Чем определяются свойства материалов?

Химический элемент - вид атомов с одинаковым зарядом ядра. H₂, - газ, HCl- соляная кислота, H₂O - вода.

S - символ атома, Z - атомный номер, равный числу протонов (т.е. заряду ядра), A=Z+N - массовое число, где N - число нейтронов.

Изотопы урана		Протоны	Нейтроны	В земной коре, %
234	U	92	132	0.0057
92
235	U	92	143	0.72
92
238	U	92	146	99.27
92

Водород Z=1, 1 электрон Гелий Z=2, 2 электрона - заполненная оболочка, инертный газ Литий Z=3, 3 электрона, из них 2 электрона на первой оболочке, 1 электрон на второй (внешней) оболочке, активный металл. Бериллий Z=4, 4 электрона (2+2) Бор Z=5, 5 электронов (2+2+1) и т.д.

IX век, Менделеев - 62 элемента 1930-е годы - 92 элемента (до урана) Середина 1990 годов - 109 элементов (были открыты тяжелые трансурановые элементы, которые живут очень короткое время. Названия этим элементам даются в честь великих ученых: 102 элемент - нобелий, 103 - лоуренсий, 104 - курчатовий, 105 - жолиотий, 106 - резерфордий, 107 - борий, 108 - ганий, 109 - мейтнерий). В 1999г. - открытие 114 элемента. Сколько всего может быть элементов? 184.

Химическое соединение - это вещество, состоящее из атомов одного или нескольких сортов, которые объединены в частицы - молекулы, комплексы, кристаллы или иные агрегаты. Химическая связь обусловлена обменным взаимодействием электронов (обобщение валентных электронов). Различают три вида химической связи:

1. Ионная связь

2. Ковалентная связь

3. Металлическая связь

Структура или атомное строение тел. Различные состояния вещества.

Четыре основных состояния вещества: плазменное, газообразное, жидкое и твердое. Жидкие кристаллы.

Одноатомный материал - углерод.

1. Сажа - аморфный углерод в виде порошка, электрический изолятор.

2. Графит - мягкий кристаллический материал.

Графит очень хороший проводник электричества

3. Алмаз - самый твердый кристаллический материал.

4. Фуллерены - новый тип углерода.

(C60 и c70 соответственно)

Новые подходы к синтезу новых материалов

• Организация химических процессов в производстве материалов

  • Катализаторы

  • Криохимия (синтез материалов при низких температурах жидкого азота)

  • Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) тугоплавких материалов (основан на реакции горения одного металла в другом, или металла в азоте, углероде, кремнии).

  • Наноматериалы- размер 10-100 нм (1 нм=10^-9м)

  • Аморфные металлы - металлическое стекло с особыми физическими свойствами.

• Сверхпроводники

  • В последние 10 лет были синтезированы новые керамические материалы, у которых сверхпроводимость наблюдается при существенно высоких температурах: в La_2-xBa_xCuO₄ - при 40К, в YBa₂Cu₃O₇ - при 90К, в Tl₂Ba₂Ca₂Cu₃O₁₀ - при 125К.

  • Твердые электролиты

  • Проводники 1 и 2 рода: электронные проводники и растворы электролитов соответственно.

  • Кристаллические соединения с особой структурой. К этим соединениям относятся AgI, RbAgI₅, Li₃N, Li₃Fe₂(PO₄)₃, Na-b-Al₂O₃.

Новая эволюционная химия - подражание живой природе. Например, по принципу ферментов будут созданы катализаторы, намного эффективнее имеющихся, или построены преобразователи (с большим КПД) солнечного света в химическую и электрическую энергию, как это делают живые организмы. Как смоделировать материал и выяснить, какими свойствами обладает данный материал?