Тема № 2 Речовина як матеріальна основа технологій.

Питання теми

1. Основи теорії про будову речовини і тіла: атомарний, молекулярний і надмолекулярний рівні будови речовини

а) Атомарний рівень будови речовини (короткі дані про будову атома).

б) Молекулярний рівень будови речовини. Типи хімічних зв’язків та кристалічних граток.

в) Надмолекулярний рівень будови речовини.

2. Будова та властивості речовин в різних агрегатних станах

а) Агрегатні стани: плазма, газопродібний, рідкий і твердий стани.

б) Характеристика твердого стану: аморфні і кристалічні речовини.

3. Рідинні кристали.

Основи теорії про будову речовини і тіла: атомарний,

Молекулярний і надмолекулярний рівні будови речовини

Вступ

Відомо, що саме корисні та цінні для людини і суспільства властивості сполук, речовин і тіл обумовлюють їх вибір в якості багаточисельних матеріалів для будь-яких технологій, процесів і апаратів виробництв, машинобудування, сервісу, транспорту тощо.

Важливість проблеми вибору матеріалів для суспільства обумовлена ще й тим, що вимоги до їх властивостей та якості постійно стають все більш жорсткими і зростають, тому більшість з них постійно оновлюється з урахуванням все зростаючих вимог науково-технічного та технологічного прогресу. Очевидно, що хімічні реакції, а отже і хімічний зв’язок, що виникає в їх перебігу та залежить від електронної будови атомів, є важливим і своєрідним інструментом у вирішенні проблеми постійного оновлення асортименту матеріалів та створення матеріалів з наперед заданими, визначеними властивостями.

В такому скороченому курсі навчальний матеріал, присвячений хімічному зв’язку з точки зору його природи, механізму утворення, його характеристик та аналізу впливу його на будову молекул і властивості сполук, речовин і тіл розглядається стисло і спрощено, у формі найпростіших понять і визначень.

Атомарний рівень будови речовини Короткі дані про будову атома

Атом - електронейтральна мікросистема, що складається з позитивно зарядженого ядра і негативно заряджених електронів. Ядра атомів складаються з двох типів мікрочастинок (нуклонів) - протонів і нейтронів , основні характеристики яких представлені в таблиці 1.

Таблиця 1

Основні характеристики елементарних частинок, які входять до складу атома

Час-	Сим-	Маса спокою		Заряд
тинка	вол	абсолют- на, кг	відносна, а.о.м	електричний, Кл	віднос-ний
Протон
Нейтрон
Електрон

Основна маса атома зосереджена в ядрі і характеризується масовим числом , яке дорівнює сумі чисел протонів (тобто заряду ядра) і нейтронів : . Властивості ядра визначаються в основному числом протонів і нейтронів, тобто складом ядра.

Атом і ядро характеризуються такими лінійними розмірами: атома - , ядра - нм. Заряд ядра, як головна характеристика атома, визначає число електронів, що обертаються навкруги ядра. Отже, заряд ядра обумовлює приналежність атома до даного виду хімічних елементів і відповідає порядковому номеру елемента в періодичній системі елементів Д.І. Менделєєва.

В позначені елемента відображають масове число і кількість протонів , наприклад , . Атоми з однаковими значеннями , але з різними значеннями і (наприклад, , , ) називаються ізотопами.

Атоми з однаковими значеннями , але з різними значеннями і (наприклад, , , ) називаються ізотонами; з однаковими значеннями , але різними і (наприклад, , , ) - ізобарами.

Сили, що утримують протони і нейтрони в ядрі, називаються ядерними. Це надзвичайно великі сили, які діють на дуже коротких відстанях (порядку 10^-15м) і які переважають сили відштовхування. Природу цих сил вивчає ядерна фізика.

Найважливішою особливістю ядерних реакцій є виділення величезної кількості енергії у формі кінетичної енергії частинок, що утворюються, або у формі енергії випромінювання. У хімічних реакціях енергія виділяється в основному у формі теплоти. Енергія ядерних реакцій перевіщує енергію хімічних реакцій в мільйони разів. Якщо стане можливим синтезувати гелій із нейтронів та протонів, то величезна кількість енергії, яка при цьому виділиться, забезпечить потреби людства в енергії. На жаль, поки що така кількість енергії вилучається тільки під час вибуху водневої бомби.

Отже, стає зрозумілим значення дослідження закономірностей ядерних реакцій. Важливо визначити причину особливості реакції поділу ядра, що супроводиться викидом із ядра різних елементарних частинок.

Вивчення закономірностей ядерних перетворень має велике теоретичне значення для встановлення властивостей ядер, природи ядерних сил і створення теорії будови ядер, а також практичне значення для використання ядерної енергії в народному господарстві, для добування нових хімічних елементів, різних радіоактивних ізотопів.

Аварія на Чорнобильській атомній електростанції стала причиною забруднення квітучого регіону України, наслідки якого ще довго будуть відчутними для людства. Тому використання енергії ядерних реакцій повинно бути науково обґрунтоване, ретельно досліджене і екологічно безпечне.