Дипломная работа

от 20 дней
от 9999 рублей

Заказать

Курсовая работа

от 10 дней
от 1999 рублей

Заказать

Реферат

от 3 дней
от 699 рублей

Заказать

Контрольная работа

от 3 дней
от 99 рублей
за задачу

Заказать

Диссертация

Сроки и стоимость индивидуальные

Заказать

Главная - Естествознание - Синтез веществ основа современных технологий

Синтез веществ основа современных технологий Естествознание. Реферат

  • Тема: Синтез веществ основа современных технологий
  • Автор: Юлия
  • Тип работы: Реферат
  • Предмет: Естествознание
  • Страниц: 24
  • Год сдачи: 2008
  • ВУЗ, город: ГУУ
  • Цена(руб.): 500 рублей

Заказать персональную работу

Выдержка

Плазмохимические процессы протекают в слабоионизированной, или низкотемпературной плазме, при температуре от 1000 до 100000С. Ионизированные и неионизированные частицы плазмы, находящиеся в возбужденном состоянии, в результате легко вступают в химическую реакцию. При этом скорость перераспределения химических связей между реагирующими частицами очень высока: длительность элементарных актов хими¬ческих превращений не более 10-13с при незначи¬тельной обратимости реакции. Поэтому плазмохими-ческие процессы высокопроизводительны. Например, производительность метанового плазмохимического реактора плазмотрона сравнительно небольших размеров (длиной 65 см и диаметром 15 см) состав¬ляет 75 т ацетилена в сутки. По производительности он не уступает огромному заводу. В нем при температуре 3000 - 3500 °С за 0,0001с около 80% метана превращает¬ся в ацетилен. Коэффициент полезного потребления энергии 90 95 %, а энергозатраты менее 3 кВт ч на 1 кг ацетилена. В то же время в традиционном паро¬вом реакторе пиролиза метана энергозатраты вдвое больше.
В последнее время разработан эффективный спо¬соб связывания атмосферного азота посредством плаз¬мохимического синтеза оксида азота, который гораздо экономичнее традиционного аммиачного способа. Со¬здана плазмохимическая технология производства мел¬кодисперсных порошков основного сырья для по¬рошковой металлургии. Разработаны плазмохимические методы синтеза карбидов, нитридов, карбонитридов таких металлов, как титан, цирконий, ванадий, ниобий и молибден, при сравнительно небольших энергозат¬ратах 12 кВт ч на 1 кг готовой продукции.
В 70-х гг. XX в. созданы плазмохимические стале¬плавильные печи, производящие высококачественный металл. Ионно-плазменная обработка рабочей поверх¬ности инструментов позволяет повысить их износостой¬кость в несколько раз. В результате подобной обработки можно сформировать, например, пористый рельеф на ровной поверхности. Ионно-плазменное напыление в вакууме широко применяется для формирования эле¬ментов современных интегральных схем.
Методом плазменного напыления можно нанести пористое покрытие со сложной микроструктурой, спо¬собствующее срастанию эндопротеза с костной тка¬нью. С помощью пористых покрытий можно увеличить эффективность катализатора, повысить коэффициент теплоотдачи и т. д.
Плазмохимия позволяет синтезировать металлобетон, в котором в качестве связующих материалов исполь¬зуют сталь, чугун и алюминий. Металлобетон образует¬ся при сплавлении частиц горной породы с металлом и по прочности превосходит обычный бетон: на сжатие в 10 раз и на растяжение в 100 раз. В нашей стране разработан плазмохимический способ превращения угля в жидкое топливо без применения высоких давлений и выброса золы и серы. Кроме основного химического продукта синтез-газа, извлекаемого из органических соединений каменного или бурого угля, этот способ позволяет получить из неорганических включений угля ценные соединения: технический кремний, карбосилилиций, ферросилиций, адсорбенты для очистки воды и т. п., которые при других способах переработки угля выбрасываются в виде зольных отходов.





4. САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩИЙСЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ СИНТЕЗ
Для производства многих тугоплавких и кера¬мических материалов применяется технология порош¬ковой металлургии, включающая операции прессова¬ния при высоком давлении и спекания полученной заготовки при относительно высокой температуре 1200 2000 °С. Однако эта технология довольно энер¬гоемкая: создание высоких температур и давления требует больших энергозатрат. Гораздо проще и эко¬номичнее предложенная сравнительно недавно техно¬логия самораспространяющегося высокотемператур¬ного синтеза
В настоящее время в ИСМАН методом СВС синтези¬рованы практически все известные высокотемператур¬ные сверхпроводники на основе иттрия, других редкозе¬мельных металлов, висмута и таллия. Наиболее подробно изучены механизм и закономерности СВС на примере получения иттрий-бариевой керамики состава Y123 по реакции:

ЗСu + 2ВаО2+1/2Y2O3+ (1,5-x)/2 О2=YВа2Сu3O7-x+ Q

Эта реакция стала удобной моделью для исследования закономерностей и механизма СВС ВТСП. Простейшую информацию можно получить, анализируя термограмму СВС-процесса, отражающую температур¬ный профиль волны синтеза.
Полученная информация о механизме взаимодействия компонентов свидетельствует о том, что образование ВТСП в СВС является сложным процессом. Основное тепловыделение, обеспечивающее распространение вол¬ны синтеза и образование фазы (структуры) конечного целевого продукта, происходит неодновременно в про¬странственно разделенных зонах.
Эта важная черта СВС Y123 расширяет возможности метода для регулирования свойств конечного продукта при различных воздействиях на более длительную стадию вторичных процессов. В то же время наличие этой стадии приводит к эффектам саморегулирования состава и структуры конечного продукта и слабой зависимости их от параметров горения.
Уже сейчас СВС-технология. порошков Y123 получила практическое использование. Порошки Y123 хорошо зарекомендовали себя для полу¬чения: изделий (мишени для плазменного напыления) методом спекания; сложных композитов типа поли¬мерВТСП; изделий (мишени и экраны) меодом взрывного компактирования и т. д. СВС-порошки и изделия из них соответствуют уровню лучших отечест¬венных и зарубежных образцов. Очевидно, что методом СВС могут быть получены не только ВТСП на основе иттрия и других редкоземельных металлов, но и другие при соответ¬ствующем подборе состава шихты и условий синтеза.
Самораспространяющийся высокотемпературный синтез не требует трудоемких процессов и громоздких печей и отличается высокой технологичностью. Она легко поддается автоматизации. Промышленной уста¬новкой, производящей многотоннажную продукцию, может управлять всего лишь один оператор.
Для процессов СВС химическая природа реагентов непосредственного значения не имеет - важны лишь величина теплового эффекта реакции и законы тепловыделения и теплопередачи, агрегатное состояние реагентов и продуктов, кинетика фазовых и структурных превращений и другие макроскопические характеристики процесса.
Поэтому химия СВС-процессов разнообразна. Наибольшее распространение получили
- реакции синтеза из элементов
Ti + C = TiC
Ni + Al = NiAl
3Si + 2N2 = Si3N4
Zr + H2 = ZrH2
- окислительно-восстановительные реакции
B2O3 +3Mg + N2 = 2BN + 3MgO
B2O3 + TiO2 +5Mg = TiB2 + 5MgO
MoO3 + B2O3 +4Al = MoB2 + 2Al2O3
3TiO2 + C + 4Al = TiC + 2Al2O3
2TiCl4 + 8Na + N2 = 2TiN + 8NaCl
- реакции окисления металлов в сложных оксидных средах
3Cu + 2BaO2 + 1/2Y2O3 + 0.5(1.5 - x)O2 = YBa2Cu3O7-x
Nb + Li2O2 + 1/2Ni2O5 = 2LiNbO3
8Fe + SrO + 2Fe2O3 + 6O2 = SrFe12O19
Известны также СВС-реакции
- синтеза из соединений
PbO + WO3 = PbWO4
- взаимодействия разлагающихся соединений с элементами
2TiH2 + N2 = 2TiN + 2H2
4Al + NaN3 + NH4Cl = 4AlN + NaCl + 2H2
- термического разложения сложных соединений
2BH3N2H4 = 2BN + N2 + 7H2

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ 3
1. Синтез химических веществ 4
1.1. Управление химическими процессами 4
1.2. Синтез органических и неорганических соединений 7
2. Общие тенденции развития современной химии 10
3. Плазмохимия 12
4. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез 14
5. Химические реакции при высоких давлениях 17
6 . Процессы получения твердых веществ с участием 18
газофазных реакций 18
6.1. Синтез алмазов 19
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 23
Литература 24







В данной работе рассматриваются основные тенденции развития современной химии, ее приоритетные направления в конце двадцатого и начале двадцать первого веков. Работа состоит из нескольких подразделов, где анализируются более подробно некоторые аспекты развития химии в двадцать первом веке; в частности в данной части присутствуют такие подразделы, как плазмохимия, синтезы твердых веществ. Приводятся также области применения данных новых направлений.

ВВЕДЕНИЕ

Химия - наука социальная. Её высшая цель удовлетворять нужды каждого человека и всего общества. Многие надежды человечества обращены к химии. Молекулярная биология, генная инженерия и биотехнология, наука о материалах являются фундаментально химическими науками. Прогресс медицины и охраны здоровья - это проблемы химии болезней, лекарств, пищи; нейрофизиология и работа мозга - это, прежде всего нейрохимия, химия нейромедиаторов, химия памяти. Человечество ждёт от химии новых материалов с магическими свойствами, новых источников и аккумуляторов энергии, новых чистых и безопасных технологий, и т.д.
Актуальность темы состоит в том, что синтез новых химических соединений и разработка новых методов синтеза - это важная проблема химии, представляющая большой интерес и для физики, биологии, геологии, медицины, а также различных технических наук. К настоящему времени количество химических соединений, сведения о которых можно найти в научной литературе, превысило 10 млн. Синтезы новых соединений и поиски новых методов синтеза продолжаются.
Цель данной работы показать необходимость синтеза веществ для современных технологий.

1. СИНТЕЗ ХИМИЧЕСКИ ВЕЩЕСТВ

Управление химическими процессами

Современ¬ное учение о химических процессах включает фунда¬ментальные знания многих отраслей естествознания и прежде всего физики, химии, биологии и др. Стремле¬ние ученых создать лаборатории живого организма, где можно было бы воспроизводить химические про¬цессы в биологических системах, свидетельствует о не¬обходимости органической взаимосвязи разных есте¬ственно-научных отраслей.
Наш соотечественник, лауреат Нобелевской пре¬мии по химии 1956 г., выдающийся химик Н.Н. Семе¬нов (18961986), создавший общую теорию цепных реакций и основавший химическую физику, считал себя физиком. Он полагал, что химический процесс нельзя рассматривать без восхождения от таких про¬стых объектов познания, как электрон, нуклон, атом и молекула, к живой биологической системе, ибо любая клетка любого организма представляет собой, по су¬ществу, сложный химический реактор. В этой связи любой химический процесс это переходной мост между физическим и биохимическим объектами.
Одно из важнейших направлений учения о свой¬ствах вещества создание методов управления хими¬ческими процессами. Успехи в развитии современной химии во многом определяются эффективностью уп¬равления химическими превращениями, повышению которой способствует внедрение новых эксперимен¬тальных методов с применением современных техни¬ческих средств контроля и анализа сложных молекуляр¬ных структур. Химическое превращение начинается со смешивания реагентов и заканчивается образованием конечных продуктов. В большинстве случаев оно вклю¬чает ряд промежуточных стадий, и для полного пони¬мания механизма реакции нужны сведения о свой¬ствах промежуточных веществ, образующихся на каж¬дой стадии, протекающей, как правило, очень быстро. Если 20 30 лет назад технические средства экспери¬мента позволяли проследить за промежуточными мо¬лекулами со временем жизни около одной миллионной доли секунды, то современные лазерные источники из¬лучения существенно расширили временной диапазон исследований от 10-6 до 10-15 с.
При взаимодействии двух химических соединений образование продуктов реакции определяется статис¬тической вероятностью, зависящей от исходного энер¬гетического состояния, возбуждения и взаимной ори¬ентации молекул при столкновениях, в которых при¬нимают участие молекулы реагирующих соединений. Современная вакуумная техника открывает новые воз¬можности для взаимодействия реагирующих соедине¬ний при столкновении молекул. В глубоком вакууме, где длина свободного пробега молекул велика, столк¬новение молекул может происходить в сравнительно небольшом объеме, составляющем зону перекрытия двух молекулярных пучков реагирующих соединений, в которой возрастает вероятность участия каждой мо¬лекулы не более чем в одном столкновении, приводя¬щем к реакции. Это означает, что появилась реальная возможность для изучения тонких процессов и управ¬ления химическими превращениями.
Определение характеристик атомных и молекуляр¬ных частиц (их структуры и состава) в аналитической химии называют качественным анализом, а измерение их относительного содержания количественным анализом. Новые методы качественного и количествен¬ного анализа основываются на последних достижени¬ях различных отраслей естествознания и, в первую очередь, физики. Методы аналитической химии широ¬ко применяются в разных отраслях химии, в медици¬не, сельском хозяйстве, геологии, экологии и т. п.
Для количественного анализа исследуемые слож¬ные смеси и соединения делятся на компоненты. Для этого применяется универсальный метод хромато¬графия. Его сущность заключается в том, что различные вещества в жидкой или газообразной фазе обладают разной прочностью связи с поверхностью, с которой они находятся в контакте. С помощью хроматографии мож¬но разделить и зафиксировать чрезвычайно малое ко¬личество вещества в смеси около 10~ 12г. Кроме того, хроматография позволяет разделить многокомпонент¬ные газообразные смеси, содержащие вещества раз¬ного изотопного состава.
Для анализа и идентификации структуры сложных молекул, объединяющих большое количество атомов с различными взаимными связями, широко применяют¬ся основанные на физических принципах эксперимен¬тальные методы ядерного магнитного резонанса, оп¬тической спектроскопии, масс-спектроскопии, рентге-ноструктурного анализа, нейтронографии и т. п.
В управлении химическими процессами важную роль играют предварительые расчеты, позволяющие определить свойства синтезируемых молекул. Еще в первой половине XX в. с развитием квантовой теории появилась возможность рассчитывать взаимодействие электронов и атомных ядер при химических реакциях. Однако на практике такие расчеты долго оставались недостижимыми: уж слишком сложны уравнения кван¬товой механики для комплексных объектов молекул и даже атомов с множеством движущихся электронов. Решение подобной задачи стало возможным при учете электронной плотности, а не движения отдельных элек¬тронов в молекуле или атоме. Такой подход позволяет рассчитывать свойство и структуру даже весьма слож¬ных молекул, например белковых. За решение данной задачи квантовой химии австрийский физик Вальтер Кон и английский математик и физик Джон Попл (оба ученых работают в США) удостоены в 1998 г. Нобелев¬ской премии по химии.

Литература

Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. - М.: Академический проект, 2002. 368с.
2. Пиментел Дж., Кунрод Дж. Возможности химии сегодня и завтра. М.: Мир, 1992, 288 с.
3. Свиридов В.В. Химия сегодня и завтра. Минск: Изд-во университетское, 1987. 128 с.
4. Свиридов В.В., Попкович Г.А., Василевская Е.И. Неорганический синтез. Минск: Изд-во университетское, 1996. 166 с.
5. Зефиров Н.С. О тенденциях развития современной органической химии Соросовский Образовательный Журнал, 1996
6. А.Г. Мержанов. «Самораспространяющийся высокотемпературный синтез. Современные проблемы». Физическая химия. М. «Химия» 1983 г.

Форма заказа

Заполните, пожалуйста, форму заказа, чтобы менеджер смог оценить вашу работу и сообщил вам цену и сроки. Все ваши контактные данные будут использованы только для связи с вами, и не будут переданы третьим лицам.

Тип работы *
Предмет *
Название *
Дата Сдачи *
Количество Листов*
уточните задание
Ваши Пожелания
Загрузить Файлы

загрузить еще одно дополнение
Страна
Город
Ваше имя *
Эл. Почта *
Телефон *
  

Название Тип Год сдачи Страниц Цена
Биология в 18 - первой половине 19 века Реферат 2008 18 500
Современный уровень производства и потребления тонковолокнистого хлопка Реферат 2008 25 500
Роль симметрии в природе. Реферат 2008 15 500
ПРИНЦИП ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ЭЙНШТЕЙНА Реферат 2008 20 500
Естествознание как феномен культуры Реферат 2008 17 500
Энтропия и информация Реферат 2008 17 500
Многообразие живых организмов. Основа организации и устойчивости биосферы Реферат 2008 20 500
корпускулярно-волновой дуализм Реферат 2008 19 500
Особенности биологического уровня организации материи. Реферат 2008 18 500
Источники энергии звезд. Ранние стадии эволюции звезд. Реферат 2008 24 500
курсовые, дипломные, контрольные на заказ скидки на курсовые, дипломные, контрольные на заказ

© 2010-2016, Все права защищены. Принимаем заказы по всей России.