- •Концепции современного естествознания химическая составляющая
- •Содержание
- •1. Роль химии в развитии естественнонаучных знаний
- •1.1 Система химии, логика ее развития и построения
- •1.2 Практическое значение представлений о концептуальных системах химии
- •1.3 Теоретическое значение представлений о Системе химии
- •1.4 Выводы
- •2. Проблемы и решения на уровне учения о составе
- •2.1 Проблема вовлечения новых химических элементов в производство материалов
- •2.2 Проблема частичной замены металлов новыми видами керамики
- •2.3 Элементоорганические соединения, их использование в создании современных материалов
- •2.4 Выводы
- •3. Проблемы и решения на уровне структурной химии
- •3.1 Эволюция понятия «структура» в химии
- •3.2 «Триумфальное шествие органического синтеза»
- •3.3 Пределы структурной органической химии
- •3.4 Новые проблемы структурной химии
- •3.5 Выводы
- •4. Проблемы и решения на уровне учения о химических процессах
- •4.1 Проблема катализа
- •4.2 Проблемы энергетики будущего
- •4.3 Химия экстремальных состояний
- •4.4 Выводы
- •5. Эволюционная химия - высшая ступень развития химических знаний. Ближайшие перспективы химии
- •5.1 «Лаборатория живого организма» - идеал химиков
- •5.2 Ферменты в биохимии и биоорганической химии
- •5.3 Пути освоения каталитического опыта живой природы
- •5.4 Предпосылки возникновения эволюционной химии
- •5.5 Понятия «организация» и «самоорганизация» и их познавательные функции в химии
- •5.6 Общая теория химической эволюции и биогенеза а.П. Руденко
- •5.7 Нестационарная кинетика и развитие представлений об эволюции химических систем
- •5.8 Выводы
- •6. Кинетика химических реакций
- •6.1 Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ
- •6.2 Влияние температуры на скорость реакции
- •6.3 Катализ
- •6.4 Поверхность соприкосновения реагирующих веществ
- •7. Правила выживания в химической лаборатории
2.3 Элементоорганические соединения, их использование в создании современных материалов
Третья проблема заключается в расширении производства элементоорганических соединений на базе органического синтеза.
В первой половине двадцатого века химия знала лишь несколько типов элементоорганических соединений: магнийорганические соединения общей формулы R-Mg-I; цинкорганические соединения R2Zn и органические производные металлов R-Na; R-Li.
Начиная с середины XX века в синтез элементоорганических соединений стали вовлекаться все новые химические элементы – алюминий, титан, хром, марганец, ванадий, железо, свинец, олово, кремний, фосфор, сера, мышьяк, фтор.
Например, химия кремнийорганических соединений позволила создать многотоннажное производство разнообразных полимеров, обладающих огнезащитными, водоотталкивающими, электроизоляционными и другими ценными свойствами.
Подлинным «революционером» в химической промышленности стала химия фторорганических соединений. Химия фторорганических соединений противопоставляет углеводородам фторуглероды: тетрафторметан CF4; гексафторэтан – CF3-CF3; тетрафторэтилен - CF2=CF2 и их производные, в составе которых имеется суперпрочная связь C-F
Фторуглероды и полимеры на их основе (тефлон) обладают исключительной устойчивостью к действию агрессивных сред (сильные кислоты и щелочи), низкой адгезией (малой способностью к прилипанию), повышенной способностью растворять кислород и абсолютной безвредностью для человеческого организма. В связи с этим, тефлон применяется в качестве материала для нужд восстановительной хирургии (протезы, сердечные клапаны), для изготовления долговечных подшипников скольжения, не требующих смазки и антипригарных покрытий. Перфторуглероды в виде эмульсий входят в состав кровезаменителей, косметических средств, твердых смазок и т.д.
Cинтез фторорганических соединений - это шаг к новым веществам, обладающим специфическими потребительскими свойствами, что поднимает всю химическую науку на новую ступень.
В результате, учение о составе веществ существует и сегодня, только оно теперь уже представляет собой часть химии, входящую в иерархическую Систему современной химии.
Ваша точка зрения?
1. Как природа распределила свои материальные ресурсы?
2. Как соотносятся между собой химические элементы железо и алюминий по запасам их сырья в физически доступном слое Земли и по использованию их в производстве конструкционных материалов?
3. Каковы возможные перспективы использования разных химических элементов – металлов в качестве конструкционных материалов?
4. Каковы общие недостатки и преимущества керамики по сравнению с металлами?
5. Каковы основные области применения элементоорганических соединений?
2.4 Выводы
1. На уровне учения о составе решались три основные проблемы: проблема химического элемента; проблема химического соединения; проблема вовлечения все большего числа химических элементов в производство новых материалов.
2. Химический элемент – это совокупность всех атомов, которые обладают одинаковым зарядом ядра.
3. Химическое соединение – это качественно определенное вещество, состоящее из одного или нескольких химических элементов, атомы которых за счет химической связи объединены в частицы – молекулы, комплексы, монокристаллы или другие агрегаты.
4. Чаще всего человек использует те элементы, запасы сырья которых ограничены. В перспективе следует расширить возможности использования алюминия, магния и, может быть, кальция в создании материалов ближайшего будущего.
5. Необходима последовательная замена металлов различными видами керамики.
6. К уникальным свойствам некоторых современных образцов керамики относятся высокая вязкость разрушения, сверхпроводимость при низких температурах (t = -1960С).
7. На базе органического синтеза происходит расширение производства элементоорганических соединений: кремнийорганических и фторорганических.
8. Химия кремнийорганических соединений позволила создать производство разнообразных полимеров, обладающих огнезащитными, водоотталкивающими, электроизоляционными и др. ценными свойствами.
9. Фторуглероды обладают исключительной химической инертностью, особой поверхностной активностью, повышенной способностью растворять кислород и перекиси.