Ответы на отдельные вопросы компьютерного теста

"Образцовая шпаргалка":
ответы на отдельные вопросы компьютерного теста

(материал подготовлен И.Е. Лубниной и П.М. Зорким)

Методическое пояснение

Ниже приведены примеры ответов на некоторые вопросы компьютерного теста. Разумеется, эти ответы не являются единственно возможными. Чаще всего в "шпаргалке" предлагаются ответы, несколько более подробные, чем это необходимо для максимально высокой оценки.
Вероятно, "шпаргалка" будет полезна при подготовке к тесту, однако для более полного представления о материале и облегчения его запоминания мы настоятельно рекомендуем использовать и другие источники (см. список литературы). Не стоит прибегать к "зубрёжке"!
Напомним, что при написании компьютерного теста категорически запрещается пользоваться книгами, записями, шпаргалками, в том числе и "образцовой шпаргалкой".

Происхождение термина "химия".
Согласно одной из теорий, слово khemeia происходит от древнего названия Египта – Kham ("темный", "черный", видимо по цвету почвы долины Нила). Возможно также, что термин "химия" пришел из греческого языка: Chmia – Египет или chmia – черная магия.

Какие химические процессы были известны первобытным людям?
Огонь (горение): обжиг глиняной посуды, обжиг известняка, первые образцы металлов из руд – Pb, Sn, Cu.

Какие химические процессы использовались ремесленниками в Древнем мире?
Выплавка металлов из руд, биохимические процессы (брожение), приемы возгонки, перегонки, экстрагирования, фильтрации.

Приведите примеры химических веществ, известных первобытным людям.
Поваренная соль, минеральные краски (охра, умбра), металлы (Pb, Sn, Cu).

Приведите примеры веществ, которые стали известны людям в Древнем мире.
Металлы, различные сплавы (сплав Ag и Au, бронзовые сплавы), стекло, булатная (углеродистая сталь), глазурь, сурик (Pb₃O₄), жиры, масла, воск, смолы, крахмал, уксус, мыло.

Что такое "трансмутация"? Что такое "элементы-принципы"?
Трансмутация – это превращение неблагородных металлов в золото (в частности, с помощью философского камня), которое пытались осуществить алхимики.
Элементы-принципы: Hg, S, соль – основные элементы, из которых по мнению ряда крупных алхимиков состоят все вещества .

Назовите 3-5 крупнейших алхимиков и кратко охарактеризуйте их деятельность.
Зосима из Панополиса: 28 книг по химии (приемы имитации золота и серебра, получение амальгам, получение ацетата свинца, описание алхимических приборов); возможно, впервые – идея алхимического медиатора (философский камень) (IV – V вв.)
Джабир ибн Хайян: "Книга семидесяти", "Книга о ядах"; трансмутация: ртуть + сера ® все металлы, включая золото (VIII в.).
Абу-ар-Рази (Разес): "Книга тайн", "Секреты секретов"; элементы-принципы (ртуть, cера, cоль) (IX – X вв.).
Альберт Великий: "Пять книг о металлах и минералах", "Малый алхимический свод" (Libellus); описание печей и алхимических манипуляций (XIII в.).
"Василий Валентин": книга "Триумфальная колесница антимония" и др. сочинения; описание сурьмы и ее соединений, впервые упоминается соляная кислота ( spiritus salis), действие кислот на спирт (получение эфиров); три начала металлов: ртуть, сера, соль (XV в.).

Значение алхимического периода в истории химии.

В алхимии родился химический эксперимент (методика опытов, лабораторное оборудование)
Алхимики накопили множество химических знаний
Последние алхимики часто вплотную обращались к задачам практики (Ибн-Сина – медицина, Агрикола – горное дело и металлургия, Парацельс – медицинская химия, Глаубер – получение кислот и сульфата натрия)

К концу XVI в. были хорошо отработаны такие операции, как растворение, перегонка, выпаривание, сублимация, осаждение, кристаллизация. Стали известны многие новые вещества (минеральные кислоты, различные соли, спирты).

История открытия сильных минеральных кислот.
Псевдо-Джабир: впервые описал концентрированную азотную кислоту ("растворяющая воду"), которую впоследствии стали называть "крепкой водкой" (aqua fortis), а также "царскую водку", получаемую перегонкой селитры, купороса, квасцов и нашатыря (XIV в).
"Василий Валентин": впервые упомянул соляную кислоту ( spiritus salis) (XV в.)

Что такое "стехиометрия"? Кто и когда ввел это понятие?
Стехиометрия (от греч. "стоихеион" – стихия, начало, "метрон" – мера) – так немецкий химик И. Рихтер в 1792 г. назвал проведенные им экспериментальные определения весовых количеств кислот и оснований, при которых образуются нейтральные соли (реакция нейтрализации). Впоследствии это привело к понятию химических эквивалентов ("соединительных весов") и формулировке закона эквивалентов (вещества соединяются в эквивалентных количествах) (Вулластон, 1814). В настоящее время "стехиометрическим" называют соотношение числа атомов разных элементов в формуле химического соединения, если оно выражается небольшими целыми числами; в этом случае говорят также о "стехиометрическом химическом соединении" и о "стехиометрическом составе", подразумевая, что этому составу присуще постоянство (закон постоянства состава). Известны, вместе с тем, и нестехиометрические соединения практически постоянного состава, но чаще нестехиометричность состава означает его непостоянство – способность непрерывно меняться в определенном интервале без качественного скачка свойств.

Кто и когда сформулировал закон кратных отношений? В чем его сущность?
Закон кратных отношений сформулировал Дальтон в 1803 г.: если два элемента образуют несколько соединений, то массы одного элемента, приходящиеся на одну и ту же массу другого, относятся как целые числа. Этот закон не сыграл большой роли в истории химии, но был важен для Дальтона, поскольку подтверждал его атомистические представления.

Кто и когда создал "химическую атомистику"? В чем ее сущность?
"Химическую атомистику" создал Дальтон в 1803 г.:

Каждый атом есть атом определенного элемента
Атомы одного химического элемента совершенно одинаковы
Атомы различных химических элементов неодинаковы по качеству и по их массе
Неделимость атома.

...................................................................................................................................................

Назовите ученых, заложивших основы и способствовавших становлению радиохимии.
Беккерель: явление радиоактивности (на солях U) (1896)
М. Склодовская-Кюри: радиоактивность U – свойство его атомов, термин "радиоактивность" (1898), открытие Po и Ra (совместно с П. Кюри) (1898)
П. Кюри: биологическое действие радиоактивного излучения (1901)
Содди, Резерфорд: основы теории радиоактивного распада (1902), понятие "период полураспада" (1903)
Камерон: термин "радиохимия" (1910)
Хлопин: теоретические закономерности дробной кристаллизации солей радиоактивных элементов (1924), закон разделения радиоактивных веществ посредством изоморфной кристаллизации (1950).

Кем и когда была создана планетарная модель атома?
Планетарная модель атома (ядро с вращающимися вокруг него электронами) предложена Резерфордом в 1911 г. и уточнена Бором в 1913 г.

Кем и когда была дана электронная интерпретация валентности?
Льюис: теория ковалентной химической связи (концепция обобщенной электронной пары) (1916)
В. Коссель: статическая электронная теория строения атомов и молекул, основы теории ионной связи (1916)
Ленгмюр: строение электронных оболочек атомов (1919)
Полинг, Слейтер: метод валентных связей (1931 – 1934).

Назовите ученых, заложивших основы и способствовавших становлению квантовой химии.
Гайтлер, Лондон: квантово-механический метод приближенного расчета длины и энергии связи в молекуле водорода (1927)
Малликен: метод молекулярных орбиталей (совместно с Леннард-Джонсом и Хундом) (1928 – 1932), термин "молекулярная орбиталь" (1932)
Хюккель: основы квантовой химии органических соединений (1931)
Полинг, Слейтер: метод валентных связей, гибридизация орбиталей (1931 – 1934).

Назовите ученых, сыгравших ключевую роль в развитии теории химической связи.
Льюис: концепция общей электронной пары в ковалентной химической связи (1916).
В. Коссель: основы теории ионной связи (1916)
Ленгмюр: строение электронных оболочек атомов (1919).
Сиджвик: координационная связь (в рамках представлений электронной теории валентности) (1923).
Малликен: метод молекулярных орбиталей (совместно с Леннард-Джонсом и Хундом) (1928 – 1932)
Борн: статистическая интерпретация волновой функции, электронная плотность – мера вероятности нахождения электрона в данной точке (1926)
Полинг, Слейтер: метод валентных связей (1931 – 1934).

Назовите ученых, развивавших химическую термодинамику
в первой половине ХХ в.
Нернст: тепловая теорема (энтропия химически однородного твердого или жидкого тела при абсолютном нуле температуры равна нулю) (1906)
Джиок: экспериментально доказал теорему Нернста (1933), после чего ее стали называть третьим началом термодинамики
Онсагер: неравновесная термодинамика; теорема о свойствах симметрии кинетических коэффициентов (1931)
Пригожин: неравновесная термодинамика; теорема, согласно которой стационарному состоянию системы (в условиях, препятствующих достижению равновесия) соответствует минимальное производство энтропии (1947).

Назовите ученых, развивавших химическую кинетику в первой половине
ХХ в.
Траутц: теория активных столкновений (1916)
Мак-Льюис: теория активных столкновений (1918)
Линдеман, Кристиансен: теория мономолекулярных реакций (1921)
Хиншельвуд, Семенов: теория цепных реакций (1928)
Эйринг, Поляни, Эванс: теория активированного комплекса (1935).

Назовите ученых, сыгравших ключевую роль в исследовании катализа
в первой половине ХХ в.
Сабатье: изучение каталитической гидрогенизации и дегидрогенизации, теория гидрогенизационного катализа (образование нестойких промежуточных соединений) (1897 – 1911)
Ипатьев: введение в гетерогенный катализ высоких давлений (1900), начало использования многокомпонентных катализаторов (1911)
Оствальд: катализатор – вещество, которое изменяет скорость реакций, но отсутствует в конечных продуктах (1901), способ каталитического окисления аммиака до азотной кислоты (1903)
Габер: синтез аммиака на железе (1908)
Тейлор: представление об активных центрах катализаторов (1925)
Баландин: мультиплетная теория катализа (1929)
Кобозев: теория ансамблей (1939)
Волькенштейн: основы электронной теории адсорбции и катализа на полупроводниках (1940 – 1950-е).

Приведите примеры решения технологических задач с помощью каталитических реакций.

Получение NH₃ (из N₂ и H₂, катализатор – Fe)
Получение HNO₃ (каталитическое окисление NH₃, Pt-Rh-катализатор)
Получение (–CH₂–CH₂–)_n высокой плотности (катализаторы Циглера-Натты)
Получение C₂H₅OH (гидратация СН₂= СH₂, катализатор – H₃PO₄).

Назовите ученых, сыгравших ключевую роль в исследовании поверхностных явлений.
Гиббс: термодинамика адсорбции (1874 – 1878)
Ленгмюр: мономолекулярные адсорбционные слои, изотерма адсорбции (1916)
Фрейндлих: зависимость адсорбции от температуры (1920 – 1922)
Тейлор: общая теория адсорбции, зависимость хемосорбции от различных параметров (1931)
Леннард-Джонс: возможность образования ковалентной связи атома адсорбата с поверхностью адсорбента (1932)
Дубинин: общая теория динамики сорбции паров и газов (1936 – 1937)
Киселев: молекулярно-статистические расчеты адсорбции (1978 – 1979).

Назовите ученых, заложивших основы хроматографии.
Цвет: основы хроматографии (1903 – 1906)
Тиселиус: фронтальная адсорбционная хроматография (1931 – 1935)
Измайлов, Шрайбер: основы метода тонкослойной хроматографии (1938)
Мартин, Синг: распределительная хроматография, теория хроматографических процессов (1944)
Порат, Флодин: метод гель-проникающей хроматографии (1959)
Киселев: адсорбенты для хроматографии, хроматоскопия (1978 – 1979).

Назовите ученых, заложивших основы и способствовавших становлению коллоидной химии.
Грэм: кристаллоиды и коллоиды (1861), золи и гели (1864)
Зигмонди: ультрамикроскоп (1903), структура гелей (с 1911)
Эйнштейн, Смолуховский: молекулярно-статистическая теория броуновского движения (1905)
Перрен: экспериментальные исследования коллоидных систем и броуновского движения, седиментация (1908 – 1913)
Ребиндер: явление понижения прочности твердых тел вследствие обратимого физико-химического воздействия среды (эффект Ребиндера) (1928), закономерности образования и стабилизации пен и эмульсий (1935 – 1940).

Назовите ученых, заложивших основы и способствовавших становлению химии высокомолекулярных соединений.
Берцелиус: понятие о полимерии (1831)
Э. Фишер: принципы строения белков и полисахаридов, классификация полимеров (монотонные и смешанные) (начало ХХ в.)
Штаудингер: полимеры – вещества, состоящие из макромолекул (1922), теория цепного и разветвленного строения макромолекул (1922), реакция трехмерной полимеризации (совместно с Хейером) (1934)
Карозерс: понятия о линейной и трехмерной поликонденсации (1929), синтез хлоропренов, полиамидов (1930-е)
Флори: кинетика трехмерной поликонденсации (1941 – 1952), теория растворов полимеров (1940-е)
Циглер, Натта: комплексные (смешанные) катализаторы полимеризации (1954), синтез стереорегулярных полимеров (1955).
....................................................................................................................................................

Назовите ученых, сыгравших ключевую роль в создании и развитии рентгеноструктурного анализа.
Лауэ: открытие дифракции рентгеновских лучей на кристаллах (1912)
У.Г. Брэгг (отец): рентгеновский спектрометр (1913), изучение структуры кристаллов с помощью рентгеновских лучей (совместно с сыном) (начиная с 1913),
У.Л. Брэгг (сын): изучение структуры кристаллов с помощью рентгеновских лучей (совместно с отцом), соотношение Брэгга-Вульфа (1913), строение силикатов (1925 – 1930), основы структурного анализа белка (1946 – 1950)
Дебай: метод исследования дифракции рентгеновских лучей в кристаллических порошках и жидкостях (1916)
Кендрю: третичная структура миоглобина (1957)
Перутц: третичная структура гемоглобина (1957)
Кроуфут-Ходжкин: структура пенициллина (1949) и витамина В₁₂ (1956)
Карле, Хауптман: прямые методы рентгеноструктурного анализа (1950-е – 1970-е).

Назовите ученых, сыгравших ключевую роль в создании и развитии спектроскопии электронного парамагнитного резонанса и ядерного магнитного резонанса.

Электронный парамагнитный резонанс
Зееман: открытие расщепления спектральных линий паров Na в магнитном поле (1896)
Эйнштейн, Эренфенст: гипотеза об индуцированных переходах между магнитными энергетическими подуровнями атомов (1922)
Завойский: открытие явления электронного парамагнитного резонанса (1944)
Ядерный магнитный резонанс
Блох, Перселл: открытие ядерного магнитного резонанса (1946)
Эрнст: двумерная и многомерная Фурье-спектроскопия (1980-е)

Основные направления развития биоорганической химии в ХХ в.

Низкомолекулярные природные соединения
Витамины
Фотосинтез и биоэнергетика
Белки, ферменты
Полинуклеотиды, генная инженерия
Химия лекарств.

Назовите ученых, изучавших низкомолекулярные биологически активные соединения в первой половине ХХ в. (кроме витаминов).
Валлах: терпены (с 1884)
Ружичка: высшие терпены (с 1921)
Бутенандт: половые гормоны (1929 – 1935)
Виланд: желчные кислоты (1910 – 1915)
Робинсон: алкалоиды (с 1925).

Назовите ученых, заложивших основы и способствовавших становлению химии витаминов.
Функ: понятия "витамин" (1911), "авитаминоз" (1912)
Хопкинс: витамины А и D в молоке (1921)
Сент-Дьердьи: выделение витамина С и его состав (1928)
Дам: открытие и выделение витамина К (1929)
Виндаус: брутто-формула витамина В₁ (1932), строение витамина D₂ (1935)
Каррер: выделение витамина А и установление его строения (1931), синтез и установление строения витамина В₂ (1935), синтез витамина Е (1938), выделение витамина К₁ и установление его структурной формулы (1939).

Назовите ученых, сыгравших ключевую роль в изучении фотосинтеза.
Вильштеттер: строение молекулы хлорофилла (1907 – 1910)
Х. Фишер: строение хлорофиллов a (1929) и b (1940)
Калвин: цикл превращений углерода при фотосинтезе (1956)
Вудворд: синтез хлорофилла (1960).

Назовите ученых, заложивших основы молекулярной биоэнергетики.
Хилл: выделение тепла в мышцах (1922)
Мейергоф: гликоген (в мышце) ® моносахарид + молочная кислота (начало 1920-х)
Кребс: цикл аэробного окисления веществ в организмах (1937)
Липман: АТФ – аккумулятор энергии (1953)
Митчелл: хемиосмотическая теория окислительного фосфорилирования (1966).

Назовите ученых, сыгравших ключевую роль в изучении структуры белка.
Фишер: пептидная связь, олигопептиды (с 1899)
Зелинский: аминокислотный состав белков (начало 1910-х)
Полинг: a-спирали и b-структуры в белках (конец 1940-х)
Перутц,Кендрю: рентгеноструктурный анализ гемоглобина и миоглобина (1957)
Сенгер: первичная структура инсулина (1958).

Когда возникла и какие задачи решает молекулярная биология?
Молекулярная биология – химические основы биологических процессов, описание этих процессов на молекулярном уровне. Возникла на рубеже 19 – 20 вв. Термин появился
в 1930-х гг. Важнейшие задачи: исследование механизма хранения и передачи наследственной информации, изучение механизма действия биоактивных соединений, в частности лекарств.

Назовите ученых, сыгравших ключевую роль в изучении структуры и функций нуклеиновых кислот.
А. Коссель: нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды (~1890)
Эйвери: ДНК – носитель генетической информации (1944)
Тодд: нуклеотид = азотистое основание [А, Г, Ц, Т (У)] + моносахарид + PO₄; ДНК, РНК ® полинуклеотиды (начало 1950-х)
Уотсон, Крик: двойная спираль ДНК (1953)
Очоа: синтез РНК in vitro (1955)
Корнберг: синтез ДНК in vitro под действием полимеразы (1956 – 1967).

Назовите ученых, сыгравших ключевую роль в расшифровке генетического кода.
Ниренберг: расшифровка кодона УУУ (фенилаланин) (1961)
Холли: структура тРНК – переносчика аланина (1965)
Корана: синтез ДНК и РНК с различной последовательностью кодонов, расшифровка всех 64 кодонов (1966). первый искусственный ген (1970)
Сенгер: первичная структура РНК (1967) и ДНК (1977)
Гилберт: метод определения первичной структуры ДНК (разрыв ДНК по определенному нуклеотиду (1977).

Что такое хемофобия? Приведите поясняющие примеры.
Хемофобия – неприятие химии и синтетических химических соединений. Например, неприятие лекарств, полученных синтетическим путем, химических удобрений, одежды из "синтетики". Сейчас наблюдается тенденция использования именно "природных" компонентов, например, в косметических и лекарственных препаратах. В действительности нет оснований считать такой подход верным:

любое химическое соединение, полученное искусственным путем (при условии достаточной очистки) не должно отличаться от своего природного аналога,
очень многие синтетические вещества совершенно безопасны и приносят огромную пользу людям,
существует множество вредных и опасных для жизни "природных" соединений.

....................................................................................................................................................

Дефиниция науки как средства познания мира.
В основе науки как метода познания лежат:

использование моделей и вытекающее из этого понятие "факта",
материалистическая модель мира,
логическое мышление.

Приведите примеры важнейших эмпирических обобщений.
Закон постоянства состава, периодический закон Менделеева, правила Марковникова о направлении реакций замещения, отщепления, присоединения по двойной связи и изомеризации в зависимости от химического строения, правило Зайцева (правило отщепления фрагментов галогенводородных кислот от алкилгалогенидов или воды от спиртов).

Системы базисных индивидов, рассматриваемые в различных разделах естествознания.
Физика: физические явления, виды поля, виды элементарных частиц,...
Химия: химические вещества, молекулы, химические реакции, надмолекулярные образования (ассоциаты, кластеры, пленки и т.д.),...
Биология: биологические виды, органы животных и растений, органы клетки,...
Геология: минералы, породы,...

Дефиниция химии.
Химию часто определяют как науку о веществах и их превращениях. Химия изучает и систематизирует химические вещества и химические соединения, разрабатывает методы их синтеза и анализа, исследует зависимости физических, химических и биологических свойств от природы вещества (соединения). Важно отметить, что объектами исследования в химии (особенно в последнее время) часто являются не только вещества (фазы), но и отдельные молекулы (например, РНК и ДНК), супрамолекулярные системы, поверхностные атомно-молекулярные ансамбли, коллоидные частицы и т.п. Поэтому современную химию можно определить как науку о разнообразных атомно-молекулярных системах.

Важнейшие особенности современной химии:

атомно-молекулярная концепция, структурные представления
расширение круга рассматриваемых объектов (не только химические вещества, химические соединения, молекулы, но и супрамолекулярные системы, адсорбционные слои, коллоидные частицы и т.п.)
особая роль теоретической химии (использование классической и квантовой механики)
использование сложных физических методов
компьютерное моделирование
доминирующая роль биохимических и экологических проблем.

Важнейшие системы базисных индивидов, которые рассматривает химия.
Система базисных индивидов – совокупность однородных объектов или процессов, особо важных для химии. Примеры: химические вещества, химические соединения, химические реакции, молекулы, надмолекулярные образования и т.д.

Приведите три примера (с пояснениями), иллюстрирующих различие понятий "химическое соединение" и "химическое вещество".
Химическое вещество – гомогенная фаза, обладающая вполне определенными физическими и химическими свойствами. Химическое соединение определяется составом и ближайшим окружением каждого из имеющихся сортов атомов. Одно химическое соединение может существовать в виде двух (и более) разных веществ. Сфалерит и вюрцит – одно химическое соединение ZnS, но это разные химические вещества (координация атомов Zn и S в обоих минералах одинакова – тетраэдр, но у них разная кристаллическая структура: сфалерит относится к кубической сингонии, вюрцит – к гексагональной); то же самое можно сказать об алмазе и лонсдейлите: алмаз и лонсдейлит (гексагональный алмаз) – одно химическое соединение, но разные химические вещества (в алмазе и лонсдейлите каждый атом С окружен четырьмя другими атомами С по тетраэдру, алмаз относится к кубической сингонии, а лонсдейлит – к гексагональной); лёд и вода – одно химическое соединение H₂O, но это разные химические вещества.

Что означают термины "бертоллид" и "дальтонид"?
Дальтониды – соединения, подчиняющиеся закону постоянства состава Пруста, бертоллиды – соединения переменного состава, существование которых допускал Бертолле, и которые были обнаружены Курнаковым при изучении сплавов.

Укажите важнейшие аспекты и способы описания структуры атомно-молекулярных систем.
Атомно-молекулярная система (молекула, надмолекулярное образование, поверхностный слой, кристаллическая структура и т.п.) может быть описана статической (неподвижной) или динамической (подвижной) моделью; это описание может быть "топологическим" с использованием графа, т.е. структурной формулы, стереотипов (плоское или неплоское строение, тетраэдр, октаэдр и т.п.) или же "геометрическим", включающим в себя численные геометрические характеристики (координаты атомов, длины связей, углы и т.п.). Чаще всего используют точечные модели, в которых каждому атому соответствует точка, или непрерывные распределения электронной плотности с вкрапленными в них ядрами.

Что такое "компьютерное моделирование"?

Расчетное воссоздание (восстановление, построение) какой-либо системы и/или ее свойств
Расчетное воспроизведение какого-либо процесса [компьютерный эксперимент]
Выявление и описание функциональных зависимостей (корреляций).

Это моделирование, потому что всегда используется некоторая модель (приближение); оно компьютерное, поскольку требуется значительный объем вычислений.

Важнейшие химические задачи, решаемые методами компьютерного моделирования.

Расчеты строения и спектров молекул и других атомно-молекулярных систем на основе квантовой химии и теоретической молекулярной спектроскопии
Построение потенциальных поверхностей
Расчеты на основе метода "молекулярной механики"
Молекулярная динамика
Метод Монте-Карло (строение, динамика и свойства жидкостей, растворов, твердых тел, поверхностные явления, абсорбция)
Моделирование химических реакций и химических равновесий, макрокинетические процессы
Установление корреляций структура – свойство, планирование эксперимента, проблемы материаловедения.

Что такое нанотехнологии?
Когда речь идет о развитии нанотехнологий, имеются в виду три направления:

изготовление электронных схем (в том числе и объемных) с активными элементами, размерами сравнимыми с размерами молекул и атомов,
разработка и изготовление наномашин, т.е. механизмов и роботов размером с молекулу,
непосредственная манипуляция атомами и молекулами (сканирующий туннельный микроскоп и атомный силовой микроскоп).

Что такое фемтосекундная спектроскопия? Приведите пример, иллюстрирующий возможности этого метода.
     Фемтосекундная спектроскопия (фемтосекунда равна 10^-15 секунд) – один из новейших методов изучения химических реакций, основанный на использовании сверхбыстрого лазера. Длительность вспышки такого лазера сопоставима со временем протекания реакции, т.е. имеет порядок фемтосекунды. Сверхбыстрый лазер испускает два импульса: импульс накачки, переводящий молекулы в более высокое энергетическое состояние, и затем более слабый импульс (зонд), на длине волны, характерной для молекулы в исходном состоянии или для образующейся переходной формы. Импульс накачки – пусковой сигнал для реакции, зондовый импульс позволяет исследовать происходящие в системе процессы. Изменяя временной интервал между двумя импульсами (с помощью системы зеркал), можно наблюдать переходные состояния системы.
     Работы Ахмеда Х. Зевейла, посвященные исследованию движения атомов в молекуле в процессе химической реакции с помощью фемтосекундной спектроскопии были удостоены в 1999 г. Нобелевской премии по химии.
     В своих первых экспериментах Зевейл изучал распад иодцианида (ICN ® I + CN); ему удалось наблюдать переходное состояние в момент распада связи I–C (время протекания реакции ~ 200 фемтосекунд).

Что такое композиты?
     Композиционные материалы (композиты) – материалы, образованные объемным сочетанием химически разнородных компонентов с четкой границей раздела между ними. Композиты характеризуются свойствами, которыми не обладает ни один из их компонентов, взятый в отдельности. Композиционные материалы состоят из основы (матрицы), армированной наполнителями. Возможно также использование в одном материале нескольких матриц (полиматричные композиционные материалы) или наполнителей различной природы (гибридные композиционные материалы). По структуре наполнителя композиционные материалы подразделяют на волокнистые (армированы волокнами и нитевидными кристаллами), дисперсноармированные или дисперсноупрочненные (с наполнителем в виде тонкодисперсных частиц) и слоистые (армированы пленками, пластинками, слоистыми наполнителями). По прочности, жесткости и другим свойствам композиты превосходят обычные конструкционные материалы.
     Наибольшее применение в технике получили композиционные материалы, армированные высокопрочными непрерывными волокнами. К ним относят: полимерные композиты на основе эпоксидных, полиэфирных, фенолоформальдегидных и др. связующих, армированных стеклянными (стеклопластики), углеродными (углепластики), органическими (органопластики) и др. волокнами; металлические композиты на основе сплавов Al, Mg, Cu. Ti, Ni, Cr, армированных борными, углеродными или карбидкремниевыми волокнами; композиты на основе углерода, армированного углеродными волокнами (углерод-углеродные материалы).
     История возникновения искусственных композиционных материалов восходит к истокам цивилизации, когда человек начал сознательно конструировать новые материалы. Однако наиболее бурно современное материаловедение стало развиваться в конце первой половины XX века, когда появились хорошие прочные и легкие стеклопластики и из них начали делать планеры, а затем и многое другое. В настоящее время авиация, ракетно-космическая техника, судостроение, машиностроение немыслимы без композитов.

К оглавлению учебных материалов

"Образцовая шпаргалка": ответы на отдельные вопросы компьютерного теста

Методическое пояснение

"Образцовая шпаргалка":
ответы на отдельные вопросы компьютерного теста