-пока на основании этих превращений строение не­известного вещества не становилось оче­видным. Поэтому установление структурной формулы сложного органического соедине­ния нередко отнимало очень много времени, причем полноценной считалась такая работа, которая завершалась встречным синтезом— получением нового вещества в соответствии с установленной для него формулой.

Этот классический метод был чрезвычайно полезен для развития химии в целом. В наше время он применяется редко. Как правило, выделенное неизвестное вещество после эле­ментного анализа подвергают исследованию с помощью масс-спектрометрии, спектраль­ного анализа в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах, а также ядерно­го магнитного резонанса. Для обоснованного вывода структурной формулы требуется при­менение целого комплекса методов, причем их данные обычно дополняют друг друга. Но в ряде случаев однозначного результата обычные методы не дают, и приходится при­бегать к прямым методам установления структуры, например к рентгеноструктурному анализу.

Физико-химические методы находят приме­нение не только в синтетической химии. Не меньшее значение они имеют и при изучении кинетики химических реакций, а также их ме­ханизмов. Основная задача любого опыта по изучению скорости реакции-точное измере­ние изменяющейся во времени, и притом обычно очень небольшой, концентрации ре­агирующего вещества. Для решения этой за­дачи автозапчасти Транспорт автосайты аукционы автомобили автосайты автозапчасти автоэмали японские автомобили шины, покрышки шины, покрышки автоспорт в зависимости от природы вещества, можно использовать и хроматографические методы, и различные виды спектрального анализа, и методы электрохимии (см. Анали­тическая химия).

Совершенство техники достигло такого вы­сокого уровня, что стало возможным точное определение скорости даже «мгновенных», как полагали раньше, реакций, например образования молекул воды из катионов водо­рода Н ⁺ и анионов ОН ~. При начальной концентрации обоих ионов, равной 1 моль/л. время этой реакции составляет несколько стомиллиардных долей секунды.

Физико-химические методы исследования специально приспосабливают и для обнару­жения короткоживущих промежуточных ча­стиц, образующихся в ходе химических реакций. Для этого приборы снабжают либо быстродействующими регистрирующими устройствами, либо приставками, обеспечи­вающими работу при очень низких темпера­турах. Такими способами успешно фикси­руют спектры частиц, продолжительность жизни которых при обычных условиях изме­ряется тысячными долями секунды, например свободных радикалов.

Кроме экспериментальных методов в со­временной химии широко применяются рас­четы. Так, термодинамический расчет реаги­рующей смеси веществ позволяет точно предсказать ее равновесный состав (см. Рав­новесие химическое).

Расчеты молекул на основе квантовой ме­ханики и квантовой химии стали общеприз­нанными и во многих случаях незаменимы­ми. Эти методы опираются на весьма сложный математический аппарат и требуют применения самых совершенных электронно-вычислительных машин-ЭВМ. Они позво­ляют создавать модели электронного строе­ния молекул, которые объясняют наблю­даемые, измеримые свойства веществ. Эти расчеты применяются также для предсказа­ния свойств малоустойчивых молекул или промежуточных частиц, образующихся в ходе реакций.

Методы исследования веществ, разрабо­танные химиками и физико-химиками, при­носят пользу не только в химии, но и з смежных науках: физике, биологии, геоло­гии. Без них уже не могут обойтись ни про­мышленность, ни сельское хозяйство, ни ме­дицина, ни криминалистика. Физико-химиче­ские приборы занимают почетное место на космических аппаратах, с помощью которых исследуются околоземное пространство и со­седние планеты.

Поэтому знание основ химии необходимо .каждому человеку, независимо от его профес­сии, а дальнейшее развитие ее методов-одно лз важнейших направлений научно-техниче­ской революции.