Химия - Фролов В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Особенно широко применяются физико-химические процессы обработки металлов и других материалов в приборостроении для создания миниатюрных и микроминиатюрных схем, которые другими методами и не могут быть изготовлены.
В современной технике широко применяются металлические композитные материалы, не проходящие в процессе изготовления через жидкую фазу (процесс плавления). В качестве конструкционных материалов теперь используются и неметаллы — синтетический графит (более прочный при высоких температурах, чем металл), керамика на базе корунда (А1203) или кварца (8Ю2) (также обладающая повышенной работоспособностью при высоких температурах), синтетические полимерные материалы на основе органических, элементорганических и неорганических соединений, а также стекла и ситаллы.
Широкое применение химии в машино- и приборостроении стало возможным только при общем высоком уровне химизации народного хозяйства СССР. В. И. Ленин еще в 1918 г. в работе «Очередные задачи Советской власти» писал: «Подъем производительности труда требует, прежде всего, обеспечения материальной основы крупной индустрии: развитие производства топлива, железа, машиностроения, химической промышленности... Разработка этих естественных богатств приемами новейшей техники даст основу невиданного прогресса производительных сил»*.
Мощная химическая промышленность СССР — это детище Советской власти, она создана после Великой Октябрьской социалистической революции. Рост химической промышленности нельзя рассматривать изолированно от общего развития народного хозяйства СССР, так как без развития энергетики, общего машиностроения и, в частности, химического машиностроения, без роста добычи угля, нефти, природного газа и других видов природных продуктов химическая промышленность не смогла бы развиваться такими темпами. Ее прогресс отражает общее гармоническое развитие народного хозяйства СССР, закладывающего материально-техническую базу коммунистического общества.
Одной из важнейших задач современной химии является охрана окружающей среды. Рост и развитие промышленного и сельскохозяйственного производств сильно влияют на окружающую среду.
* Л е и и н В. И. Поли. собр. соч., т. 36, с. 188.
7
Это выражается в истощении почв, загрязнении атмосферы и природных вод, уменьшении площади зеленых массивов, регулирующих содержание кислорода в атмосфере и сохраняющих реки, а также в сокращении отдельных видов растительного и животного мира. В этой связи перед химией стоит задача создания новых «безотходных» технологических процессов, осуществляемых по замкнутому циклу. Эта задача предусматривается в планах развития народного хозяйства СССР. Осуществление технологических процессов, полностью использующих природные богатства и не дающих вредных отходов производства, загрязняющих окружающую среду, возможно только при широком использовании физико-химических, химических и биологических процессов.
1.2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Как известно, весь окружающий нас мир материален. По определению В. И. Ленина, материя — «объективная реальность, существующая независимо от нашего сознания и отображаемая им»*. Материя непрерывно изменяется, находится в движении, что отражается в самых разнообразных процессах действительности. «В мире нет ничего, кроме движущейся материи, и движущаяся материя не может двигаться иначе, как в пространстве и во времени»**.
Обычно под общим понятием материи объединяют два начала — вещество и энергию. Таким образом, вещество есть одна из форм существования материи. При определенных условиях не исключена возможность взаимных переходов вещества и энергии (ядерные процессы, аннигиляция элементарных частиц и т. д.).
Вещество достаточно полно определяется тремя признаками: 1) занимает часть пространства, 2) обладает массой покоя, 3) построено из элементарных частиц за счет сил притяжения и отталкивания. Взаимное притяжение и отталкивание элементарных частиц, составляющих данное физическое тело, определяет состояние веществ. Так, например, поваренная соль ЫаС1' существует как вещество с определенной кристаллической структурой, поскольку между ионами Ыа+ и СГ действуют силы электростатического
притяжения (силы Кулона Ря = -Щ~) и силы отталкивания, воз-никающие в результате сильного сжатия за счет деформации электронных оболочек ионов (силы Борна ^д= ,^+] )¦ Зная уравнения действующих сил, можно определить значение энергии, создаваемой этими силами, в зависимости от расстояния между частицами, построить график изменения энергии сил притяжения и сил отталкивания, а также найти результирующую энергию системы. Энергия притяжения
* Л е н и н В. И. Поли. собр. соч., т. 18, с. 276. ** Там же, с. 181.
8
Щ =-4у.,1. (1.1)
Энергия отт а л к и в а н и я
где е{, е2 — заряды ионов; г — расстояние между центрами зарядов; 8 — диэлектрическая постоянная (8=1); а и т — постоянные величины (т зависит от системы кристалла) .
На рис. 1 показана зависимость энергии одной связи в кристалле от расстояния между частицами без. учета влияния окружающих частиц. Резко выраженный минимум на кривой 3 соответствует энергии связи между ионами Ыа+ и СГ"(и0), а его абсцисса — равновесному расстоянию между ионами (/"„). Эта форма кривой является весьма характерной и ее называют потенциальной ямой, так как действительно любое изменение г0 в сторону его увеличения (растяжение) или в сторону его уменьшения (сжатие) связано с затратой энергии. В качестве иллюстрации выбран, конечно, наиболее простой пример взаимодействия частиц в веществе, но характер кривой изменения энергии связи в зависимости от расстояния между частицами сохраняется и в случае значительно более сложных взаимодействий между ними.
