Սանկտ Պետերբուրգի պետական ​​պոլիտեխնիկական համալսարան

Կիրառական մաթեմատիկայի և մեխանիկայի ինստիտուտ
Տեսական մեխանիկայի բաժին

ԱԾխածնի երկօքսիդի ՄՈԼԵԿՈՒԼ

դասընթացի նախագիծ

Բակալավրիատ. 010800 Մեխանիկա և մաթեմատիկական մոդելավորում

Խումբ 23604/1

Ծրագրի ղեկավար:

Պաշտպանության մեջ ընդունվեց.

Սանկտ Պետերբուրգ

Գլուխ 1 Մոլեկուլային դինամիկան 3

1.2 Զույգ պոտենցիալներ 5

1.2.1 Մորզեի ներուժ. 5

1.2.2 Լենարդ-Ջոնսի ներուժը. 6

1.2.3 Մորզեի և Լենարդ-Ջոնսի պոտենցիալների համեմատությունը 7

1.2.4 Պոտենցիալների և ուժերի համեմատության գրաֆիկներ. 7

1.2.5 Եզրակացություն 9

1.2 Մոլեկուլ ածխաթթու գազ 9

Գլուխ 2 Գրավոր ծրագիր 10

2.1 Ծրագրի պահանջներ 10

2.2 Ծրագրի կոդը. տասնմեկ

2.2.1 Փոփոխականներ. տասնմեկ

2.2.2 Մասնիկների ստեղծման ֆունկցիա 12

2.2.3 Ֆիզիկայի ֆունկցիա 14

2.2.4 Power 18 ֆունկցիա

2.3 Օպտիմալ պարամետրերի ընտրություն 19

Աշխատանքի արդյունքներ 20

Հղումների ցուցակ 21

Ներածություն և խնդրի ձևակերպում

Մոլեկուլների մոդելավորումը, նույնիսկ ամենապարզը, բարդ խնդիր է։ Դրանց մոդելավորման համար անհրաժեշտ է օգտագործել բազմաթիվ մասնիկային պոտենցիալներ, սակայն դրանց ծրագրավորումը նույնպես շատ բարդ խնդիր է։ Հարց է առաջանում, թե արդյոք հնարավո՞ր է գտնել ամենապարզ մոլեկուլները մոդելավորելու ավելի հեշտ ճանապարհ։

Զուգակցված պոտենցիալները լավ պիտանի են մոդելավորման համար, քանի որ դրանք ունեն պարզ ձև և հեշտ է ծրագրավորվել: Բայց ինչպե՞ս կարող են դրանք կիրառվել մոլեկուլային մոդելավորման մեջ: Իմ աշխատանքը նվիրված է այս խնդրի լուծմանը։

Հետևաբար, իմ նախագծի առջև դրված առաջադրանքը կարող է ձևակերպվել հետևյալ կերպ. մոդելավորել ածխաթթու գազի մոլեկուլ՝ օգտագործելով զույգ պոտենցիալ (2D մոդել) և դիտարկել դրա ամենապարզ մոլեկուլային դինամիկան:

Գլուխ 1 Մոլեկուլային դինամիկան

Դասական մեթոդ մոլեկուլային դինամիկա

Մոլեկուլային դինամիկայի մեթոդը (MD մեթոդ) մեթոդ է, որի ժամանակ փոխազդող ատոմների կամ մասնիկների համակարգի ժամանակավոր էվոլյուցիան հետևվում է նրանց շարժման հավասարումների ինտեգրման միջոցով:

Հիմնական դրույթներ.

Ատոմների կամ մասնիկների շարժումը նկարագրելու համար. դասական մեխանիկա. Մասնիկների շարժման օրենքը հայտնաբերվում է վերլուծական մեխանիկայի միջոցով: Միջատոմային փոխազդեցության ուժերը կարող են ներկայացվել դասական պոտենցիալ ուժերի տեսքով (որպես համակարգի պոտենցիալ էներգիայի գրադիենտ)։ Մակրոսկոպիկ (թերմոդինամիկ) բնույթի արդյունքներ ստանալու համար անհրաժեշտ չէ համակարգի մասնիկների երկարաժամկետ հետագծերի ճշգրիտ իմացությունը։ Մոլեկուլային դինամիկայի մեթոդով հաշվարկների ընթացքում ստացված կոնֆիգուրացիաների հավաքածուները բաշխվում են որոշ վիճակագրական բաշխման ֆունկցիայի համաձայն, օրինակ՝ միկրոկանոնիկ բաշխմանը համապատասխան։

Մոլեկուլային դինամիկայի մեթոդը կիրառելի է, եթե ատոմի (կամ մասնիկի) Դե Բրոլի ալիքի երկարությունը շատ ավելի փոքր է, քան միջատոմային հեռավորությունը։

Նաև դասական մոլեկուլային դինամիկան կիրառելի չէ թեթև ատոմներից բաղկացած մոդելավորման համակարգերի համար, ինչպիսիք են հելիումը կամ ջրածինը: Բացի այդ, ցածր ջերմաստիճաններում քվանտային էֆեկտները դառնում են որոշիչ, և նման համակարգերը դիտարկելու համար անհրաժեշտ է օգտագործել քվանտներ. քիմիական մեթոդներ. Անհրաժեշտ է, որ ժամանակները, երբ դիտարկվում է համակարգի վարքագիծը, ավելի երկար լինեն, քան ուսումնասիրված ֆիզիկական մեծությունների թուլացման ժամանակը:

Մոլեկուլային դինամիկայի մեթոդը, որն ի սկզբանե մշակվել է տեսական ֆիզիկայում, լայն տարածում է գտել քիմիայում, իսկ 1970-ական թվականներից՝ կենսաքիմիայում և կենսաֆիզիկայում։ Այն կարևոր դեր է խաղում սպիտակուցի կառուցվածքի որոշման և նրա հատկությունների ճշգրտման գործում, եթե առարկաների միջև փոխազդեցությունը կարող է նկարագրվել ուժային դաշտով։

1.2 Զույգ պոտենցիալներ

Իմ աշխատանքում ես օգտագործել եմ երկու պոտենցիալ՝ Լենարդ-Ջոնս և Մորզ: Դրանք կքննարկվեն ստորև:

1.2.1 Մորզեի ներուժ.

D-ը կապի էներգիան է, a-ն կապի երկարությունն է, b-ը պոտենցիալ հորի լայնությունը բնութագրող պարամետր է:

Պոտենցիալն ունի մեկ անչափ պարամետր ba. ba=6-ում Մորզի և Լենարդ-Ջոնսի փոխազդեցությունները մոտ են: Երբ ba-ն մեծանում է, Մորզեի փոխազդեցության համար պոտենցիալ հորի լայնությունը նվազում է, և փոխազդեցությունը դառնում է ավելի կոշտ և փխրուն:

Ba-ի նվազումը հանգեցնում է հակառակ փոփոխությունների. պոտենցիալ ջրհորն ընդլայնվում է, կոշտությունը նվազում է:

Մորզեի պոտենցիալին համապատասխանող ուժը հաշվարկվում է բանաձևով.

Կամ վեկտորային ձևով.

1.2.2 Լենարդ-Ջոնսի ներուժը.

Փոխազդեցության զուգակցված ուժային ներուժ: Սահմանվում է բանաձևով.

r-ը մասնիկների միջև հեռավորությունն է, D-ն կապի էներգիան է, a-ն կապի երկարությունն է:

Պոտենցիալը Mie ներուժի հատուկ դեպք է և չունի չափազերծ պարամետրեր:

Լենարդ-Ջոնսի պոտենցիալին համապատասխանող փոխազդեցության ուժը հաշվարկվում է բանաձևով

Լենարդ-Ջոնսի պոտենցիալի համար կապի կոշտությունը, կապի կրիտիկական երկարությունը և կապի ամրությունը համապատասխանաբար հավասար են.

Փոխազդեցության վեկտորային ուժը որոշվում է բանաձևով

Այս արտահայտությունը պարունակում է միայն r միջատոմային հեռավորության զույգ հզորություններ, ինչը հնարավորություն է տալիս չօգտագործել արմատի արդյունահանման գործողությունը թվային հաշվարկներում մասնիկների դինամիկայի մեթոդով։

1.2.3 Մորզեի և Լենարդ-Ջոնսի պոտենցիալների համեմատությունը

Պոտենցիալը որոշելու համար յուրաքանչյուրը դիտարկեք ֆունկցիոնալ տեսանկյունից:

Երկու պոտենցիալներն էլ ունեն երկու տերմին, մեկը պատասխանատու է գրավչության համար, իսկ մյուսը գրավչության համար:

Մորզեի պոտենցիալը պարունակում է բացասական ցուցիչ՝ ամենաարագ նվազող ֆունկցիաներից մեկը։ Հիշեցնեմ, որ արտահայտիչն ունի վանման համար պատասխանատու տերմինի ձևը, գրավչության համար պատասխանատու տերմինը։

Առավելությունները:

Լենարդ Ջոնսի ներուժն իր հերթին պարունակում է հզորության գործառույթըբարի

Որտեղ n = 6՝ ներգրավման համար պատասխանատու տերմինի համար, և n = 12՝ վանման համար պատասխանատու տերմինի համար:

Առավելությունները:

արդյունահանում չի պահանջվում քառակուսի արմատ, քանի որ հզորությունները նույնիսկ ծրագրավորված են, ավելի հարթ աճ և անկում, համեմատած Մորզեի ներուժի հետ

1.2.4 Պոտենցիալների և ուժերի համեմատության գրաֆիկներ.

1.2.5 Եզրակացություն

Այս գրաֆիկներից կարելի է 1 եզրակացություն անել՝ Մորզեի ներուժն ավելի ճկուն է, հետևաբար այն ավելի հարմար է իմ կարիքների համար, քանի որ անհրաժեշտ է նկարագրել երեք մասնիկների միջև փոխազդեցությունները, և դա կպահանջի 3 տեսակի ներուժ.

Թթվածնի և ածխածնի փոխազդեցության համար (միևնույնն է մոլեկուլի յուրաքանչյուր թթվածնի համար) Ածխածնի երկօքսիդի մոլեկուլում թթվածնի փոխազդեցության համար (եկեք այն անվանենք կայունացնող) Տարբեր մոլեկուլների մասնիկների փոխազդեցության համար.

Ուստի ապագայում ես կօգտագործեմ միայն Մորզեի պոտենցիալը, իսկ անունը բաց կթողնեմ։

1.2 Ածխածնի երկօքսիդի մոլեկուլ

Ածխածնի երկօքսիդը (ածխաթթու գազ) անհոտ և անգույն գազ է։ Ածխածնի երկօքսիդի մոլեկուլն ունի գծային կառուցվածք և կովալենտ բևեռային կապեր, թեև մոլեկուլն ինքնին բևեռային չէ։ Դիպոլի մոմենտ = 0:

ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ

Ածխաթթու գազ(ածխածնի երկօքսիդ (IV), ածխաթթու գազ, ածխաթթու գազ) նորմալ պայմաններում անգույն գազ է, օդից ծանր, ջերմային կայուն, և սեղմվելիս և սառչելիս հեշտությամբ վերածվում է հեղուկ և պինդ («չոր սառույց») վիճակի։

Այն վատ է լուծվում ջրի մեջ՝ մասամբ արձագանքելով դրա հետ։

Ածխածնի երկօքսիդի հիմնական հաստատունները տրված են ստորև բերված աղյուսակում:

Աղյուսակ 1. Ֆիզիկական հատկություններև ածխաթթու գազի խտությունը։

Ածխածնի երկօքսիդը կարևոր դեր է խաղում կենսաբանական (ֆոտոսինթեզ), բնական (ջերմոցային էֆեկտ) և երկրաքիմիական (օվկիանոսներում տարրալուծում և կարբոնատների առաջացում) գործընթացներում։ Մեծ քանակությամբ այն մտնում է շրջակա միջավայր հանածո վառելիքի այրման, փտած թափոնների և այլնի արդյունքում։

Ածխածնի երկօքսիդի մոլեկուլի քիմիական կազմը և կառուցվածքը

Ածխածնի երկօքսիդի մոլեկուլի քիմիական բաղադրությունը արտահայտվում է CO 2 էմպիրիկ բանաձևով։ Ածխածնի երկօքսիդի մոլեկուլը (նկ. 1) գծային է, որը համապատասխանում է կապող էլեկտրոնային զույգերի նվազագույն վանմանը, C=H կապի երկարությունը 0,116 նմ է, իսկ միջին էներգիան՝ 806 կՋ/մոլ։ Վալենտային կապերի մեթոդի շրջանակներում երկու ս -C-O միացումներձևավորվել է ածխածնի ատոմի sp-հիբրիդացված օրբիտալ և 2p z՝ թթվածնի ատոմների ուղեծրեր։ Ածխածնի ատոմի 2p x և 2p y ուղեծրերը, որոնք չեն մասնակցում sp հիբրիդացմանը, համընկնում են թթվածնի ատոմների նմանատիպ ուղեծրերի հետ։ Այս դեպքում ձևավորվում են երկու π-օրբիտալներ, որոնք տեղակայված են փոխադարձ ուղղահայաց հարթություններում։

Բրինձ. 1. Ածխածնի երկօքսիդի մոլեկուլի կառուցվածքը.

Թթվածնի ատոմների սիմետրիկ դասավորության շնորհիվ CO 2 մոլեկուլը ոչ բևեռ է, հետևաբար երկօքսիդը փոքր-ինչ լուծելի է ջրում (CO 2-ի մեկ ծավալ H 2 O-ի մեկ ծավալում 1 ատմ և 15 o C ջերմաստիճանում): Մոլեկուլի ոչ բևեռականությունը հանգեցնում է թույլ միջմոլեկուլային փոխազդեցությունների և եռակի կետի ցածր ջերմաստիճանի՝ t = -57,2 o C և P = 5,2 ատմ:

Ածխածնի երկօքսիդի քիմիական հատկությունների և խտության համառոտ նկարագրությունը

Քիմիապես ածխաթթու գազը իներտ է, ինչը պայմանավորված է O=C=O կապերի բարձր էներգիայով։ Բարձր ջերմաստիճաններում ուժեղ վերականգնող նյութերի դեպքում ածխաթթու գազը դրսևորվում է օքսիդացնող հատկություններ. Ածուխով այն վերածվում է ածխածնի մոնօքսիդի CO.

C + CO 2 \u003d 2CO (t \u003d 1000 o C):

Օդում բռնկված մագնեզիումը շարունակում է այրվել ածխաթթու գազի մթնոլորտում.

CO 2 + 2 Mg \u003d 2 MgO + C:

Ածխածնի երկօքսիդը (IV) մասամբ փոխազդում է ջրի հետ.

CO 2 (l) + H 2 O \u003d CO 2 × H 2 O (l) ↔ H 2 CO 3 (l):

Ցույց է տալիս թթվային հատկությունները.

CO 2 + NaOH նոսր = NaHCO 2;

CO 2 + 2NaOH conc \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O;

CO 2 + Ba(OH) 2 = BaCO 3 ↓ + H 2 O;

CO 2 + BaCO 3 (s) + H 2 O \u003d Ba (HCO 3) 2 (l):

2000 o C-ից բարձր ջերմաստիճանում տաքացնելիս ածխաթթու գազը քայքայվում է.

2CO 2 \u003d 2CO + O 2:

Խնդիրների լուծման օրինակներ

ՕՐԻՆԱԿ 1

Զորավարժություններ	ածխածնից, ջրածնից և թթվածնից կազմված 0,77 գ օրգանական նյութի այրման ժամանակ առաջացել է 2,4 գ ածխածնի երկօքսիդ և 0,7 գ ջուր։ Նյութի գոլորշիների խտությունը թթվածնով 1,34 է։ Որոշե՛ք նյութի մոլեկուլային բանաձևը.
Լուծում	m(C) = n(C)×M(C) = n(CO 2)×M(C) = ×M(C); m(C)=×12=0,65 գ; m (H) \u003d 2 × 0,7 / 18 × 1 \u003d 0,08 գ: m(O) \u003d m (C x H y O z) - m (C) - m (H) \u003d 0.77 - 0.65 - 0.08 \u003d 0.04 գ: x:y:z = m(C)/Ar(C): m(H)/Ar(H)` m(O)/Ar(O); x:y:z = 0.65/12:0.08/1: 0.04/16; x:y:z = 0.054: 0.08: 0.0025 = 22:32:1: Միջոցներ ամենապարզ բանաձեւըմիացություններ C 22 H 32 O, և դրա մոլային զանգվածը 46 գ / մոլ է: Օրգանական նյութի մոլային զանգվածի արժեքը կարելի է որոշել՝ օգտագործելով թթվածնի խտությունը. M նյութ = M(O 2) × D(O 2); M նյութ \u003d 32 × 1,34 \u003d 43 գ / մոլ: M նյութ / M (C 22 H 32 O) \u003d 43 / 312 \u003d 0.13: Այսպիսով, բանաձևի բոլոր գործակիցները պետք է բազմապատկվեն 0,13-ով: Այսպիսով, նյութի մոլեկուլային բանաձևը նման կլինի C 3 H 4 O:
Պատասխանել	C 3 H 4 O նյութի մոլեկուլային բանաձևը

ՕՐԻՆԱԿ 2

Զորավարժություններ	10,5 գ կշռով օրգանական նյութեր այրելիս ստացվել է 16,8 լիտր ածխաթթու գազ (N.O.) և 13,5 գ ջուր։ Օդում նյութի գոլորշիների խտությունը 2,9 է։ Ստացե՛ք նյութի մոլեկուլային բանաձևը.
Լուծում	Կազմենք այրման ռեակցիայի սխեման օրգանական միացությունածխածնի, ջրածնի և թթվածնի ատոմների թիվը համապատասխանաբար նշանակում է «x», «y» և «z». C x H y O z + O z →CO 2 + H 2 O: Եկեք որոշենք այս նյութը կազմող տարրերի զանգվածները: Ատոմային զանգվածի հարաբերական արժեքները վերցված են Պարբերական աղյուսակԴ.Ի. Մենդելեև, կլորացված մինչև ամբողջ թվեր՝ Ar(C) = 12 am.u., Ar(H) = 1 a.m.u., Ar(O) = 16 a.m.u. m(C) = n(C)×M(C) = n(CO 2)×M(C) = ×M(C); m(H) = n(H)×M(H) = 2×n(H 2 O)×M(H) = ×M(H); Հաշվե՛ք ածխաթթու գազի և ջրի մոլային զանգվածները: Ինչպես հայտնի է, մոլեկուլի մոլային զանգվածը հավասար է մոլեկուլը կազմող ատոմների հարաբերական ատոմային զանգվածների գումարին (M = Mr). M(CO 2) \u003d Ar (C) + 2 × Ar (O) \u003d 12+ 2 × 16 \u003d 12 + 32 \u003d 44 գ / մոլ; M(H 2 O) \u003d 2 × Ar (H) + Ar (O) \u003d 2 × 1 + 16 \u003d 2 + 16 \u003d 18 գ / մոլ: m (C) = ×12 = 9 գ; m(H) \u003d 2 × 13,5 / 18 × 1 \u003d 1,5 գ: m(O) \u003d m (C x H y O z) - m (C) - m (H) \u003d 10.5 - 9 - 1.5 \u003d 0 գ: Եկեք սահմանենք քիմիական բանաձեւկապեր: x:y = m(C)/Ar(C): m(H)/Ar(H); x:y = 9/12: 1,5/1; x:y = 0,75: 1,5 = 1: 2: Սա նշանակում է, որ միացության ամենապարզ բանաձևը CH 2 է, իսկ մոլային զանգվածը՝ 14 գ/մոլ։ Օրգանական նյութի մոլային զանգվածի արժեքը կարելի է որոշել՝ օգտագործելով նրա խտությունը օդում. Msubstance = M (օդ) × D (օդ) ; M նյութ \u003d 29 × 2,9 \u003d 84 գ / մոլ: Օրգանական միացության իրական բանաձևը գտնելու համար մենք գտնում ենք ստացված մոլային զանգվածների հարաբերակցությունը. M նյութ / M (CH 2) \u003d 84 / 14 \u003d 6. Սա նշանակում է, որ ածխածնի և ջրածնի ատոմների ցուցանիշները պետք է լինեն 6 անգամ ավելի, այսինքն. նյութի բանաձևը նման կլինի C 6 H 12-ին:
Պատասխանել	C 6 H 12 նյութի մոլեկուլային բանաձևը

Ցելսիուսի աստիճաններ մինչև դարի վերջ և եթե հող ածխածնի ներհոսքի ավելացում չլինի: Ստացված տվյալներին համապատասխան՝ հետազոտողները եզրակացնում են, որ արտանետումները փոխհատուցելու համար ածխաթթու գազ գազհողից անհրաժեշտ է ավելացնել անտառային կենսազանգվածի քանակը երկու-երեք անգամ, այլ ոչ թե 70–80%-ով, ինչպես նախկինում ասվեց։ Հետազոտությունն իրականացրել է Ֆինլանդիայի ինստիտուտը միջավայրը, ֆիննական...

https://www.site/journal/123925

ածխաթթու գազ գազ ածխաթթու գազ գազ

https://www.site/journal/116900

Փենսիլվանիայի համալսարանից (ԱՄՆ) Nano Letters-ում հրապարակված հոդվածում։ Մեծ գումար ածխաթթու գազ գազարդյունաբերության և տրանսպորտի միջոցով մթնոլորտ արտանետված, գիտնականները կարծում են, որ գլոբալ տաքացում է առաջացնում: Շատ մեթոդներ են քննարկվում... և պլատինե: Այս նանոնյութի միջոցով հավաքված տեղադրումը թույլատրվել է ազդեցության տակ արևի լույսփոխակերպել խառնուրդը ածխաթթու գազ գազև ջրի գոլորշիները վերածվում են մեթանի, էթանի և պրոպանի 20 անգամ ավելի արդյունավետ, քան...

https://www.site/journal/116932

Նպատակը ջրիմուռների և ֆիտոպլանկտոնների ֆոտոսինթետիկ ակտիվության խթանումն է կամ գետնի տակ հեղուկացված CO2-ի ներարկումը: Փոխակերպում ածխաթթու գազ գազածխաջրածինների մեջ՝ օգտագործելով տիտանի երկօքսիդի նանոմասնիկներ, արդեն առաջարկվել է գիտնականների կողմից՝ որպես ... պղնձի և պլատինի լուծման մեկ այլ մեթոդ: Այս նանոնյութի միջոցով հավաքված տեղադրումը արևի լույսի ազդեցության տակ հնարավոր դարձրեց խառնուրդը փոխակերպել ածխաթթու գազ գազև ջրի գոլորշիները վերածվում են մեթանի, էթանի և պրոպանի 20 անգամ ավելի արդյունավետ, քան սովորական կատալիզատորները...

https://www.site/journal/122591

Միացյալ Նահանգները, որի խոսքերը մեջբերում է այս մասին մամուլի ծառայությունը գիտական ​​հաստատություն. Գիտնականները ուշադրություն են հրավիրել այն փաստի վրա, որ բույսերի կլանումը ածխաթթու գազ գազև դրանց տերևների մակերեսից ջրի գոլորշիացումը տեղի է ունենում նույն ծակոտիներով, որոնք կոչվում են ստոմատներ: Սա օդում չափազանց շատ CO2 է, ստոմատի տերևները նեղանում են, հավանաբար մուտքի քանակը սահմանափակելու համար: ածխաթթու գազ գազօգտագործվում է բույսերի կողմից աճի համար: Սա հանգեցնում է գոլորշիացման դանդաղեցման և արդյունավետության նվազմանը «բնական ...

https://www.site/journal/126120

Բյուրեղները մշակվել են պարզ մեթոդի միջոցով, որը հիմնված է երեք հասանելիության վրա քիմիական նյութեր. Բնական գազհաճախ պարունակում է ածխածնային գազև այլ կեղտեր, որոնք նվազեցնում են այս վառելիքի արդյունավետությունը: Արդյունաբերություններին անհրաժեշտ է նյութ, որը հեռացնում է ածխածնային գազ. Իդեալական նյութը պետք է լինի մատչելի, ընտրովի և բարձր հզորությամբ և կարող է վերալիցքավորվել: Վերալիցքավորվող նյութ...

https://www.site/journal/126326

Եվ նրանք եզրակացրեցին, որ, պարզվում է, տղամարդիկ տարեկան երկու տոննա «դուրս են նետում» մթնոլորտ ածխաթթու գազ գազավելի շատ, քան կանայք: Հետազոտողները դա բացատրում են նրանով, որ տղամարդիկ ավելի հաճախ են օգտվում ավտոմեքենայից և, համապատասխանաբար, ... գենդերային տարբերություններ, հետազոտության հեղինակներն առաջարկում են, հետևաբար, աղբյուրները որոշելու մի փոքր այլ եղանակ. ածխաթթու գազ գազ(մեկը գազերորոնք ազդում են գլոբալ տաքացման վրա) և, մասնավորապես, սպառողների սովորույթներն ու եկամուտները, որոնք հաշվի չեն առնվում պաշտոնական ...

https://www.site/journal/126887

Լուիզիանայի ածխաբեր երկրաբանական կազմավորումներում։ Հետազոտողները պարզել են, որ տարածված բակտերիաները, որոնք օգտագործում են ածխածնային գազև ածուխը ինքնին որպես սնունդ, ջրի առկայության դեպքում նրանք կարող են լրացուցիչ մշակել CO2 և մեթան թողարկել ... հետազոտողների մեջ, որպեսզի այս գործընթացն աշխատի, միկրոօրգանիզմները, որոնք CO2-ը վերամշակում են մեթանի, բացի այդ. ածխաթթու գազ գազիսկ ածուխին անհրաժեշտ են լրացուցիչ սննդանյութեր՝ ջրածին, աղեր քացախաթթուև ամենակարևորը...

Ածխածնի երկօքսիդը, ածխածնի երկօքսիդը, ածխածնի երկօքսիդը բոլորը նույն նյութի անուններն են, որոնք մենք գիտենք որպես ածխածնի երկօքսիդ: Այսպիսով, որո՞նք են այս գազի հատկությունները և որո՞նք են դրա կիրառությունները:

Ածխածնի երկօքսիդը և նրա ֆիզիկական հատկությունները

Ածխածնի երկօքսիդը կազմված է ածխածնից և թթվածնից։ Ածխածնի երկօքսիդի բանաձևը CO2 է: Բնության մեջ այն առաջանում է այրվելով կամ փտելով։ օրգանական նյութեր. Օդային և հանքային աղբյուրներում գազի պարունակությունը նույնպես բավականին բարձր է։ Բացի այդ, մարդիկ և կենդանիները նաև արտաշնչելիս արտազատում են ածխաթթու գազ:

Բրինձ. 1. Ածխածնի երկօքսիդի մոլեկուլ.

Ածխածնի երկօքսիդը լիովին անգույն գազ է և չի երևում: Այն նաև հոտ չունի։ Սակայն նրա բարձր կոնցենտրացիայի դեպքում մարդու մոտ կարող է զարգանալ հիպերկապնիա, այսինքն՝ շնչահեղձություն։ Ածխածնի երկօքսիդի պակասը կարող է նաև առողջական խնդիրներ առաջացնել։ Այս գազի բացակայության արդյունքում կարող է զարգանալ շնչահեղձության հակառակ վիճակը՝ հիպոկապնիա։

Եթե ​​ածխաթթու գազը տեղադրվում է ցածր ջերմաստիճանի պայմաններում, ապա -72 աստիճանում այն ​​բյուրեղանում է և դառնում ձյան նման։ Հետեւաբար, ածխաթթու գազը պինդ վիճակում կոչվում է «չոր ձյուն»:

Բրինձ. 2. Չոր ձյունը ածխաթթու գազ է:

Ածխածնի երկօքսիդը 1,5 անգամ ավելի խիտ է, քան օդը։ Նրա խտությունը 1,98 կգ/մ³ է քիմիական կապածխածնի երկօքսիդի մոլեկուլում՝ կովալենտ բևեռ. Այն բևեռային է, քանի որ թթվածինն ավելի բարձր էլեկտրաբացասական արժեք ունի:

Նյութերի ուսումնասիրության մեջ կարևոր հասկացություն է մոլեկուլային և մոլային զանգվածը։ Մոլային զանգվածածխաթթու գազը 44 է։ Այս թիվը ձևավորվում է մոլեկուլը կազմող ատոմների հարաբերական ատոմային զանգվածների գումարից։ Հարաբերական ատոմային զանգվածների արժեքները վերցված են D.I. աղյուսակից: Մենդելեևը և կլորացվում է մինչև ամբողջ թվերը: Ըստ այդմ, CO2-ի մոլային զանգվածը = 12+2*16:

Ածխածնի երկօքսիդում տարրերի զանգվածային բաժինները հաշվարկելու համար դուք պետք է հետևեք յուրաքանչյուրի զանգվածային բաժինների հաշվարկման բանաձևին. քիմիական տարրըստ էության։

nատոմների կամ մոլեկուլների թիվն է։
Ա r- հարազատ ատոմային զանգվածքիմիական տարր.
Պրննյութի հարաբերական մոլեկուլային քաշն է:
Հաշվիր հարաբերականը մոլեկուլային քաշըածխաթթու գազ.

Mr(CO2) = 14 + 16 * 2 = 44 w(C) = 1 * 12 / 44 = 0,27 կամ 27% Քանի որ ածխաթթու գազը պարունակում է թթվածնի երկու ատոմ, n = 2 w(O) = 2 * 16 / 44 = 0,73 կամ 73%

Պատասխան՝ w(C) = 0.27 կամ 27%; w(O) = 0.73 կամ 73%

Ածխածնի երկօքսիդի քիմիական և կենսաբանական հատկությունները

Ածխածնի երկօքսիդն ունի թթվային հատկություններքանի որ այն թթվային օքսիդ է, և ջրի մեջ լուծվելիս առաջանում է ածխաթթու.

CO2+H2O=H2CO3

Այն փոխազդում է ալկալիների հետ, որի արդյունքում առաջանում են կարբոնատներ և բիկարբոնատներ։ Այս գազը դյուրավառ չէ: Այն միայն այրում է մի քանիսը ակտիվ մետաղներինչպիսիք են մագնեզիումը:

Երբ տաքացվում է, ածխաթթու գազը քայքայվում է ածխածնի երկօքսիդև թթվածին.

2CO₃=2CO+O3։

Ինչպես մյուս թթվային օքսիդները, այս գազը հեշտությամբ փոխազդում է այլ օքսիդների հետ.

СaO+Co₃=CaCO3.

Ածխածնի երկօքսիդը բոլոր օրգանական նյութերի բաղադրիչն է: Բնության մեջ այդ գազի շրջանառությունն իրականացվում է արտադրողների, սպառողների և քայքայողների օգնությամբ։ Կյանքի ընթացքում մարդն օրական արտադրում է մոտ 1 կգ ածխաթթու գազ։ Երբ ներշնչում ենք, ստանում ենք թթվածին, բայց այս պահին ալվեոլներում առաջանում է ածխաթթու գազ։ Այս պահին տեղի է ունենում փոխանակում. թթվածինը մտնում է արյուն, իսկ ածխաթթու գազը դուրս է գալիս:

Ալկոհոլի արտադրության ժամանակ առաջանում է ածխաթթու գազ։ Նաև այս գազը ազոտի, թթվածնի և արգոնի արտադրության կողմնակի արտադրանք է: Ածխածնի երկօքսիդի օգտագործումը անհրաժեշտ է Սննդի արդյունաբերություն, որտեղ ածխաթթու գազը գործում է որպես կոնսերվանտ, իսկ ածխաթթու գազը հեղուկի տեսքով պարունակվում է կրակմարիչներում։

Բրինձ. 3. Կրակմարիչ.

Ի՞նչ ենք մենք սովորել:

Ածխածնի երկօքսիդը մի նյութ է, որը նորմալ պայմաններում անգույն է և առանց հոտի: Բացի իր ընդհանուր անունից՝ ածխածնի երկօքսիդ, այն նաև կոչվում է ածխածնի օքսիդ կամ ածխածնի երկօքսիդ։

Թեմայի վիկտորինան

Հաշվետվության գնահատում

Միջին գնահատականը: 4.3. Ստացված ընդհանուր գնահատականները՝ 146։

Բայց եթե միևնույն ատոմներից մոլեկուլներն այդքան շատ են տարբերվում, ապա ինչպիսի՜ բազմազանություն պետք է լինի տարբեր ատոմներից մոլեկուլների միջև։ Եկեք նորից նայենք օդում, միգուցե այնտեղ էլ գտնե՞նք նման մոլեկուլներ։ Իհարկե մենք կանենք:
Գիտե՞ք, թե ինչ մոլեկուլներ եք արտաշնչում օդ։ (Իհարկե, ոչ միայն դուք, բոլոր մարդիկ և բոլոր կենդանիները:) Ձեր հին ընկերոջ մոլեկուլները՝ ածխաթթու գազ: Ածխածնի երկօքսիդի փուչիկները հաճելիորեն ցնցում են ձեր լեզուն, երբ դուք գազավորված ջուր կամ լիմոնադ եք խմում: Չոր սառույցի կտորները, որոնք դրվում են պաղպաղակի տուփերի մեջ, նույնպես պատրաստված են այդպիսի մոլեկուլներից. չոր սառույցը պինդ ածխաթթու գազ է:
Ածխածնի երկօքսիդի մոլեկուլում թթվածնի երկու ատոմ հակառակ կողմերից կցվում են մեկ ածխածնի ատոմին։ «Կարբոն» նշանակում է «ածուխ ծնող»։ Բայց ածխածինը ծնում է ավելին, քան պարզապես ածուխ: Պարզ մատիտով նկարելիս գրաֆիտի փոքր փաթիլները մնում են թղթի վրա՝ դրանք նույնպես բաղկացած են ածխածնի ատոմներից։ Դրանցից «պատրաստվում են» ադամանդն ու սովորական մուրը։ Կրկին նույն ատոմները - և բոլորովին նման նյութեր:
Երբ ածխածնի ատոմները միանում են ոչ միայն միմյանց, այլ նաև «օտար» ատոմներին, ապա այնքան տարբեր նյութեր են ծնվում, որ դրանք դժվար է հաշվել։ Հատկապես շատ նյութեր են ծնվում, երբ ածխածնի ատոմները միավորվում են աշխարհի ամենաթեթև գազի՝ ջրածնի ատոմների հետ։Այս բոլոր նյութերը կոչվում են ընդհանուր անունով՝ ածխաջրածիններ, բայց յուրաքանչյուր ածխաջրածին ունի իր անունը։
Ածխաջրածիններից ամենապարզը խոսվում է ձեր իմացած համարներում. «Բայց մենք գազ ունենք մեր բնակարանում, սա է»: Խոհանոցում այրվող գազի անվանումը մեթան է։ Մեթանի մոլեկուլն ունի մեկ ածխածնի ատոմ և չորս ջրածնի ատոմ։ Խոհանոցային այրիչի բոցում մեթանի մոլեկուլները ոչնչացվում են, ածխածնի ատոմը միավորվում է թթվածնի երկու ատոմների հետ, և դուք ստանում եք արդեն ծանոթ ածխաթթու գազի մոլեկուլը: Ջրածնի ատոմները նույնպես միանում են թթվածնի ատոմներին, և արդյունքում ստացվում են աշխարհի ամենակարևոր և անհրաժեշտ նյութի մոլեկուլները։
Այս նյութի մոլեկուլները նույնպես օդում են, դրանք այնտեղ շատ են: Ի դեպ, ինչ-որ չափով դուք նույնպես զբաղվում եք դրանով, քանի որ այդ մոլեկուլները ածխաթթու գազի մոլեկուլների հետ միասին արտաշնչում եք օդ։ Ի՞նչ է այս նյութը: Եթե ​​չեք գուշակել, շնչեք սառը ապակու վրա, և ահա այն ձեր առջև է՝ ջուր:

Հետաքրքիր է.
Մոլեկուլն այնքան փոքր է, որ եթե մենք իրար հետևից շարենք հարյուր միլիոն ջրի մոլեկուլ, ապա այս ամբողջ գիծը հեշտությամբ կտեղավորվի ձեր նոթատետրի երկու հարակից քանոնների միջև: Սակայն գիտնականներին, այնուամենայնիվ, հաջողվել է պարզել, թե ինչ տեսք ունի ջրի մոլեկուլը: Ահա նրա դիմանկարը. Ճիշտ է, այն կարծես արջի քոթոթ Վինի Թուխի գլուխ լինի: Տեսեք, թե ինչպես եք ականջներդ ծակել։ Իհարկե, դրանք ականջներ չեն, այլ «գլխին» կցված ջրածնի երկու ատոմ՝ թթվածնի ատոմ: Բայց կատակները կատակ են, բայց իրոք. արդյո՞ք այս «վերևի ականջները» որևէ կապ ունեն ջրի արտասովոր հատկությունների հետ: