Основные направления развития химии в современном мире. Компьютерное моделирование молекул и химических реакций. Использование магнитных взаимодействий в спиновой химии. Основные направления исследований в нанохимии. Синтез фуллеренов и нанотрубок.
Многие надежды человечества обращены к химии. Человечество ждет от химии новых материалов с магическими свойствами, новых источников и аккумуляторов энергии, новых чистых и безопасных технологий. Как фундаментальная наука химия сформировалась в начале XX века, вместе с новой, квантовой механикой. Три главных элемента квантовой механики составили прочный и надежный физический фундамент химии: - понятие волновой функции электрона как распределенного в пространстве и времени заряда и спина углового момента);1) Изучение веществ, их свойства и прогнозирование использование веществ в народном хозяйстве;компьютерная химия, компьютерное моделирование молекул (молекулярный дизайн) и химических реакций; синтез и исследование наноструктур, развитие и применение нанотехнологий; химия чрезвычайно быстротекущих реакций (фемтохимия);Компьютерное моделирование химических реакций - это сформировавшаяся на стыке теоретической физики, прикладной вычислительной математики и химии область знаний, в которой создана количественная теория строения и основных свойств многоатомных молекул и реакций между ними. Пройдя довольно длительную историю развития, компьютерная химия дала возможность понять, как устроен микромир на молекулярном уровне. На основании такого прогноза можно судить, во-первых, о самой возможности существования или иной молекулярной системы как устойчивой совокупности атомов. Создание мощного программного обеспечения наряду с самим развитием ЭВМ сделало такой прогноз практически доступным широкому кругу исследователей разных направлений. Компьютер реально становится таким же инструментом исследования, как и привычный химический или физико-химический эксперимент.Спиновая химия уникальна: она вводит в химию магнитные взаимодействия. Сегодня достижения современной химии таковы, что химики могут ставить перед собой сверхзадачу - синтезировать в мягких условиях готовое изделие, скажем, монокристалл, сразу, как цельный макрообъект, из исходных молекулярных компонентов. Поскольку в итоге получается многоспиновая молекула (каждая молекула содержит неспаренный электрон (спиновую метку)) - это можно отнести к спиновой химии. Молекулярные магнетики могут найти приложения в следующих областях: магнитная защита от низкочастотных полей, трансформаторы и генераторы, имеющие малый вес, научное приборостроение, криогенная техника, информационные технологии, медицина, энергетика. 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; манипуляция отдельными атомами и молекулами и сборка из них макрообъектов.Получены многооболочечные фуллерены (углеродные «луковицы»), состоящие из нескольких вложенных друг в друга структур. Синтезированы фуллереновые полимеры, пленки, кристаллы (фуллериды), дозированные кристаллы (фуллериды) как с собственными структурами, так и повторяющие строение обычных кристаллов. Например, фуллерен С28 имеет ту же валентность, что и атом углерода, и образует устойчивый кристалл со структурой алмаза - гипералмаз.Сегодня ученые могут увидеть и распознать одну молекулу и даже манипулировать ей. Новое знание позволяет, например, увидеть поверхностные комплексы, катализирующие многие процессы.Химия оказалась в центре важных и сложных физических процессов. Ученые ХХ века обнаружили, что именно химия помогает человеку различать запахи и цвета, позволяет быстро откликаться на едва уловимые перемены, происходящие в природе. Пахучие травы и растения рассылают во все стороны летучие органические молекулы, попадающие на чувствительные центры в органах обоняния живых существ, передовая тончайшие запахи природы. Природа много доверила химии и не ошиблась: химия оказалась ее верным союзником и трудолюбивым помощником.
План
Содержание
Введение
1. Задачи развития химии
2. Основные направления развития химии в современном мире
2.1 Компьютерное моделирование молекул (молекулярный дизайн) и химических реакций
2.2 Спиновая химия
2.3 Нанохимия
2.4 Фемтохимия
2.5 Синтез фуллеренов и нанотрубок
2.6 Химия одиночной молекулы
Заключение
Список использованной литературы
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
