Композиция және қолдану

Ешқандай сілтемелерді қамтымайды.

Композиция және қолдану: жан-жақты барлау

I. Қосылымдар мен компоненттер: ғимарат блоктарын декодтау

Әлем, оның ең іргелі деңгейінде, бірегей қасиеттері мен сипаттамалары бар элементтердің ақырғы санынан тоқылған кешенді гобелен. Мәселенің құрамын түсіну осы элементарлық ғимараттар блоктарының сипатына және олардың шын жүректен анықтайтын қосылыстар мен қоспалардың кең массивін қалай жасау үшін өзара әрекеттесуді қажет етеді. Бұл барлау атомнан басталады, оның химиялық қасиеттерін сақтайтын элементтің ең аз бөлігі.

A. Атом құрылымы: материяның өзегі

Атом, бір кездері бөлінбейтін деп санайтын, өзі субатомдық бөлшектерден тұрады: протондар, нейтрондар және электрондар. Атомның ядросында тұратын протондар, элементтің атом нөмірін анықтайтын оң зарядты алып жүріңіз. Сондай-ақ, ядрода орналасқан нейтрондар электрлік бейтарап және атомның массасына үлес қосады. Нақты энергия деңгейіндегі немесе снарядтардағы электрондар, теріс зарядталған, ядро. Бұл бөлшектердің орналасуы мен нөмірі Атомның химиялық әрекетін анықтайды.

Протондар: Элементтің жеке басын жазыңыз; Протондар саны әр элемент үшін ерекше. Протондар санын өзгерту элементті өзгертеді.
Нейтрондар: Атомның массасына үлес қосу; Сол элементтің изотоптары нейтрондар санында ерекшеленеді. Бұл изотоптар ұқсас химиялық қасиеттерді көрсетеді, бірақ олардың ядролық тұрақтылығында өзгереді.
Электрондар: Химиялық байланыстыруды басқарады; Электрондардың энергия деңгейлеріне таралуы атомның басқа атомдармен молекулаларды қалыптастыруға қалай әсер ететінін анықтайды. Valence электрондары деп аталатын ең жоғарғы электрондар химиялық реактивтілікті анықтауда ерекше маңызды.

B. Химиялық байланыстар: молекулаларды бірге ұстайтын желім

Атомдар сирек оқшауланған. Олар химиялық байланыстарды қалыптастыру арқылы молекулалар немесе иондық қосылыстарды қалыптастыру үшін басқа атомдармен үйлеседі. Бұл облигациялар электрондар арасындағы өзара әрекеттесуден туындайды, әдетте асыл газға ұқсас электронды конфигурацияға қол жеткізуге тырысады. Химиялық облигациялардың негізгі түрлері:

Иондық облигациялар: Электрондарды бір атомнан екінші атомнан екіншіге ауыстыру арқылы пайда болды, нәтижесінде иондар (зарядталған атомдар) пайда болады. Бұл облигациялар әдетте күшті және натрий хлориді (NACL) сияқты еріген ұпайлары бар кристалды құрылымдардың қалыптасуына әкеледі.
Коваленттік облигациялар: Атомдар арасында электрондармен бөлісу арқылы қалыптасқан. Бұл облигациялар ортақ пайдаланылатын электронды жұптардың санына байланысты жалғыз, қос немесе үш есе болуы мүмкін. Коваленттік облигациялар органикалық молекулаларда кең таралған және полярлы немесе полярлық немесе онсыз болуы мүмкін, бұл полярлы немесе онсыз болуы мүмкін, бұл атомдар арасындағы электроэндік айырмашылығына байланысты.
Металл облигациялары: Металдардан табылған, мұнда электрондар дланап, металл тортта еркін қозғалады. «Теңіз» электронды «теңіз» олардың тән қасиеттерін, мысалы, жоғары электрлік және жылу өткізгіштік, орталықтандырғыш және икемділік.
Сутек байланыстары: Сутегі атомының арасында қалыптасатын әлсіздік, жоғары электронды атомға (оттегі немесе азот) және тағы бір электрші атомға жатады. Сутегі байланыстары биологиялық жүйелерде, су, ақуыздар мен ДНҚ құрылымына әсер етеді.
Ван дер-Вааль күштері: Әлсіз, қысқа қашықтықтағы тартымды күштер электронды таратудың уақытша ауытқуынан туындады. Бұл күштер көптеген материалдардың, соның ішінде полимерлер мен асыл газдардың физикалық қасиеттерін анықтауда маңызды.

C. Органикалық қосылыстар: өмірдің химиясы

Органикалық қосылыстар басқа көміртек атомдарына және сутегі, оттегі, азот және галогендер сияқты басқа элементтерге көміртек атомдарының болуымен сипатталады. Көміртектің тұрақты тізбектері мен сақиналарын қалыптастырудың ерекше мүмкіндігі органикалық молекулалардың үлкен әртүрлілігін құруға мүмкіндік береді. Органикалық қосылыстардың негізгі сыныптары мыналарды қамтиды:

Алкандар, алькендер және алкиндер: Көміртек атомдары арасындағы байланыс түрімен ерекшеленетін көмірсутектер; Алкандарда тек бір ғана облигациялар бар, алкенес кемінде бір қос байланыс бар, ал алкиндер кем дегенде бір үш есе көп. Бұл қосылыстар көптеген органикалық молекулалардың тіректерін құрайды және маңызды отындар болып табылады.
Алкогольдер, эфир, альдегидтер және кетондар: Көміртекке байланған оттегі атомдары бар органикалық қосылыстар. Бұл функционалды топтар ерекше химиялық қасиеттерді береді және еріткіштерде, фармацевтика және хош иістендіргіштерде маңызды.
Карбон қышқылдары және эфирлер: Органикалық қышқылдар және олардың туындылары. Карбон қышқылдарының құрамында карбоксил тобы бар және органикалық синтезде және биологиялық процестерде маңызды. Эфирлер алкогольмен карбил қышқылының реакциясымен қалыптасады және көптеген жемістердің хош иісі үшін жауап береді.
Аминдер мен амидтер: Құрамында азотты атомдар бар органикалық қосылыстар. Аминдер құрамында бір немесе бірнеше алкөлдік топтарға жататын азот атомы бар, ал амидтерде карбонил тобына байланған азот атомы бар. Бұл қосылыстар аминқышқылдарында, ақуыздарда және фармацевтикаларда маңызды.

D. Бейорганикалық қосылыстар: кең және әр түрлі салалар

Бейорганикалық қосылыстар барлық қосылыстарды, ең алдымен, көміртегі-көміртегі байланысына негізделген барлық қосылыстарды қамтиды. Бұл кең санатқа түрлі заттар бар, мысалы:

Қышқылдар мен негіздер: Сәйкесінше протондарды (H +) қабылдайтын немесе қабылдайтын заттар. Қышқылдардың рН-ді 7-ден аз, ал негіздерде рН 7-ден асады.
Тұздар: Иондық қосылыстар қышқыл мен негізге реакциямен қалыптасады. Тұздар көптеген биологиялық жүйелер мен өндірістік процестердің маңызды компоненттері болып табылады.
Оксидтер: Басқа элементке айналдырылған оттегі бар қосылыстар. Оксидтер байытылған элементтің қасиеттеріне байланысты қышқыл, негізгі немесе амфотерик болуы мүмкін.
Пайдалы қазбалар: Табиғи түрде кездесетін, белгілі химиялық құрамы бар бейорганикалық қатты заттар және кристалды құрылымы бар. Пайдалы қазбалар – бұл тау жыныстарының ғимараттары және маңызды ресурстар.
Кешендер: Лигандтар қоршалған орталық металл ионы бар қосылыстар (Металл ионына электрондар сыйға тартатын молекулалар немесе иондар). Катализ, үйлестіру химиясы және биологиялық жүйелердегі кешендер маңызды.

E. қоспалары: заттарды химиялық өзгеріссіз біріктіру

Араластырғыштар – бұл физикалық түрде біріктірілген, бірақ химиялық байланыстырылмаған екі немесе одан да көп заттардың үйлесімі. Қоспалар біртекті (біркелкі композиция) немесе гетерогенді (біркелкі емес құрама) болуы мүмкін. Фильтрация, дистилляция және хроматография сияқты бөлу әдістері қоспаның компоненттерін бөлу үшін қолданылуы мүмкін.

Біртекті қоспалар: Шешімдер – біртекті қоспалар, онда бір зат (ерітінді) басқа затпен еріген (еріткіш). Ауаның, тұзды су және суда ерітілген қант біртекті қоспалардың мысалдары болып табылады.
Гетерогенді қоспалар: Суспензиялар – бұл бөлшектер сұйық немесе газбен таралған, бірақ уақыт өте келе тұруға жеткілікті үлкен болатын гетерогенді қоспалар. Сүт, сазды су және судағы құм гетерогенді қоспалардың мысалдары болып табылады.
Коллоидтар: Сипаттамалары бар қоспалар ерітінділер мен суспензиялар арасындағы аралық. Коллоидты бөлшектер молекулаларға қарағанда үлкен, бірақ қоспаның ішінде таралуы мүмкін. Сүт, тұман және бояу коллоидтардың мысалдары болып табылады.

Ii. Қолдану: композицияны іске қосу

Композицияны түсіну тек академиялық жаттығу ғана емес; Бұл әр түрлі өрістер бойынша сансыз практикалық қосымшалардың негізі. Медицина мен ауылшаруашылықтан инженерлік және материалтану ғылымына дейін әр түрлі қосылыстар мен қоспалардың қасиеттерін басқару және пайдалану қабілеті технологиялық жетістіктер мен адамның жағдайын жақсарту үшін қажет.

А. Медицина: химия арқылы емделу

Фармацевтика өнеркәсібі ауруларды емдеуге арналған тиімді дәрілерді жасау үшін әртүрлі қосылыстардың құрамы мен қасиеттерін түсінуге негізделген.

Дәрі-дәрмек синтезі: Дәрі-дәрмектердің синтезі арнайы терапевтік қасиеттері бар молекулаларды жасау үшін мұқият бақыланатын химиялық реакцияларды қамтиды. Реакция механизмдерін түсіну және реактивтер мен өнімдердің қасиеттері есірткі синтезі үшін өте маңызды.
Есірткіні жеткізу: Дәрі-дәрмек денеге қалай жеткізілгені оның тиімділігі мен қауіпсіздігіне қалай әсер етеді. Липосомалардағы немесе нанобөлшектердегі дәрілерді инкапсуляциялау белгілі бір тіндерге немесе жасушаларға дейін, жанама әсерлерді азайтады.
Диагностикалық құралдар: Биологиялық сұйықтықтардың құрамын түсіну (қан, зәр және т.б.) ауруларды диагностикалау үшін қажет. Медициналық тесттер көбінесе осы сұйықтықтардағы ерекше молекулалардың шоғырлануын және олардың мөлшерін талдауды қамтиды.
Медициналық бейнелеу: МРТ және үй жануарлары сияқты әдістер ішкі мүшелер мен тіндерді бейнелеу үшін белгілі бір қосылыстардың қасиеттеріне сүйенеді. Гадолиниум тәрізді металдардан тұратын контрастты агенттер кескіндерді жақсарту үшін қолданылады.

B. Ауыл шаруашылығы: әлемді тамақтандыру

Топырақ құрамын түсіну, өсімдік қоректік заттар мен пестицидтер ауылшаруашылық өнімділігін арттыру үшін өте маңызды.

Тыңайтқыштар: Тыңайтқыштар азот, фосфор және калий сияқты өсімдіктерге қажетті қоректік заттармен қамтамасыз етеді. Осы қоректік заттардың химиялық формаларын түсіну және олардың өсімдіктермен қалай сіңіргенін түсіну тыңайтқышты пайдалану үшін қажет.
Пестицидтер: Пестицидтер дақылдарды зақымдауы мүмкін зиянкестерді бақылау үшін қолданылады. Химиялық құрылымы мен пестицидтердің әсер ету режимін түсіну, зиянкестердің тиімді және қауіпсіз зиянды бақылау стратегиясын жасау үшін өте маңызды.
Топырақ құрамы: Топырақ құрамы оның су мен қоректік заттарды, сондай-ақ оның дренаждық қасиеттерін сақтау қабілетіне әсер етеді. Топырақтың құнарлылығын басқару үшін топырақтың минералды және органикалық заттарын түсіну қажет.
Гербицидтер: Ресурстар үшін дақылдармен бәсекеге түсетін арамшөптерді бақылау үшін қолданылады. Олардың селекциялық уыттылығы өсімдіктерде кездесетін биохимиялық жолдарға негізделген.

C. Инженерия: болашақты құру

Инженериядағы материалдарды таңдау және пайдалану олардың құрамына және қасиеттеріне байланысты.

Материалдар туралы ғылым: Материалдар туралы ғылым материалдар мен материалдардың құрылымы мен қасиеттерін зерттеу болып табылады. Материалдардың құрамын түсіну әр түрлі қосымшаларға арналған арнайы қасиеттері бар материалдарды жобалау үшін қажет.
Құрылыс материалдары: Бетон, болат және асфальт – бұл маңызды құрылыс материалдары. Олардың құрамы мен қасиеттерін түсіну ғимараттар мен инфрақұрылымның қауіпсіздігі мен беріктігін қамтамасыз ету үшін өте маңызды.
Аэроғарыштық инженерия: Аэроғарыш индустриясы жоғары берік-салмақтық коэффициенттерді және температураға төзімділігі бар материалдарды қажет етеді. Композиттер, қорытпалар және керамика әуе кемесінде және ғарыш кемесінде кең қолданылады.
Химиялық инженерия: Химиялық инженерлер пластмассадан және фармацевтикалық препараттардан жанармай мен тыңайтқыштарға дейін көптеген өнімдерді шығаратын химиялық зауыттарды жобалайды және басқарады. Химиялық реакцияларды түсіну және реактивтер мен өнімдердің қасиеттері химиялық инженерия үшін өте маңызды.

D. Материалдар туралы ғылым: жаңа заттарды жасау

Материалдар туралы ғылым өз құрамы мен құрылымын басқару арқылы арнайы қасиеттері бар жаңа материалдарды құруға бағытталған.

Полимерлер: Полимерлер – бұл мономерлер деп аталатын қайталанатын қондырғылардан тұратын үлкен молекулалар. Полимерлердің құрамы мен құрылымын түсіну, икемділік, беріктік және жылу кедергісі сияқты ерекше қасиеттері бар полимерлерді жобалау үшін өте маңызды.
Керамика: Керамикалар, әдетте, қатты, сынғыш және жоғары температураға төзімді бейорганикалық, металл емес қатты заттар. Керамиканың құрамы мен микроқұрылымын түсіну, сонымен қатар керамиканы нақты қасиеттері бар, мысалы, жоғары беріктігі, тозу және электр оқшаулау сияқты ерекше қасиеттермен жобалау үшін қажет.
Металлдар мен қорытпалар: Металлдар мен қорытпалар – бұл жоғары электр және жылу өткізгіштері бар материалдар. Металдар мен қорытпалардың құрамы мен микроқұрылымын түсіну, сонымен қатар, беріктік, икемділік және коррозияға төзімділік сияқты нақты қасиеттері бар материалдарды жобалау үшін қажет.
Композиттері: Композиттер – бұл екі немесе одан да көп түрлі материалдардан жасалған материалдар, олар жақсартылған қасиеттері бар материалдарды жасау үшін біріктірілген материалдар. Құрылтай материалдарының құрамы мен орналасуын түсіну композиттерді белгілі бір қасиеттері бар, мысалы, жоғары берік-салмақ пен қаттылық сияқты қасиеттерін жобалау үшін өте маңызды.

E. Экологиялық ғылым: біздің планетамызды қорғау

Экологиялық проблемаларды шешу үшін ауа, су және топырақтың құрамын түсіну қажет.

Ауаның ластануы: Ауаның ластануы зиянды заттардың атмосфераға шығарылуынан болады. Ауаны ластайтын заттардың химиялық құрамын түсіну ауаның ластануын азайту стратегиясын жасау үшін қажет.
Судың ластануы: Судың ластануы су объектілерінің зиянды заттармен ластануынан туындайды. Су ластаушы заттардың химиялық құрамын түсіну ластанған суды тазарту және одан әрі ластанудың алдын алу үшін маңызды.
Топырақтың ластануы: Топырақтың ластануы топырақтағы зиянды заттардың болуына байланысты. Ластанған топырақты қалпына келтіру стратегиясын әзірлеу үшін топырақтың ластануының химиялық құрамын түсіну қажет.
Климаттың өзгеруі: Атмосфераның құрамын түсіну, әсіресе парниктік газдардың концентрациясы климаттың өзгеруін түсіну және шешу үшін өте маңызды.

F. Тамақ өнімдері: халықтың тамақтануы

Азық-түлік туралы ғылым оның қауіпсіздігін, сапасын және тағамдық құндылығын арттыру үшін тағамның құрамы мен қасиеттерін түсінуді қамтиды.

Қоректік заттар: Азық-түлік қоректік мөлшерін түсіну пайдалы диеталарды дамыту және тамақтану жетіспеушілігін жою үшін қажет.
Тағамдарды өңдеу: Тамақты өңдеу әдістері тағамның құрамы мен қасиеттерін өзгерте алады. Бұл өзгерістерді түсіну өңделген тағамдардың қауіпсіздігі мен сапасын қамтамасыз ету үшін өте маңызды.
Тамақты сақтау: Консервілеу, мұздату және кептіру сияқты тағамды сақтау әдістері тамақ пен биологиялық процестерді түсінуге сенеді.
Дәмдік химия: Азық-түлік хош иісіне ықпал ететін химиялық қосылыстарды түсіну жаңа және жетілдірілген тамақ өнімдерін дамыту үшін қажет.

G. Энергия өндірісі және сақтау: әлемді құю

Энергия өндіру және сақтау әр түрлі материалдардың құрамы мен қасиеттерін түсінуге сенеді.

Қазба отындары: Көмір, мұнай және табиғи газ, мұнай және табиғи газ сияқты қазбалар отындары көмірсутектерден тұрады. Қазайлылық отынының химиялық құрамын түсіну жану мен азайтылған шығарындыларды оңтайландыру үшін қажет.
Жаңартылатын энергия: Күн, жел және гидро сияқты жаңартылатын энергия көздері, мысалы, әр түрлі материалдар мен технологияларға сүйенеді. Бұл материалдардың құрамы мен қасиеттерін түсіну жаңартылатын энергия технологияларының тиімділігі мен қол жетімділігін арттыру үшін өте маңызды.
Батареялар: Батареялар Қуатты химиялық түрінде сақтаңыз. Батареяларда болатын химиялық реакцияларды түсіну энергияның тығыздығы жоғары батареяларды, ұзағырақ, ұзағырақ және қауіпсіздікті жақсарту үшін қажет.
Жанармай жасушалары: Жанармай жасушалары химиялық энергияны электр энергиясына айналдырады. Жанармай жасушаларында болатын химиялық реакцияларды түсіну, тиімділігі мен беріктігі жоғары жанармай жасушаларын жасау үшін қажет.

H. Өнер және табиғатты сақтау: мәдени мұраны сақтау

Көркем материалдар мен деградация процестерінің құрамын түсіну мәдени мұраны сақтау үшін өте маңызды.

Пигменттер мен бояғыштар: Пигменттер мен бояғыштар түрлі-түсті көркемдік заттарға қолданылады. Олардың химиялық құрамын түсіну өнер туындыларын анықтау және аутентификациялау үшін қажет.
Консервация материалдары: Сақтау материалдары өнер нысандарын жөндеу және сақтау үшін қолданылады. Олардың химиялық қасиеттерін түсіну олардың өнер туындыларына зиян тигізбеуі үшін өте маңызды.
Деградация механизмдері: Өнер нысандарын тозуды тудыратын химиялық процестерді түсіну, одан әрі зақымданудың алдын алу үшін стратегияларды әзірлеу үшін қажет.
Аналитикалық әдістер: Рентген-флуоресценция және масс-спектрометрия сияқты әдістер өнер нысандарының құрамын талдау және олардың құрылуында қолданылатын материалдарды анықтау үшін қолданылады.

Iii. Аналитикалық әдістер: нақтылығы бар құрама композиция

Заттың құрамын дәл анықтау мүмкіндігі жоғарыда талқыланған барлық салаларда маңызды. Бұл өте маңызды ақпаратты қамтамасыз ету үшін аналитикалық әдістердің кең ауқымы жасалды. Бұл әдістер үлгінің құрамдас бөліктерін анықтау және мөлшерлеу үшін әртүрлі физикалық және химиялық принциптерге сүйенеді.

A. спектроскопиялық әдістер: жарықпен өзара әрекеттесу

Спектроскопиялық әдістерге электромагниттік сәулеленудің өзара әрекеттесуін қарастырады. Әр түрлі молекулалар сәйкестендіруге және сандыққа қолдануға болатын бірегей «саусақ ізін» беретін нақты толқын ұзындығымен сіңіреді немесе шығарады.

УК-VIS спектроскопиясы: Үлгі арқылы ультракүлгін және көрінетін жарықтың сіңуін өлшейді. Ол ерітіндідегі заттардың концентрациясын сандық бағалау және молекулалардағы электрондық ауысуларды зерттеу үшін қолданылады.
Инфрақызыл (IR) спектроскопиясы: Инфрақызыл сәуленің сіңуін үлгіні өлшейді. Ол молекулалардағы функционалды топтарды анықтау және молекулалық тербелістерді зерттеу үшін қолданылады.
Ядролық магниттік резонанс (NMR) спектроскопиясы: Магнит өрісіндегі радио толқындарының атом ядроларымен сіңіруді өлшейді. Ол молекулалардың құрылымын анықтау және молекулалық динамиканы зерттеу үшін қолданылады.
Масс-спектрометрия (MS): Иондардың массалық қатынасын өлшейді. Ол молекулаларды үлгіні анықтау және сандық бағалау және олардың молекулалық салмағы мен құрылымын анықтау үшін қолданылады.
Атом сіңіру спектроскопиясы (AAS): Газ тәрізді фазадағы атомдармен жарықтың сіңуін өлшейді. Ол металдардың үлгісіндегі концентрациясын анықтау үшін қолданылады.
Рентгендік спектроскопия: X-Rays бар материалды сәулелендіруді және шығарылған немесе сіңірілген сәулеленуді талдауды қамтиды. Техникада рентген флуоресценциясы (XRF) және рентгендік дифракция (XRD) кіреді. XRF қарапайым композицияны ашады, ал XRD материалдардың кристалды құрылымы туралы ақпарат береді.

B. Хроматографиялық әдістер: бөлу және анықтау

Хроматографиялық әдістер қоспаның компоненттерін стационарлық фаза және мобильді фаза үшін олардың әртүрлі аффициенттеріне бөледі. Бөлінген компоненттерді әр түрлі детекторларды қолдана отырып, анықтауға және мөлшерленуге болады.

Газ хроматографиясы (GC): Қайнау нүктелеріне сүйене отырып, құбылмалы қосылыстарды бөледі. Ол газдар мен құбылмалы сұйықтықтардың құрамына талдау жасау үшін қолданылады.
Жоғары сапалы сұйық хроматография (HPLC): Олардың полярлығы мен мөлшеріне қарай ұшпайтын қосылыстарды бөледі. Ол фармацевтика және тамақ өнімдері сияқты күрделі қоспалардың құрамына талдау жасау үшін қолданылады.
Жіңішке қабатты хроматография (TLC): Қосылыстарды адсорбент материалының жұқа қабатына бөледі. Бұл сапалық талдау үшін қолданылатын қарапайым және арзан әдіс.
Ион хроматографиясы (IC): Иондарды олардың зарядтау және мөлшеріне қарай бөледі. Ол иондардың концентрациясын судағы және басқа үлгілерге талдау үшін қолданылады.

C. Электрохимиялық әдістер: электрлік қасиеттерді өлшеу

Электрохимиялық әдістер үлгінің электрлік қасиеттерін оның құрамы мен концентрациясын анықтау үшін өлшейді.

Потенциометрия: Екі электродтың арасындағы айырмашылықты өлшейді. Ол ерітіндідегі иондардың концентрациясын анықтау үшін қолданылады.
Вольлеметрий: Электрод арқылы ағымдағы ағынды қолданбалы потенциалдың функциясы ретінде өлшейді. Ол Redox реакцияларын зерттеу және электроактивті түрлердің концентрациясын анықтау үшін қолданылады.
Өткізгіштік: Ерітіндінің электр өткізгіштігін өлшейді. Ол ерітіндідегі иондардың концентрациясын анықтау үшін қолданылады.

D. микроскопиялық әдістер: құрылымды визуализациялау

Микроскопиялық әдістер микроқұрылымды және материалдардың морфологиясын визуализациялауға мүмкіндік береді.

Оптикалық микроскопия: Белгіленген жарықты үлкейтуге және кішкене заттарды байқауға мүмкіндік береді. Ол материалдардың микроқұрылымын зерттеу және әртүрлі кезеңдерді анықтау үшін қолданылады.
Электронды микроскопия: Шағын заттарды үлкейту және сақтау үшін электрондардың сәулесін қолданады. Ол оптикалық микроскопиядан әлдеқайда жоғары ажыратымдылықты қамтамасыз етеді және наноскаладағы материалдардың микроқұрылымын зерттеу үшін қолданылады. Техникаларға сканерлеу электронды микроскопия (SEM) және беріліс электронды микроскопиясы (TEM) кіреді. SEM ішкі құрылымды бейнелеумен қамтамасыз етеді, өйткені егер ішкі құрылымды визуализациялауға мүмкіндік береді.
Атомдық күш микроскопиясы (AFM): Өзінің топографиясын картаға түсіру үшін бетіне өткір ұшы бар. Ол беттердің атом-ажыратымдылығы бейнеленген және материалдардың механикалық қасиеттерін өлшеу үшін қолдануға болады.

E. Басқа аналитикалық әдістер

Элементальды талдау: Үлгінің элементтік құрамын анықтайды. Техникаларға жануды талдау және индуктивті байланысқан плазмалық шығарылымның атомдық шығарындылары (ICP-AES) кіреді.
Жылулық талдау: Материалдың физикалық қасиеттерінің өзгеруін температураның функциясы ретінде өлшейді. Техникаларға дифференциалды сканерлеу калориметриясы (DSC) және термогравметриялық талдау (TGA) кіреді. DSC жылу ағынын өлшейді, ал TGA жаппай өзгереді.
Тығыздықты өлшеу: Үлгінің тығыздығын анықтайды. Ол материалдарды анықтау және олардың тазалығын бағалау үшін қолданылады.

Iv. Салалар және болашақ бағыттар: үнемі дамып келе жатқан ландшафт

Композицияны түсіну және қолдану үздіксіз дамып келе жатқан, аналитикалық әдістер, есептеу модельдеу және материалтану саласындағы дамып келе жатқан. Бұл жалғасып жатқан прогресс түрлі салалар үшін терең әсер етеді және болашақ зерттеу бағыттарын қалыптастырады.

Нанотехнологиялар: Атомдық шкала бойынша инженерия

Нанотехнология наноскаладағы материалдарды жобалау, өндіру және айла-шарғы жасауды қамтиды (1-100 нанометр). Наноматериалдардың құрамы мен қасиеттерін түсіну медицинада, электроника мен энергияда жаңа қосымшаларды әзірлеу үшін өте маңызды.

Наноматериалдар: Наноматериалдар өздерінің көлемді әріптестерімен салыстырғанда бірегей қасиеттерін көрсетеді, олардың беті, олардың беті, көлемді қатынасы.
Есірткіні жеткізу: Нанобөлшектерді есірткіні тікелей рак клеткаларына, жанама әсерлерді азайту үшін пайдалануға болады.
Электроника: Наноматериалдарды кішірек және тезірек транзисторлар жасау үшін пайдалануға болады.
Энергия: Наноматериалдарды күн батареялары мен батареялардың тиімділігін арттыру үшін пайдалануға болады.

B. Жеке медицина: жеке тұлғаларға тігуді емдеу

Жеке медицина жеке тұлғаға олардың генетикалық макияж, өмір салты және қоршаған орта факторлары негізінде медициналық емдеуді қажет етеді. Жеке терапияны дамыту үшін жеке тұлғаның геномы мен протеомының құрамын түсіну өте маңызды.

Геномика: Геномика – бұл жеке тұлғаның геномын зерттеу.
Протеомика: Протеомика – бұл адамның бүкіл протеомды зерттеу (ағзаның барлық белоктарының жиынтығы).
Фармакогеномалар: Фармакогеномика – бұл адамның гендерінің есірткіге қалай әсер ететінін зерттеу.

C. Тұрақты химия: Экологиялық таза процестерді жобалау

Тұрақты химия зиянды заттарды пайдалану мен өндіруді азайтатын немесе кетіретін химиялық өнімдер мен процестерді жобалауды қамтиды. Химиялық заттардың құрамы мен қасиеттерін түсіну дәстүрлі химиялық процестерге тұрақты баламалар жасау үшін өте маңызды.

Жасыл химия принциптері: Жасыл химия принциптері қалдықтарды азайтуға, жаңартылатын ресурстарды пайдалануға және дизайнға арналған қауіпсіз химикаттарға бағытталған.
Биокатализ: Биокатализ дәстүрлі химиялық катализаторларға экологиялық таза балама ұсынатын химиялық реакцияларға арналған ферменттерді қолданады.
Жаңартылатын шикізат: Biomass сияқты жаңартылатын шикізаттарды қолдану, қазба отындарына тәуелділікті азайтуы мүмкін.

D. Жасанды интеллект (AI) және машинаны оқыту (ML): ашылуды жеделдету

AI және ML жаңа материалдар мен процестерді ашуды және дамытуды жеделдету үшін жиі қолданылады. Бұл әдістер химиялық және физикалық қасиеттердің үлкен деректер қорларын талдай алады, жаңа материалдардың мінез-құлқын болжау және химиялық реакцияларды оңтайландыру.

Материалдарды ашу: AI және ML-ді олардың құрамы мен құрылымына негізделген жаңа материалдардың қасиеттерін болжау үшін пайдалануға болады.
Реакцияны оңтайландыру: AI және ML-ді химиялық реакцияларды оңтайландыру үшін қолдануға болады.
Деректерді талдау: AI және ML тәжірибелік мәліметтердің үлкен мәліметтер қорын талдау үшін қолдануға болады, бұл үлгілер мен тенденцияларды анықтау үшін.

E. Кванттық есептеу: Күрделі жүйелерді модельдеу

Кванттық есептеулер бұрын-соңды болмаған дәлдігі бар күрделі химиялық жүйелерді модельдеуге мүмкіндік береді. Бұл материалтану, есірткінің ашылуы және басқа салалардағы жетістіктерге жетуі мүмкін.

Молекулалық модельдеу: Кванттық компьютерлерді молекулалар мен материалдарды атом деңгейіндегі материалдарды модельдеу үшін қолдануға болады.
Есірткінің дизайны: Кванттық компьютерлерді биологиялық мақсаттармен өзара әрекеттесу арқылы жаңа дәрі-дәрмектерді жобалау үшін қолдануға болады.
Материалдарды ашу: Кванттық компьютерлерді әртүрлі жағдайларда өздерінің мінез-құлқын модельдеу арқылы қажетті қасиеттері бар жаңа материалдарды табу үшін пайдалануға болады.

Композицияны барлау және оның қолданылуы үздіксіз сапар болып табылады. Жаңа технологиялар мен жаңалықтар пайда болғандықтан, біздің негізгі құрылыс блоктарын түсінуіміз және олардың өзара әрекеттесуі туралы түсінігіміз тереңдеуді, инновацияны және ғылым мен техниканың болашағын қалыптастыруды жалғастырады. Химия және физика заңдарымен шешілген атомдар мен молекулалардың күрделі биі, жаңа мүмкіндіктер құлпын ашу және адамзатқа қатысты қиындықтарды шешуге арналған кілтті иеленеді. Саяхат алыстан, ал болашақ жетістіктерге жету мүмкіндігі шексіз.

Leave a Reply Cancel reply