Тема 5�«Хімія і прогрес людства»�Урок: �Роль хімії у створенні нових матеріалів, розвитку нових�напрямків технологій.

ProPowerPoint.Ru

М. В. Ломоносов

“Широко простягає хімія руки свої у справи людські. Куди не подивимось, куди не оглянемось, скрізь обертаються перед очима нашими успіхи її старанності”.

ProPowerPoint.Ru

План вивчення теми

• Роль хімії в створенні нових матеріалів: металічні та неметалічні матеріали.
• Роль хімії в розв’язанні продовольчої проблеми.
• Роль хімії в розв’язанні сировинної проблеми.
• Роль хімії в розв’язанні енергетичної проблеми.
• Роль хімії в розв’язанні екологічної проблеми.

​

ProPowerPoint.Ru

МАТЕРІАЛИ

Матеріалами називають речовини, що використовуються для виготовлення фізичних тіл, предметів для вжитку чи виробництва.

​

Розрізняють металічні та неметалічні матеріали.

ProPowerPoint.Ru

Матеріали

ProPowerPoint.Ru

Роль органічної хімії в створенні нових матеріалів

ProPowerPoint.Ru

Металічні матеріали

До металічних матеріалів належать сплави

• на основі заліза – чавун і сталь,
• на основі міді – бронза, латунь, мельхіор, манганін;
• алюмінію - дюралюміни, силуміни;
• магнію – електрон;
• вольфраму – победіт;
• нікелю – ніхром, хромель;
• А також ніобію, танталу, цирконію тощо.

​

• Магній використовують для синтезу органічних сполук, у піротехніці, як розкислювач у металургії, відновник металів у виробництві сплавів.
• Магнієві сплави належать до найлегших конструкційних матеріалів. Характеризуються високою міцністю, легкою обробкою, доволі добре піддаються різанню та зварюванню.

ProPowerPoint.Ru

ProPowerPoint.Ru

Порошкова металургія

Порошкова металургія — технологія виробництва порошків металів і виготовлення виробів з них без розплаву основного компонента, що дає змогу добувати матеріали, які неможливо отримати іншим способом.

Це тугоплавкі матеріали вольфраму й танталу, сплави на основі їхніх карбідів.

Вироби порошкової металургії

Порошкова металургія фактично комплексно вирішує потрійну проблему, а саме:

• виробництво спечених матеріалів і виробів з високими й унікальними фізичними та механічними властивостями, які не можуть бути одержані іншими методами;
• виробництво деталей і виробів, властивості яких аналогічні тим, що одержані за інших методів, але завдяки методу порошкової металургії виробництво їх є економічнішим;
• виробництво спечених матеріалів і виробів з них з тонкодисперсною структурою, формування якої забезпечує різке зростання властивостей матеріалів.

ProPowerPoint.Ru

Чисті та надчисті матеріали

• Це золото, платина й платинові метали, срібло.
• Надчисті матеріали мають дуже низький вміст домішок.
• Масова частка домішок може становити всього 0,0001 %.

ProPowerPoint.Ru

Кваліфікації металічних матеріалів

ProPowerPoint.Ru

Неметалічні матеріали

ProPowerPoint.Ru

Неметалічні матеріали

• Серед неметалічних матеріалів важливого значення набули полімери на основі фенолоформальдегідних смол, полівінілхлориду, поліетилену, фторопластів.
• На відміну від металічних, ці матеріали виявляють високу стійкість до агресивних середовищ, мають низьку густину, високу тривкість до стирання, добрі діелектричні та теплоізоляційні властивості.

ProPowerPoint.Ru

Інформаційна довідка

ProPowerPoint.Ru

Композити

• Нові матеріали, у яких поєднуються два або більше компонентів, що нерозчинні або малорозчинні один в одному й мають різні властивості.
• Вони мають кращі властивості, ніж у кожного з компонентів.
• Ці матеріали складаються з основи та наповнювачів.

Композити: а — на основі поліетилену;

б — деревинно-полімерний композит (ДПК)

ProPowerPoint.Ru

Композити

ProPowerPoint.Ru

ProPowerPoint.Ru

Особливий клас матеріалів – природні, зокрема деревинні.

Їх поділяють на лісоматеріали та деревинні композиційні.

Деревинні композиційні матеріали отримують обробкою натуральної деревини за високих температур під тиском, просочуванням деревини хімічними речовинами та склеюванням.

За такої обробки змінюється її природна фізична структура та хімічний склад.

ProPowerPoint.Ru

Це композит, виготовлений з надміцного термопластичного волокна з низькотемпературною активованою термопластичною полімерною основою.

Braeön – чи не найміцніший з легких або чи не найлегший з міцних матеріалів на землі

Стрічка з нього, складена вдвоє, витримує максимальний натяг у 900кг, при цьому маса стрічки 30 метрів завдовжки становить лише 500 грамів.

Щоб з’єднати розірвані ланки ланцюга, потрібно зробити петлю з Braeön, але не зав’язувати у вузол, а нагріти місце з’єднання до 60 С. Коли стрічки сплавляться,і, після того як кільце охолоне, його буде практично неможливо розірвати . Пластини з Braeön, нагріті теплим повітрям або водою, набувають будь-якої форми, що дає змогу застосовувати їх у різних ситуаціях

ProPowerPoint.Ru

Підсумки

• Матеріалами називають речовини, що використовуються для виготовлення фізичних тіл, предметів для вжитку чи виробництва.
• Розрізняють металічні та неметалічні матеріали та композити.

​

• Металічні матеріали — сплави на основі міді, алюмінію, магнію, титану.
• Порошкова металургія — технологія виробництва порошків і виготовлення виробів з них, що дає змогу добувати матеріали, які неможливо отримати іншим способом. Це тугоплавкі матеріали вольфраму й танталу, сплави на основі їхніх карбідів.

​

• З неметалічних матеріалів створено синтетичні полімери, каучуки, кераміку, цемент, скло.

​

• Новими матеріалами є група неметалічних, які отримали назву композити. Це матеріали, у яких поєднуються два або більше компонентів, що складаються з основи та наповнювачів.
• До композиційних матеріалів належать кермети, норпласти, піни.

​

• Нові композиційні матеріали, які використовують в авіаційній та ракето-космічній техніці, виготовляють на основі боридів і силіцидів металів.

​

ProPowerPoint.Ru

Питання

1. Поясніть, як ви розумієте поняття «матеріали».

2. Охарактеризуйте: а) металічні матеріали та їхні сплави; б) неметалічні матеріали, які широко використовують у промисловому виробництві.

3. Обґрунтуйте, у чому переваги технології застосування порошкової металургії.

4. Поясніть, що таке композиційні матеріали. Охарактеризуйте склад і застосування керметів, норпластів, пін.

​

ProPowerPoint.Ru

Питання

5. Для аналізу сплаву заліза на вміст вуглецю спалили зразок сплаву масою 3 г. Унаслідок реакції утворився карбон(IV) оксид об'ємом 11,19 мл (н. у.). Обчисліть масову частку вуглецю в сплаві. Визначте, який це сплав.

​

6. Хром(ІІІ) оксид масою 76 кг відновили методом алюмінотермії. Маса утвореного хрому становила 48 кг. Обчисліть відносний вихід продукту реакції.

​

7. Ферум(ІІІ) оксид масою 64 кг відновили вуглецем. Маса утвореного заліза становила 20 кг. Обчисліть відносний вихід продукту реакції.

​

ProPowerPoint.Ru

ЦІКАВО ЗНАТИ

• Композиційні матеріали набули широкого застосування, оскільки характеризуються особливими властивостями. Так, композити на основі берилію, у яких як матрицю використовують берилій оксид або берилій карбід, застосовують для тривалої роботи за високих температур.
• Магнієві композити зміцнюються його оксидом. Їм властиві низька щільність і тривала міцність. Перспективою є використання в авіації.
• Нікелево-кобальтові композити використовують за температур понад 1000 °С. Високої міцності досягають завдяки введенню торій та гафній оксидів масовою часткою 2-4 %. Як матрицю використовують сплав нікелю з хромом (ніхром) або сплав кобальту з цирконієм. Галузі застосування — авіаційна та космічна техніка.
• У розробці теоретичних основ найважливіших процесів порошкової металургії провідне місце посідає Інститут проблем матеріалознавства НАН України. Перший в Україні завод порошкової металургії став до ладу в м. Броварах (поблизу Києва) у 1965 р.
• Композити використовували в будівництві екологічно чистих осель. Це валики глини, змішаної із соломою, з яких викладали стіни та перегородки між кімнатами. Пізніше цей матеріал замінили цеглою.

​

ProPowerPoint.Ru

Працюємо з медійними джерелами

1.Відділення хімії НАН України налічує дванадцять науково-дослідних інститутів. Дізнайтеся, дослідження яких галузей хімічної науки здійснюється в них, яких успіхів було досягнуто за роки існування наукової установи та незалежності України, з іменами яких відомих учених пов’язана діяльність конкретного інституту.

​

2. Історія науки сповнена іменами видатних хімікинь — учених, які на рівні з чоловіками самовіддано розвивали хімічну науку й хімічну технологію. На знак поваги до їхньої праці 11 лютого визнано Міжнародним днем жінок і дівчат у науці.

Користуючись різними інформаційними джерелами, зберіть і поширте інформацію про жінок, які зробили вагомий вклад у розвиток хімічної науки та підготуйте дайджест.

ProPowerPoint.Ru

Домашнє завдання

• Опрацювати параграф 37;

​

• Виконати тести посилання�join.naurok.ua Код доступу 6713020

​

• Відео до уроку за посиланням https://www.youtube.com/watch?v=92NG4GiiVSg

ProPowerPoint.Ru

Джерела інформації

• https://naurok.com.ua/prezentaciya-na-temu-rol-organichno-himi-u-rozv-yazuvanni-sirovinno-energetichno-problem-293358.html
• Хімія. Рівень стандарту. 11 клас. Савчин.
• Хімія (рівень стандарту): підруч. для 11 кл. закладів загальної середньої освіти / О. Г. Ярошенко. — К. : УОВЦ «Оріон», 2019. — 208 с.

​

ProPowerPoint.Ru

Комп’ютерне моделювання молекул і хімічних реакцій (молекулярний дизайн) — це галузь знань, що сформувалася на стику теоретичної фізики, прикладної обчислювальної математики та хімії і

стосується будови й основних властивостей молекул і реакцій між ними.

Комп’ютерне моделювання дає змогу зрозуміти, як влаштований мікросвіт на молекулярному рівні.

Нанотехнологія — міждисциплінарна наукова галузь, що вивчає

закономірності фізичних і хімічних систем розмірами декількох нанометрів або часток нанометра.

Нанохімія досліджує синтез нанодисперсних кристалів і матеріалів, регулювання хімічних перетворень тіл нанометричних розмірів, запобігання хімічній деградації наноструктур, внутрішньомолекулярні перегрупування атомів під механічним, електричним або магнітним впливами тощо.

Напрямки досліджень сучасної хімії

ProPowerPoint.Ru

Створення нових матеріалів

Нові матеріали – один з найважливіших напрямів, що визначають розвиток усіх галузей промисловості, будівництва, медицини та сфери послуг.

Якщо матеріали є щаблями в розвитку нашої цивілізації, то нові матеріали – трамплін для стрибка в майбутнє, який змінює наше буття.

Створення нових матеріалів на основі органічних речовин – важливе завдання, що стоїть перед дослідниками.

ProPowerPoint.Ru

Матеріали органічної електроніки можуть бути біосумісними, прозорими і гнучкими. Їх можна використовувати для створення органічних сонячних батарей, світловипромінювальних діодів (OLED) або транзисторів. Органічна електроніка може стати містком між сучасними комп’ютерами та живими істотами.

Органічна електроніка

ProPowerPoint.Ru

За прототип було взято особливості будови зубів у кальмарів різних видів. У цих головоногих молюсків розташовані по колу зуби можуть ставати як твердими, так і пластичними залежно від наявності води. Добутий біосинтезом штучний білок, подібний до природного, перетворили на пластик, змішавши його з розчинником.

Пластик, здатний розм’якшуватися у воді та тверднути внаслідок висихання

Функціональні барвники

Пофарбовані ними тканини та інші матеріали можуть змінювати колір внаслідок деформування, під дією світла, тепла і води подібно до хамелеонів. Так, Британською компанією The Unseen створено фарбу для волосся, здатну змінювати колір залежно від температури навколишнього середовища. В її основі лежать термохромні пігменти

ProPowerPoint.Ru