text: Аммиа́к (нитрид водорода, аммониа́к, химическая формула — NH3) — бинарное неорганическое химическое соединение, молекула которого состоит из одного атома азота и трёх атомов водорода. При нормальных условиях, аммиак — это бесцветный газ с резким характерным запахом. Аммиак относится к числу важнейших продуктов химической промышленности, ежегодное его мировое производство превышает 180 млн тонн. Физические свойства Плотность аммиака почти вдвое меньше, чем у воздуха. Токсичен, ПДКр.з. составляет 20 мг/м3 — 4-й класс опасности (малоопасные вещества) в соответствии ГОСТ 12.1.007-76. Растворимость аммиака в воде чрезвычайно велика — около 1200 объёмов (при 0 °C) или 700 объёмов (при 20 °C) в объёме воды. В холодильной технике носит название R717, где R — (хладагент), 7 — тип хладагента (неорганическое соединение), 17 — молекулярная масса. Молекула аммиака имеет форму треугольной пирамиды с атомом азота в вершине. Три неспаренных p-электрона атома азота участвуют в образовании полярных ковалентных связей с 1s-электронами трёх атомов водорода (связи N-H), четвёртая пара внешних электронов является неподелённой, она может образовать ковалентную связь по донорно-акцепторному механизму с ионом водорода, образуя ион аммония NH4^+. Несвязывающее двухэлектронное облако строго ориентировано в пространстве, поэтому молекула аммиака обладает высокой полярностью, что приводит к его хорошей растворимости в воде. В жидком аммиаке молекулы связаны между собой водородными связями. Сравнение физических свойств жидкого аммиака с водой показывает, что аммиак имеет более низкие температуры кипения (tкип −33,35 °C) и плавления (tпл −77,70 °C), а также меньшие плотность, вязкость (в 7 раз меньше вязкости воды), проводимость (почти не проводит электрический ток) и диэлектрическую проницаемость. Это в некоторой степени объясняется тем, что прочность водородных связей в жидком аммиаке существенно ниже, чем у воды; а также тем, что в молекуле аммиака имеется лишь одна пара неподелённых электронов, в отличие от двух пар в молекуле воды, что не даёт возможность образовывать разветвлённую сеть водородных связей между несколькими молекулами. Аммиак легко переходит в бесцветную жидкость с плотностью , сильно преломляющую свет. Подобно воде, жидкий аммиак сильно ассоциирован, главным образом за счёт образования водородных связей. Жидкий аммиак — хороший растворитель для очень большого числа органических, а также для многих неорганических соединений. Твёрдый аммиак — кубические кристаллы. Химические свойства Благодаря наличию неподелённой электронной пары во многих реакциях аммиак выступает как основание Брёнстеда или комплексообразователь. Так, он присоединяет протон, образуя ион аммония: NH3 + H+ -> NH4+. Водный раствор аммиака («нашатырный спирт») имеет слабощелочную реакцию из-за протекания процесса: NH3 + H2O -> NH4+ + OH-, Ko=1,8 Взаимодействуя с кислотами, даёт соответствующие соли аммония: NH3 + HNO3 -> NH4NO3 Аммиак также способен образовывать с металлами соли — амиды, имиды и нитриды. Соединения, содержащие ионы NH2-, называются амидами, NH^{2-} — имидами, а N^{3-} — нитридами. Амиды щелочных металлов получают, действуя на них аммиаком: 2NH3 + 2K -> 2KNH2 + H2 ^. Амиды, имиды и нитриды ряда металлов образуются в результате некоторых реакций в среде жидкого аммиака. Нитриды можно получить нагреванием металлов в атмосфере азота. Амиды металлов являются аналогами гидроксидов. Эта аналогия усиливается тем, что ионы OH- и NH2-, а также молекулы H2O и NH3 изоэлектронны. Амиды являются более сильными основаниями, чем гидроксиды, а следовательно, подвергаются в водных растворах необратимому гидролизу: NaNH2 + H2O -> NaOH + NH3 ^. и в спиртах: KNH2 + C2H5OH -> C2H5OK + NH3 ^. Подобно водным растворам щелочей, аммиачные растворы амидов хорошо проводят электрический ток, что обусловлено диссоциацией: KNH2 \rightleftarrows {K+} + NH2-. Фенолфталеин в этих растворах окрашивается в малиновый цвет, при добавлении кислот происходит их нейтрализация. Растворимость амидов изменяется в такой же последовательности, что и растворимость гидроксидов: LiNH2 — нерастворим, NaNH2 — малорастворим, KNH2, RbNH2 и CsNH2 — хорошо растворимы. При нагревании аммиак разлагается, проявляет восстановительные свойства. Так, он горит в атмосфере кислорода, образуя воду и азот. Окисление аммиака воздухом на платиновом катализаторе даёт оксиды азота, что используется в промышленности для получения азотной кислоты: 2NH3 ->[1200\text{—}1300~^\circ\text{C}] {N2} + 3H2 (реакция обратима), 4NH3 + 3O2 -> 2N2 ^ + 6H2O (без катализатора, при повышенной температуре), 4NH3 + 5O2 -> 4NO ^ + 6H2O (в присутствии катализатора, при повышенной температуре). На восстановительной способности NH3 основано применение нашатыря NH4Cl для очистки поверхности металла от оксидов при их пайке: 3CuO + 2NH4Cl -> 3Cu + 3H2O + 2HCl + N_2 Окисляя аммиак гипохлоритом натрия в присутствии желатина, получают гидразин: 2NH3 + NaOCl -> N2H4 + NaCl + H2O Концентрированная хлорная кислота окисляет аммиак до азотной кислоты: NH3 + HClO4 -> HCl + HNO3 + H2O Галогены (хлор, йод) образуют с аммиаком опасные взрывчатые вещества — галогениды азота (хлористый азот, иодистый азот). С галогеноалканами аммиак вступает в реакцию нуклеофильного присоединения, образуя замещённый ион аммония (способ получения аминов): NH3 + CH3Cl -> [CH3NH3]Cl (гидрохлорид метиламмония). С карбоновыми кислотами, их ангидридами, галогенангидридами, эфирами и другими производными даёт амиды. С альдегидами и кетонами — основания Шиффа, которые возможно восстановить до соответствующих аминов (восстановительное аминирование). При 1000 °C аммиак реагирует с углём, образуя синильную кислоту HCN и частично разлагаясь на азот и водород. Также он может реагировать с метаном, образуя ту же самую синильную кислоту: 2CH4 + 2NH3 + 3O2 -> 2HCN ^ + 6H2O, NH4OH -> NH3 ^ + H2O. C солями меди и с серебром образует комплексные соли-аммиакаты Cu(NO3)2 + 4NH3 -> [Cu(NH3)4](NO3)2, Cu3(PO4)2 + 12NH3 -> [Cu(NH3)4]3(PO4)2, Cu(CH3COO)2 + 4NH3 -> [Cu(NH3)4](CH3COO)2, AgNO3 + 2NH3 -> [Ag(NH3)2]NO3. История Аммиак был впервые выделен в чистом виде Дж. Пристли в 1774 году, который назвал его «щелочной воздух» (). Через одиннадцать лет, в 1785 году К. Бертолле установил точный химический состав аммиака. С того времени в мире начались исследования по получению аммиака из азота и водорода. Аммиак был очень нужен для синтеза соединений азота, поскольку получение их из чилийской селитры ограничивалось постепенным истощением запасов последней. Проблема уменьшения запасов селитры обострилась к концу XIX века. Только в начале XX века удалось изобрести процесс синтеза аммиака, пригодный для промышленности. Это осуществил Ф. Габер, начавший трудиться над этой задачей в 1904 году и к 1909 году создавший небольшой контактный аппарат, в котором использовал повышенное давление (в соответствии с принципом Ле-Шателье) и катализатор из осмия. 2 июля 1909 года Габер устроил испытания аппарата в присутствии К. Боша и А. Митташа, оба — от Баденского анилинового и содового завода (BASF), и получил аммиак. К. Бош к 1911 году создал крупномасштабную версию аппарата для BASF, а затем был построен и 9 сентября 1913 года вступил в строй первый в мире завод по синтезу аммиака, который был расположен в Оппау (ныне район в черте города Людвигсхафен-на-Рейне) и принадлежал BASF. В 1918 году Ф. Габер стал лауреатом Нобелевской премии по химии «за синтез аммиака из составляющих его элементов». В России и СССР первая партия синтетического аммиака была получена в 1928 году на Чернореченском химическом комбинате. Происхождение названия Аммиак (в европейских языках его название звучит как «аммониак») от — название нашатыря, который получали в оазисе Аммониум в Ливийской пустыне, расположенном на перекрёстке караванных путей. В жарком климате мочевина (NH2)2CO, содержащаяся в продуктах жизнедеятельности животных, разлагается особенно быстро. Одним из продуктов разложения и является аммиак. По другим сведениям, аммиак получил своё название от древнеегипетского слова амониан. Так называли людей, поклоняющихся богу Амону. Они во время своих ритуальных обрядов нюхали минерал нашатырь (NH4Cl), который при нагревании испаряет аммиак. Жидкий аммиак Аммиак сжижается при температуре −36 °С, или комнатной температуре и давлении около 8,5 атмосфер, что делает удобным его хранение и транспортировку в жидком виде (см. аммиакопровод). Жидкий аммиак, хотя и в незначительной степени, диссоциирует на ионы (автопротолиз), в чём проявляется его сходство с водой: 2NH3 -> NH4^+ + NH2^-. Константа самоионизации жидкого аммиака при −50 °C составляет примерно 10−33 (моль/л2). Жидкий аммиак, как и вода, является сильным ионизирующим растворителем, в котором растворяется ряд активных металлов: щелочные, щёлочноземельные, Mg, Al, а также Eu и Yb. В отличие от воды, с жидким аммиаком данные металлы не реагируют, а именно растворяются и могут быть выделены в исходном виде при испарении растворителя. Растворимость щелочных металлов в жидком NH3 составляет несколько десятков процентов. В жидком аммиаке NH3 также растворяются некоторые интерметаллиды, содержащие щелочные металлы, например, Na4Pb9. Разбавленные растворы металлов в жидком аммиаке окрашены в синий цвет, концентрированные растворы имеют металлический блеск и похожи на бронзу. При испарении аммиака щелочные металлы выделяются в чистом виде, а щёлочноземельные — в виде комплексов с аммиаком [\text{Э}(NH3)6], обладающих металлической проводимостью. При слабом нагревании эти комплексы разлагаются на металл и NH3. Растворённый в NH3 металл постепенно реагирует с образованием амида: 2Na + 2NH3 -> 2NaNH2 + H2. Получающиеся в результате реакции с аммиаком амиды металлов содержат отрицательный ион NH2^-, который также образуется при самоионизации аммиака. Таким образом, амиды металлов являются аналогами гидроксидов. Скорость реакции возрастает при переходе от Li к Cs. Реакция значительно ускоряется в присутствии даже небольших примесей H2O. Металлоаммиачные растворы обладают металлической проводимостью, в них происходит распад атомов металла на положительные ионы и сольватированные электроны, окружённые молекулами NH3. Металлоаммиачные растворы, в которых содержатся свободные электроны, являются сильнейшими восстановителями. Многие соли имеют иную растворимость в жидком аммиаке по сравнению с водой. Сравнительная растворимость некоторых солей в воде и жидком аммиаке (г соли на 100 г растворителя) приведена в таблице ниже: {| class="wikitable" style="text-align: right" |+ ! |Растворитель ! |AgI ! |Ba(NO3)2 ! |KI ! |NaCl ! |BaCl2 ! |ZnCl2 |- ! H2O |0||9||144||36||36||367 |- ! NH3 |207||97||182||3||0||0 |} Из-за такой различной растворимости многие реакции в среде жидкого аммиака протекают иначе, чем в воде. Например: В воде эта реакция протекает в обратную сторону. Комплексообразование Благодаря своим электронодонорным свойствам молекулы NH3 могут входить в качестве лиганда в состав комплексных соединений. Так, введение избытка аммиака в растворы солей d-металлов приводит к образованию их аминокомплексов: CuSO4 + 4NH3 -> [Cu(NH3)4]SO4. Ni(NO3)2 + 6NH3 -> [Ni(NH3)6](NO3)2. Комплексообразование обычно сопровождается изменением окраски раствора. Так, в первой реакции голубой цвет (CuSO4) переходит в тёмно-синий (окраска комплекса), а во второй реакции окраска изменяется из зелёной (Ni(NO3)2) в сине-фиолетовую. Наиболее прочные комплексы с NH3 образуют хром и кобальт в степени окисления +3. Биологическая роль Аммиак является важным источником азота для живых организмов. Несмотря на высокое содержание свободного азота в атмосфере (более 75 %), очень мало живых существ способны использовать свободный, нейтральный двухатомный азот атмосферы, газ N2. Поэтому для включения азота атмосферы в биологический оборот, в частности в синтез аминокислот и нуклеотидов, необходим процесс, который называется «азотфиксацией». Некоторые растения зависят от доступности аммиака и других нитрогенных соединений, образующихся в почве в результате разложения органических (растительных и животных) остатков. Другие, такие как бобовые, используют преимущества симбиоза с азотфиксирующими бактериями (ризобиями), которые способны синтезировать аммиак из атмосферного азота с помощью ферментов, называемых нитрогеназами. Аммиак является также конечным побочным продуктом метаболизма аминокислот, а именно продуктом их дезаминирования, катализируемого такими ферментами, как глутамат-дегидрогеназа. Экскреция аммиака в неизменённом виде является обычным путём детоксикации аммиака у водных существ (рыбы, водные беспозвоночные, отчасти амфибии). У млекопитающих, включая человека, аммиак обычно быстро превращается в мочевину, которая гораздо менее токсична и, в частности, имеет менее щелочную реакцию и меньшую реакционную способность в качестве восстановителя. Мочевина является основным компонентом сухого остатка мочи. Большинство птиц, пресмыкающихся, насекомых, паукообразных, однако, выделяют в качестве основного нитрогенного остатка не мочевину, а мочевую кислоту. Аммиак также играет важную роль как в нормальной, так и в патологической физиологии животных. Аммиак производится в процессе нормального метаболизма аминокислот, однако весьма токсичен в высоких концентрациях. Печень животных преобразует аммиак в мочевину с помощью серии последовательных реакций, известных как цикл мочевины. Нарушение функции печени, такое, например, какое наблюдается при циррозе печени, может приводить к нарушению способности печени обезвреживать аммиак и образовывать из него мочевину и, как следствие, к повышению уровня аммиака в крови — состоянию, называемому гипераммониемия. К аналогичному результату — повышению уровня свободного аммиака в крови и развитию гипераммониемии — приводит наличие врождённых генетических дефектов в ферментах цикла мочевины, таких, например, как орнитин-карбамилтрансфераза. К тому же результату может приводить нарушение выделительной функции почек при тяжёлой почечной недостаточности и уремии: вследствие задержки выделения мочевины её уровень в крови возрастает настолько, что «цикл мочевины» начинает работать «в обратную сторону» — избыток мочевины гидролизуется обратно почками в аммиак и углекислый газ, и, как следствие, уровень аммиака в крови возрастает. Гипераммониемия привносит свой вклад в нарушения сознания и развитие сопорозных и коматозных состояний при печёночной энцефалопатии и уремии, а также в развитие неврологических нарушений, часто наблюдаемых у больных со врождёнными дефектами ферментов цикла мочевины или с органическими ацидуриями. Менее выраженная, однако клинически существенная, гипераммониемия может наблюдаться при любых процессах, при которых наблюдается повышенный катаболизм белков, например при обширных ожогах, синдроме сдавления или размозжения тканей, обширных гнойно-некротических процессах, гангрене конечностей, сепсисе и т. д., а также при некоторых эндокринных нарушениях, таких как сахарный диабет, тяжёлый тиреотоксикоз. Особенно высока вероятность возникновения гипераммониемии при этих патологических состояниях в тех случаях, когда патологическое состояние, помимо повышенного катаболизма белков, вызывает также выраженное нарушение детоксицирующей функции печени или выделительной функции почек. Аммиак важен для поддержания нормального кислотно-щелочного баланса крови. После образования аммиака из глютамина альфа-кетоглутарат может быть далее расщеплён с образованием двух молекул гидрокарбоната, которые затем могут использоваться как буфер для нейтрализации кислот, поступающих с пищей. Полученный из глютамина аммиак затем выделяется с мочой (как непосредственно, так и в виде мочевины), что, с учётом образования двух молекул бикарбоната из кетоглутарата, приводит в сумме к потере кислот и сдвигу pH крови в щелочную сторону. Кроме того, аммиак может диффундировать через почечные канальцы, соединяться с ионом водорода и экскретироваться совместно с ним (NH3 + H^+ -> NH4^+) и тем самым ещё больше способствовать выведению кислот из организма. Аммиак и ионы аммония являются токсическим побочным продуктом метаболизма у животных. У рыб и водных беспозвоночных аммиак выделяется непосредственно в воду. У млекопитающих (включая водных млекопитающих), земноводных и у акул аммиак в цикле мочевины преобразуется в мочевину, поскольку мочевина гораздо менее токсична, менее химически реакционноспособна и может более эффективно «храниться» в организме до момента возможности её выделения. У птиц и пресмыкающихся (рептилий) аммиак, образовавшийся в процессе метаболизма, преобразуется в мочевую кислоту, которая является твёрдым остатком и может быть выделена с минимальными потерями воды. Поскольку аммиак образуется при гниении белка, наличие его в природных водах служит признаком их загрязнённости. Физиологическое действие и токсикология Аммиак относится к токсичным веществам, по ГОСТ 12.1.007-76 его относят к 4-му уровню опасности. По физиологическому действию на организм относится к группе веществ удушающего и нейротропного действия, способных при ингаляционном поражении вызвать токсический отёк лёгких и тяжёлое поражение нервной системы. Аммиак обладает как местным, так и резорбтивным действием. Пары аммиака сильно раздражают слизистые оболочки глаз и органов дыхания, а также кожные покровы. Это человек и воспринимает как резкий запах. Пары аммиака вызывают обильное слезотечение, боль в глазах, химический ожог конъюнктивы и роговицы, потерю зрения, приступы кашля, покраснение и зуд кожи. При соприкосновении сжиженного аммиака и его растворов с кожей возникает жжение, возможен химический ожог с пузырями, изъязвлениями. Кроме того, сжиженный аммиак при испарении поглощает тепло, и при соприкосновении с кожей возникает обморожение различной степени. Запах аммиака ощущается при концентрации . Предельно допустимая концентрация аммиака в воздухе рабочей зоны производственного помещения (ПДКр.з.) составляет 20 мг/м3 . В атмосферном воздухе населённых пунктов и в жилых помещениях среднесуточная концентрация аммиака (ПДКс.с.) не должна превышать 0,04 мг/м3 . Максимальная разовая концентрация в атмосфере — 0,2 мг/м3. Таким образом, ощущение запаха аммиака свидетельствует о превышении допустимых норм. Раздражение зева проявляется при содержании аммиака в воздухе 280 мг/м3, глаз — 490 мг/м3. При действии в очень высоких концентрациях аммиак вызывает поражение кожи: 7—14 г/м3 — эритематозный, 21 г/м3 и более — буллёзный дерматит. Токсический отёк лёгких развивается при воздействии аммиака в течение часа с концентрацией 1,5 г/м3. Кратковременное воздействие аммиака в концентрации 3,5 г/м3 и более быстро приводит к развитию общетоксических эффектов. В мире максимальная концентрация аммиака в атмосфере (больше 1 мг/м3) наблюдается на Индо-Гангской равнине, в Центральной долине США и в Туркестанской (ранее — Южно-Казахстанской) области Казахстана. Применение В основном используется для производства азотных удобрений (нитрат и сульфат аммония, мочевина), взрывчатых веществ и полимеров, азотной кислоты (контактным методом), соды (по аммиачному методу) и других продуктов химической промышленности. Жидкий аммиак используют в качестве растворителя. В холодильной технике используется в качестве холодильного агента (R717) (см. «Аммиачная холодильная установка»). В медицине 10 % раствор аммиака, чаще называемый нашатырным спиртом, применяется при обморочных состояниях (для возбуждения дыхания), для стимуляции рвоты, а также наружно — невралгии, миозиты, укусах насекомых, для обработки рук хирурга. При неправильном применении может вызвать ожоги пищевода и желудка (в случае приёма неразведённого раствора), рефлекторную остановку дыхания (при вдыхании в высокой концентрации). Применяют местно, ингаляционно и внутрь. Для возбуждения дыхания и выведения больного из обморочного состояния осторожно подносят небольшой кусок марли или ваты, смоченный нашатырным спиртом, к носу больного (на 0,5—1 с). Внутрь (только в разведении) для индукции рвоты. При укусах насекомых — в виде примочек; при невралгиях и миозитах — растирания аммиачным линиментом. В хирургической практике разводят в тёплой кипячёной воде и моют руки. Поскольку аммиак является слабым основанием, при взаимодействии с кислотами он их нейтрализует. Физиологическое действие нашатырного спирта обусловлено резким запахом аммиака, который раздражает специфические рецепторы слизистой оболочки носа и способствует возбуждению дыхательного и сосудодвигательного центров мозга, вызывая учащение дыхания и повышение артериального давления. Противоморозная добавка для сухих строительных растворов, относящаяся к ускорителям. Рекомендуемая дозировка — 2...8 % массы компонентов сухой смеси в зависимости от температуры применения. Аммиачная вода NH3.H2O — продукт, представляющий собой газообразный аммиак NH3, растворённый в воде. В цветоводстве пары нашатырного спирта используются для изменения окраски цветов. Например, голубые и синие лепестки становятся зелёными, ярко-красные — чёрными. Некоторые цветы, такие как астры, не имеющие запаха от природы, после обработки аммиаком приобретают приятный аромат. Получение Промышленный способ получения аммиака основан на прямом взаимодействии водорода и азота (процесс Габера): N2\ +\ 3H2 \rightleftarrows 2NH3 + 91,84 кДж. Реакция происходит с выделением тепла и понижением объёма. Следовательно, исходя из принципа Ле-Шателье, реакцию следует проводить при возможно низких температурах и при высоких давлениях — тогда равновесие будет смещено вправо. Однако скорость реакции при низких температурах ничтожно мала, а при высоких увеличивается скорость обратной реакции. Проведение реакции при очень высоких давлениях требует создания специального, выдерживающего высокое давление оборудования, а значит, и больших капиталовложений. Кроме того, равновесие реакции даже при 700 °C устанавливается слишком медленно для практического её использования. Выход аммиака (в объёмных процентах) за один проход катализатора при различных температурах и давлении имеет следующие значения: {| class="wikitable" style="text-align: right" |+ ! | ! |100 ат ! |300 ат ! |1000 ат ! |1500 ат ! |2000 ат ! |3500 ат |- ! 400 °C |25,12||47,00||79,82||88,54||93,07||97,73 |- ! 450 °C |16,43||35,82||69,69||84,07||89,83||97,18 |- ! 500 °C |10,61||26,44||57,47||colspan=3 rowspan=2 |Нет данных |- ! 550 °C |6,82||19,13||41,16 |} CaCN2 + 3H2O -> CaCO3 + 2NH3 ^ Применение катализатора (пористое железо с примесями Al2O3 и K2O) позволило ускорить достижение равновесного состояния. Интересно, что при поиске катализатора на эту роль пробовали более 20 тысяч различных веществ. Учитывая все вышеприведённые факторы, процесс получения аммиака проводят при следующих условиях: температура 500 °C, давление 350 атмосфер, катализатор. Выход аммиака при таких условиях составляет около 30 %. В промышленных условиях использован принцип циркуляции — аммиак удаляют охлаждением, а непрореагировавшие азот и водород возвращают в колонну синтеза. Это оказывается более экономичным, чем достижение более высокого выхода реакции за счёт повышения давления. Для получения аммиака в лаборатории используют действие сильных щелочей на соли аммония: NH4Cl + NaOH -> NH3 ^ + NaCl + H2O. Обычно лабораторным способом аммиак получают слабым нагреванием смеси хлорида аммония с гашёной известью. 2NH4Cl + Ca(OH)2 -> CaCl2 + 2NH3 ^ + 2H2O Для осушения аммиака его пропускают через смесь извести с едким натром. Очень сухой аммиак можно получить, растворяя в нём металлический натрий и впоследствии перегоняя. Это лучше делать в системе, изготовленной из металла под вакуумом. Система должна выдерживать высокое давление (при комнатной температуре давление насыщенных паров аммиака около 10 атмосфер). В промышленности аммиак осушают в абсорбционных колоннах. Расходные нормы на тонну аммиака На производство одной тонны аммиака в России на 2007 год расходуется в среднем 1200 н.м3 природного газа, в Европе — 900 н.м3 . Белорусский «Гродно Азот» расходует 1200 н.м3 природного газа на тонну аммиака, после модернизации ожидается снижение расхода до 876 н.м3. Украинские производители потребляют от 750 н.м3 до 1170 н.м3 природного газа на тонну аммиака. По технологии UHDE заявляется потребление 6,7—7,4 Гкал энергоресурсов на тонну аммиака. Аммиак в медицине При укусах насекомых аммиак применяют наружно в виде примочек. 10 % водный раствор аммиака известен как нашатырный спирт. Возможны побочные действия: при продолжительной экспозиции (ингаляционное применение) аммиак может вызвать рефлекторную остановку дыхания. Местное применение противопоказано при дерматитах, экземах, других кожных заболеваниях, а также при открытых травматических повреждениях кожных покровов. При случайном поражении аммиаком слизистой оболочки глаза — промыть глаза водой (по 15 раз через каждые 10 мин) или 5 % раствором борной кислоты, не растирая глаза. Масла и мази не применяют. При поражении носа и глотки — 0,5 % раствор лимонной кислоты или натуральные соки. В случае приёма внутрь — пить воду, фруктовый сок, молоко, лучше — 0,5 % раствор лимонной кислоты или 1 % раствор уксусной кислоты до полной нейтрализации содержимого желудка. Взаимодействие с другими лекарственными средствами малоизучено. Производители аммиака Производители аммиака в России {| class="wikitable" style="text-align: right" |+ ! Компания ! 2006, тыс. т ! 2007, тыс. т |----- | ОАО «Тольяттиазот» | 2634 | 2 403,3 |----- | ОАО НАК «Азот» | 1526 | 1 514,8 |----- | ОАО «Акрон» | 1526 | 1 114,2 |----- | ОАО «Невинномысский азот», г. Невинномысск | 1065 | 1 087,2 |----- | ОАО «Минудобрения» (г. Россошь) | 959 | 986,2 |----- | ОАО «АЗОТ» г. Кемерово | 854 | 957,3 |----- | ОАО «Азот» | 869 | 920,1 |----- | ОАО «ЗМУ КЧХК» | 956 | 881,1 |----- | ОАО Череповецкий «Азот» | 936 | 790,6 |----- | ЗАО «Куйбышевазот» | 506 | 570,4 |----- | ОАО «Газпром Нефтехим Салават» | 492 | 512,8 |----- | «Минеральные удобрения» (г. Пермь) | 437 | 474,6 |----- | ОАО «Дорогобуж» | 444 | 473,9 |----- | ОАО «Воскресенские минеральные удобрения» | 175 | 205,3 |----- | ОАО «Щекиноазот» | 58 | 61,1 |----- | АО «Аммоний» (г. Менделеевск) | — | — |----- | Итого | 13 437 | 12 952,9 |} На долю России приходится около 9 % мирового выпуска аммиака. Россия — один из крупнейших мировых экспортёров аммиака. На экспорт поставляется около 25 % от общего объёма производства аммиака, что составляет около 16 % мирового экспорта. По итогам 2014 года в России было произведено 14,8 млн тонн аммиака (+2 % к 2013 году) (по данным Росстата). Производство аммиака в России сконцентрировано в Приволжском федеральном округе (46 % по итогам 2014 года). Далее следуют Центральный федеральный округ (23 %) и Северо-Западный федеральный округ (16 %). Порядка 25 % российского производства аммиака отправляется на экспорт. Так, в 2014 году объём российского экспорта аммиака (по данным ФТС) составил 3,6 млн тонн (+6 % к 2013 году) на сумму 1,6 млрд долл. США. Ключевыми странами-получателями в 2014 году стали Украина, Финляндия и Литва. Производители аммиака на Украине {| class="wikitable" |+ ! |Компания ! |2008 |----- | ПАО «Концерн Стирол» | 1331 |----- | Одесский припортовый завод | 1128 |----- | Северодонецкое объединение Азот | 1015 |----- | «Азот» (Черкассы) | 778 |----- | «Днепроазот» г. Днепродзержинск | 515 |----- | «Ровноазот» | 382 |----- | Итого | 5149 |+ |} См. также Аммониак Примечания Литература Ссылки Соединения азота по алфавиту Соединения азота Ядовитые вещества Соединения водорода Нитриды Растворители Хладагенты Биологический цикл азота Сигнальные молекулы газообразных веществ аммиак


source: wikipedia

text: Килогра́мм (русское обозначение: кг; международное: kg) — единица массы, одна из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ). Кроме того, является единицей массы и относится к числу основных единиц в системах МКС, МКСА, МКСК (МКСГ), МКСЛ. Килограмм — единственная из основных единиц СИ, используемая с приставкой («кило», обозначение «к»). XXVI Генеральная конференция по мерам и весам (13—16 ноября 2018 года) одобрила определение килограмма, основанное на фиксации численного значения постоянной Планка. Решение вступило в силу 20 мая 2019 года. Килограмм, обозначение кг, является единицей массы в СИ; его величина устанавливается фиксацией численного значения постоянной Планка равной в точности , когда она выражена единицей СИ Дж⋅с, которая эквивалентна кг⋅м2⋅с−1, где метр и секунда определены через и . Действовавшее до мая 2019 года определение килограмма было принято III Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в 1901 году и формулировалось так: Килограмм — единица массы, равная массе международного прототипа килограмма. До 20 мая 2019 года килограмм оставался последней единицей СИ, определённой на основе изготовленного человеком объекта. После принятия нового определения с практической точки зрения величина килограмма не изменилась, но существующий «прототип» (эталон) более не определяет килограмм, а является очень точной гирькой с потенциально измеримой погрешностью. Прототип килограмма Международный прототип (эталон) килограмма хранится в Международном бюро мер и весов (расположено в Севре близ Парижа) и представляет собой цилиндр диаметром и высотой из платино-иридиевого сплава (90 % платины, 10 % иридия). Современный международный эталон килограмма был выпущен Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в 1889 году на основе Метрической конвенции (1875) и передан на хранение Международному бюро мер и весов (МБМВ), действующему от имени ГКМВ. Международный эталон килограмма практически не подвергается какому-либо перемещению или использованию. Его копии хранятся в национальных метрологических учреждениях по всему миру. В 1889, 1948, 1989 и 2014 годах проводились верификации копий с эталоном с целью обеспечить единство измерений массы относительно эталона. Поскольку были обнаружены изменения масс копий эталона, Международный комитет мер и весов (МКМВ) рекомендовал переопределить килограмм с помощью фундаментальных физических свойств. Килограмм и постоянная Планка Связь между массой и постоянной Планка с теоретической точки зрения определяется двумя формулами. Эквивалентность массы и энергии связывает энергию и массу : где — скорость света в вакууме. Постоянная Планка связывает квантовое и традиционное понятия энергии: где — частота. Эти две формулы, найденные в начале XX века, устанавливают теоретическую возможность измерения массы через энергию индивидуальных фотонов, но практические эксперименты, позволяющие связать массу и постоянную Планка, появились лишь в конце XX века. Весы Киббла использовались с середины 1970-х годов для измерения величины постоянной Планка. Сотрудники Национального института стандартов США П. Мор () и Б. Тэйлор () в 1999 году предложили, наоборот, зафиксировать величину постоянной Планка и определять с помощью этих весов массу. Посмертно названные в честь изобретателя, , весы Киббла — это усовершенствование токовых весов, они представляют собой электромеханический инструмент, где масса вычисляется через электрическую мощность: где — произведение электрического тока во время балансирования массы и напряжения в процессе калибровки, — произведение ускорения свободного падения и скорости катушки во время калибровки весов. Если независимо замерено с высокой точностью (практические особенности эксперимента также требуют высокоточного замера частоты), предыдущее уравнение по сути определяет килограмм в зависимости от величины ватта (или наоборот). Индексы у и введены с тем, чтобы показать, что это виртуальная мощность (замеры напряжения и тока делаются в разное время), избегая эффектов от потерь (которые могли бы быть вызваны, например, наведёнными токами Фуко). Связь между ваттом и постоянной Планка использует эффект Джозефсона и квантовый эффект Холла: поскольку , где — электрическое сопротивление, ; эффект Джозефсона: ; квантовый эффект Холла: , где и — целые числа (первое связано со ступенькой Шапиро, второе — фактор заполнения плато квантового эффекта Холла), — частота из эффекта Джозефсона, — заряд электрона. После подстановки выражений для и в формулу для мощности и объединения всех целочисленных коэффициентов в одну константу , масса оказывается линейно связанной с постоянной Планка: . Поскольку все остальные величины в этом уравнении могут быть определены независимо от массы, оно смогло быть принято за определение единицы массы после фиксации значения для постоянной Планка. Этимология и употребление Слово «килограмм» произошло от французского слова «kilogramme», которое в свою очередь образовалось из греческих слов «χίλιοι» (хилиои), что означает «тысяча», и «γράμμα» (грамма), что означает «маленький вес». Слово «kilogramme» закреплено во французском языке в 1795 году. Французское написание слова перешло в Великобританию, где впервые оно было использовано в 1797 году, в то время как в США слово стало использоваться в форме «kilogram», позднее ставшее популярным и в Великобритании в Великобритании не запрещает использование обоих написаний. В XIX веке французское сокращение «kilo» было заимствовано в английский язык, где стало применяться для обозначения как килограммов, так и километров. История Идея использовать заданный объём воды для определения единицы измерения массы была предложена английским философом Джоном Уилкинсом в его эссе 1668 года как способ связать массу и длину. 7 апреля 1795 года грамм был принят во Франции как «абсолютный вес объёма чистой воды, равного кубу [со стороной] в сотую часть метра, и при температуре тающего льда». В это же время была поручена работа с необходимой точностью определить массу кубического дециметра (литра) воды. Поскольку торговля и коммерция обычно имеют дело с предметами, чья масса намного значительней одного грамма, и поскольку стандарт массы, изготовленный из воды, был бы неудобен в обращении и сохранении, было предписано отыскать способ практической реализации такого определения. В связи с этим был изготовлен временный эталон массы в виде металлического предмета в тысячу раз тяжелее, чем грамм, — 1 кг. Французский химик и итальянский натуралист после нескольких лет исследований решили переопределить наиболее устойчивую точку воды: температура, при которой вода имеет наибольшую плотность, которая была определена в 4 °C. Они решили, что 1 дм3 воды при своей максимальной плотности эквивалентен 99,9265 % массы временного эталона килограмма, изготовленного четыре года назад. Интересно, что масса 1 м3 дистиллированной воды при 4 °C и атмосферном давлении, принятая за ровно 1000 килограммов в историческом определении 1799 года, согласно современному определению тоже составляет приблизительно 1000,0 килограммов. Временный эталон был изготовлен из латуни и постепенно покрылся бы патиной, что было нежелательно, поскольку его масса не должна была меняться. В 1799 году под руководством Лефёвра-Жено и Фабброни был изготовлен постоянный эталон килограмма из пористой платины, которая химически инертна. С этого момента масса эталона стала основным определением килограмма. Сейчас этот эталон известен как kilogramme des Archives (). За XIX век технологии измерения массы значительно продвинулись. В связи с этим, а также в преддверии создания в 1875 году Международного бюро мер и весов, специальная международная комиссия запланировала переход к новому эталону килограмма. Этот эталон, называемый «международный прототип килограмма», был изготовлен из платиново-иридиевого сплава (более прочного, чем чистая платина) в виде цилиндра высотой и диаметром 39 мм, и с тех пор он хранится в Международном бюро мер и весов. В 1889 году было принято международное определение килограмма как массы международного прототипа килограмма; это определение действовало до 2019 года. Были изготовлены также копии международного прототипа килограмма: шесть (на данный момент) официальных копий; несколько рабочих эталонов, используемых, в частности, для отслеживания изменения масс прототипа и официальных копий; и национальные эталоны, калибруемые по рабочим эталонам. Две копии международного эталона были переданы России, они хранятся во ВНИИ метрологии им. Менделеева. За время, прошедшее с изготовления международного эталона, его несколько раз сравнивали с официальными копиями. Измерения показали рост массы копий относительно эталона в среднем на за . Хотя абсолютное изменение массы международного эталона не может быть определено с помощью существующих методов измерения, оно определённо должно иметь место. Для оценки величины абсолютного изменения массы международного прототипа килограмма приходилось строить модели, учитывающие результаты сравнений масс самого прототипа, его официальных копий и рабочих эталонов (при этом, хотя обычно участвующие в сравнении эталоны обычно предварительно промывали и чистили, но не всегда), что дополнительно усложнялось отсутствием полного понимания причин изменений масс. Это привело к пониманию необходимости ухода от определения килограмма на основе материальных предметов. В 2011 году XXIV Генеральная конференция по мерам и весам приняла Резолюцию, в которой предложено в будущей ревизии Международной системы единиц (СИ) продолжить переопределение основных единиц таким образом, чтобы они были основаны не на созданных человеком артефактах, а на фундаментальных физических постоянных или свойствах атомов. В частности предлагалось, что «килограмм останется единицей массы, но его величина будет установлена путём фиксации численного значения постоянной Планка в точности равным 6,626 06X, когда она выражается единицей СИ м2·кг·с−1, которая равна Дж·с». В Резолюции отмечается, что сразу после предполагаемого переопределения килограмма масса его международного прототипа будет равна , но это значение приобретёт погрешность и впоследствии будет определяться экспериментально. Такое определение килограмма стало возможным благодаря прогрессу физики в XX веке. В 2014 году было проведено внеочередное сравнение масс международного прототипа килограмма, его официальных копий и рабочих стандартов; на результатах этого сравнения основаны рекомендованные значения фундаментальных постоянных CODATA 2014 и 2017 годов, на которых, в свою очередь, основывается новое определение килограмма. Рассматривалось также альтернативное определение килограмма, основанное на результатах работы проекта «Авогадро» (). Команда проекта, создав шар из кристалла моноизотопного кремния 28Si массой и рассчитав количество атомов в ней, предполагает описать килограмм как определённое количество атомов данного изотопа кремния. Однако Международное бюро мер и весов не стало использовать такой вариант определения килограмма. XXVI Генеральная конференция по мерам и весам в ноябре 2018 года одобрила новое определение килограмма, основанное на фиксации численного значения постоянной Планка. Решение вступило в силу во Всемирный день метрологии 20 мая 2019 года. На практике взвешивание на весах Киббла — это чрезвычайно сложный эксперимент, и потому Генеральная конференция по мерам и весам в 2011 году рекомендовала создать набор вторичных стандартов в виде привычных гирек, включая как существующие платино-иридиевые эталоны, так и новые шары из кремния, которые будут далее использоваться для распространения эталона по миру. Кратные и дольные единицы По историческим причинам название «килограмм» уже содержит десятичную приставку «кило», поэтому кратные и дольные единицы образуют, присоединяя стандартные приставки СИ к названию или обозначению единицы измерения «грамм» (которая в системе СИ сама является дольной: 1 г = 10−3 кг). Вместо мегаграмма (1000 кг), как правило, используют единицу измерения «тонна». В определениях мощности атомных бомб в тротиловом эквиваленте вместо гигаграмма применяется килотонна, вместо тераграмма — мегатонна. Копии No 12, 26 — СССР (Россия) No 20 — США См. также Килограмм-сила Центнер Примечания Комментарии Источники Литература Ссылки Единицы измерения массы в физике Основные единицы СИ


text: Известно два оксида кремния: Моноксид кремния SiO Диоксид кремния SiO2 Оксиды кремния


text: Фи́зика (от — «природный» от φύσις — «природа») — область естествознания: наука о наиболее общих законах природы, о материи, её структуре, движении и правилах трансформации. Понятия физики и её законы лежат в основе всего естествознания. Является точной наукой. Термин «физика» впервые фигурирует в сочинениях одного из величайших мыслителей древности — Аристотеля (IV век до нашей эры). Первоначально термины «физика» и «философия» были синонимами, так как в основе обеих дисциплин лежало стремление объяснить законы функционирования Вселенной. Однако в результате научной революции XVI века физика развилась в самостоятельную научную отрасль. В современном мире значение физики чрезвычайно велико. Всё то, чем отличается современное общество от общества прошлых веков, появилось в результате применения на практике физических открытий. Так, исследования в области электромагнетизма привели к появлению телефонов и позже мобильных телефонов, открытия в термодинамике позволили создать автомобиль, развитие электроники привело к появлению компьютеров. Развитие фотоники способно дать возможность создать принципиально новые — фотонные — компьютеры и другую фотонную технику, которые сменят существующую электронную технику. Развитие газодинамики привело к появлению самолётов и вертолётов. Знания физики процессов, происходящих в природе, постоянно расширяются и углубляются. Большинство новых открытий вскоре получают технико-экономическое применение (в частности в промышленности). Однако перед исследователями постоянно встают новые загадки, — обнаруживаются явления, для объяснения и понимания которых требуются новые физические теории. Несмотря на огромный объём накопленных знаний, современная физика ещё очень далека от того, чтобы объяснить все явления природы. Общенаучные основы физических методов разрабатываются в теории познания и методологии науки. В русский язык слово «физика» было введено М. В. Ломоносовым, издавшим первый в России учебник физики — свой перевод с немецкого языка учебника «Вольфианская экспериментальная физика» Х. Вольфа (1746). Первым оригинальным учебником физики на русском языке стал курс «Краткое начертание физики» (1810), написанный П. И. Страховым. Предмет физики Физика — это наука о природе (естествознание) в самом общем смысле (часть природоведения). Предмет её изучения составляет материя (в виде вещества и полей) и наиболее общие формы её движения, а также фундаментальные взаимодействия природы, управляющие движением материи. Некоторые закономерности являются общими для всех материальных систем (например сохранение энергии), — их называют физическими законами. Физика тесно связана с математикой: математика предоставляет аппарат, с помощью которого физические законы могут быть точно сформулированы. Физические теории почти всегда формулируются в виде математических уравнений, причём используются более сложные разделы математики, чем обычно в других науках. И наоборот, развитие многих областей математики стимулировалось потребностями физической науки. Научный метод Физика — естественная наука. Источником знаний для неё является практическая деятельность: наблюдения, экспериментальное исследование явлений природы, производственная деятельность. Правильность физических знаний проверяется экспериментом, использованием научных знаний в производственной деятельности. Обобщением результатов научных наблюдений и эксперимента являются физические законы, которыми объясняются эти наблюдения и эксперименты. Физика сосредоточена на изучении фундаментальных и простейших явлений и на ответах на простые вопросы: из чего состоит материя, каким образом частицы материи взаимодействуют между собой, по каким правилам и законам осуществляется движение частиц и т. д. В основе физических исследований лежит установление фактов путём наблюдения и эксперимента. Анализ данных совокупности экспериментов позволяет выявить и сформулировать закономерность. На первых этапах исследований закономерности носят преимущественно эмпирический, феноменологический характер, — то есть явление описывается количественно с помощью определённых параметров, характерных для исследуемых тел и веществ. Полученные факты подвергаются упрощению, идеализации путём введения идеальных объектов. На основе идеализации создаются модели исследуемых объектов и явлений. Физические объекты, модели и идеальные объекты описываются на языке физических величин. Затем устанавливаются связи между явлениями природы и выражаются в форме физических законов. Физические законы проверяются с помощью продуманного эксперимента, в котором явление (феномен) проявлялось бы в как можно более чистом виде и не осложнялось бы другими явлениями (феноменами). Анализируя закономерности и параметры, физики строят физические теории, которые позволяют объяснить изучаемые явления на основе представлений о строении тел и веществ и взаимодействие между их составными частями. Физические теории, в свою очередь, создают предпосылки для постановки точных экспериментов, в ходе которых в основном определяются рамки их применимости. Общие физические теории позволяют формулировать физические законы, которые считаются общими истинами, пока накопление новых экспериментальных результатов не потребует их уточнения или пересмотра. Так, например, Стивен Грей заметил, что электричество можно передавать на довольно значительное расстояние с помощью увлажнённых нитей и начал исследовать это явление. Георг Ом сумел выявить для него количественную закономерность, — ток в проводнике прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению проводника тока. Эта закономерность известна как закон Ома. При этом, конечно, эксперименты Ома опирались на новые источники питания и на новые способы измерять действие электрического тока, что позволило количественно охарактеризовать его. Результаты дальнейших исследований позволили абстрагироваться от формы и длины проводников тока и ввести такие феноменологические характеристики, как удельное сопротивление проводника и внутреннее сопротивление источника питания. Закон Ома и поныне основа электротехники, однако исследования также выявили и рамки его применимости, — открыты элементы электрической цепи с нелинейными вольт-амперными характеристиками, а также вещества, в определённых ситуациях не имеющие никакого электрического сопротивления — сверхпроводники. После открытия заряженных микрочастиц — электронов (позже протонов и других), была сформулирована микроскопическая теория электропроводности, объясняющая зависимости сопротивления от температуры посредством рассеяния электронов на колебаниях кристаллической решётки, примесях и т. д. Вместе с тем было бы неправильным считать, что только эмпирический подход определяет развитие физики. Многие важные открытия были совершены «на кончике пера», или экспериментальной проверкой теоретических гипотез. Например, принцип наименьшего действия Пьер Луи де Мопертюи сформулировал в 1744 году на основе общих соображений, и справедливость его невозможно установить экспериментальным путём в силу всеобщности принципа. В настоящее время классическая и квантовая механика, теория поля основаны на принципе наименьшего действия. В 1899 году Макс Планк ввёл понятия кванта электромагнитного поля, кванта действия, что также не было следствием наблюдений и экспериментов, а чисто теоретической гипотезой. В 1905 году Альберт Эйнштейн опубликовал работу по специальной теории относительности, построенную дедуктивным путём из самых общих физических и геометрических соображений. Анри Пуанкаре — математик, прекрасно разбиравшийся в научных методах физики, — писал, что ни феноменологический, ни умозрительный подход по отдельности не описывают и не могут описывать физическую науку. Количественный характер физики Физика — количественная наука. Физический эксперимент опирается на измерения, то есть сравнение характеристик исследуемых явлений с определёнными эталонами. С этой целью физика развила совокупность физических единиц и измерительных приборов. Отдельные физические единицы объединяются в системы физических единиц. Так, на современном этапе развития науки стандартом является Международная система единиц (СИ), но большинство теоретиков по-прежнему предпочитает пользоваться Гауссовой системой единиц (СГС). Количественные зависимости, полученные экспериментальным путем, обрабатываются математическими методами, что в свою очередь дает возможность строить математические модели изучаемых явлений. С изменением представлений о природе тех или иных явлений меняются также физические единицы, в которых измеряются физические величины. Так, например, для измерения температуры сначала были предложены произвольные температурные шкалы, которые делили промежуток температур между характерными явлениями (например, замерзанием и кипением воды) на определённое количество меньших промежутков, которые получили название градусов температуры. Для измерения количества теплоты была введена единица — калория, которая определяла количество теплоты, необходимой для нагрева грамма воды на один градус. Однако со временем физики установили соответствие между механической и тепловой формой энергии. Таким образом, оказалось, что предложенная ранее единица количества теплоты, калория, является излишней, как и единица измерения температуры. И количество теплоты, и температуру можно измерять в единицах механической энергии. В современную эпоху калория и градус не вышли из практического употребления, но между этими величинами и единицей энергии Джоулем существует точное числовое соотношение. Градус, как единица измерения температуры входит в систему СИ, а коэффициент перехода от температурной к энергетическим величинам — постоянная Больцмана — считается физической постоянной. История физики Физика — это наука о материи, её свойствах и движении. Она является одной из наиболее древних научных дисциплин. Люди пытались понять свойства материи с древнейших времён: почему тела падают на землю, почему разные вещества имеют различные свойства и т. д. Интересовали людей также вопросы о строении мира, о природе Солнца и Луны. Сначала ответы на эти вопросы пытались искать в философии. В основном философские теории, которые пытались дать ответы на такие вопросы, не проверялись на практике. Однако, несмотря на то, что нередко философские теории неправильно описывали наблюдения, ещё в древние времена человечество добилось значительных успехов в астрономии, а великий греческий учёный Архимед даже сумел дать точные количественные формулировки многих законов механики и гидростатики. Некоторые теории древних мыслителей, как, например, идеи об атомах, которые были сформулированы в древних Греции и Индии, опережали время. Постепенно от общей философии начало отделяться естествознание, важнейшей составной частью которого стала физика. Уже Аристотель использовал название «Физика» в заголовке одного из основных своих трактатов. Несмотря на ряд неправильных утверждений, физика Аристотеля на протяжении веков оставалась основой знаний о природе. Период до научной революции Свойство человечества сомневаться и пересматривать положения, которые раньше считались единственно истинными, в поисках ответов на новые вопросы в итоге привело к эпохе великих научных открытий, которую сегодня называют научной революцией, начавшейся в середине XVI века. Предпосылки к этим коренным изменениям сложились благодаря достоянию древних мыслителей, наследие которых можно проследить до Индии и Персии. Персидский учёный Насир ад-Дин ат-Туси указал на значительные недостатки птолемеевской системы. Средневековая Европа на какое-то время потеряла знания античных времён, но под влиянием Арабского халифата сохранённые арабами сочинения Аристотеля вернулись. В XII—XIII веках нашли свой путь в Европу также произведения индийских и персидских учёных. В Средние века начал складываться научный метод, в котором основная роль отводилась экспериментам и математическому описанию. Ибн ал-Хайсам (Альхазен) в своей «Книге об оптике», написанной в 1021 году, описывал эксперименты, подтверждающие его теорию зрения, согласно которой глаз воспринимает свет, излучаемый другими объектами, а не сам глаз излучает свет, как считали раньше Евклид и Птолемей. В экспериментах Ибн ал-Хайсама использовалась камера-обскура. С помощью этого прибора он проверял свои гипотезы относительно свойств света: или свет распространяется по прямой, или смешиваются в воздухе различные лучи света. Научная революция Период научной революции характеризуется утверждением научного метода исследований, вычленением физики из массы натурфилософии в отдельную область и развитием отдельных разделов физики: механики, оптики, термодинамики и т. д. Большинство историков придерживаются мнения о том, что научная революция началась в 1543 году, когда Николаю Копернику привезли из Нюрнберга впервые напечатанный экземпляр его книги «О вращении небесных сфер». После этого в течение примерно ста лет человечество обогатилось работами таких исследователей, как Галилео Галилей, Христиан Гюйгенс, Иоганн Кеплер, Блез Паскаль и др. Галилей первым начал последовательно применять научный метод, проводя эксперименты, чтобы подтвердить свои предположения и теории. Он сформулировал некоторые законы динамики и кинематики, в частности закон инерции, и проверил их опытным путём. В 1687 году Исаак Ньютон опубликовал книгу «Principia», в которой в подробностях описал две основополагающие физические теории: законы движения тел, известные как законы Ньютона, и законы тяготения. Обе теории прекрасно согласовывались с экспериментом. Книга также приводила теории движения жидкостей. Впоследствии классическая механика была переформулирована и расширена Леонардом Эйлером, Жозефом Луи Лагранжем, Уильямом Роуэном Гамильтоном и другими. Законы гравитации заложили основу тому, что позже стало астрофизикой, которая использует физические теории для описания и объяснения астрономических наблюдений. В России первым значительный вклад в развитие физической минералогии, математической физики, биофизики и астрономии в разделе изучения полярных сияний и физики «хвостов» комет внёс Михаил Ломоносов. Среди его наиболее значимых научных достижений в области физики — атомно-корпускулярная теория строения вещества и материи. Работы Ломоносова и его соратника Г. В. Рихмана внесли важный вклад в понимание электрической природы грозовых разрядов. Ломоносов не только провёл блестящее многолетнее исследование атмосферного электричества и установил ряд эмпирических закономерностей грозовых явлений, но и в работе «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих» (1753) объяснил причину возникновения электричества в грозовых облаках конвекцией тёплого воздуха (у поверхности Земли) и холодного воздуха (в верхних слоях атмосферы). Ломоносов разработал теорию света и выдвинул трёхкомпонентную теорию цвета, с помощью которой объяснил физиологические механизмы цветовых явлений. По мысли Ломоносова, цвета вызываются действием трёх родов эфира и трёх видов цветоощущающей материи, составляющей дно глаза. Теория цвета и цветового зрения, с которой Ломоносов выступил в 1756 году, выдержала проверку временем и заняла должное место в истории физической оптики. После установления законов механики Ньютоном, следующим исследовательским полем стало электричество. Основы создания теории электричества заложили наблюдения и опыты таких учёных XVII и XVIII веков, как Роберт Бойль, Стивен Грей, Бенджамин Франклин. Сложились основные понятия — электрический заряд и электрический ток. В 1831 году английский физик Майкл Фарадей показал связь электричества и магнетизма, продемонстрировав, что движущийся магнит индуцирует в электрической цепи ток. Опираясь на эту концепцию, Джеймс Клерк Максвелл построил теорию электромагнитного поля. Из системы уравнений Максвелла следовало существование электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света. Экспериментальное подтверждение этому нашел Генрих Герц, открыв радиоволны. С построением теории электромагнитного поля и электромагнитных волн, победой волновой теории света, основанной Гюйгенсом, над корпускулярной теорией Ньютона, завершилось построение классической оптики. На этом пути оптика обогатилась пониманием дифракции и интерференции света, достигнутым благодаря трудам Огюстена Френеля и Томаса Юнга. В XVIII и начале XIX века были открыты основные законы поведения газов, а работы Сади Карно по теории тепловых машин открыли новый этап в становлении термодинамики. В XIX веке Юлиус Майер и Джеймс Джоуль установили эквивалентность механической и тепловой энергий, что привело к расширенной формулировке закона сохранения энергии (первый закон термодинамики). Благодаря Рудольфу Клаузиусу был сформулирован второй закон термодинамики и введено понятие энтропии. Позже Джозайя Уиллард Гиббс заложил основы статистической физики, а Людвиг Больцман предложил статистическую интерпретацию понятия энтропии. К концу XIX века физики подошли к значительному открытию — экспериментальному подтверждению существования атома. В это время существенно изменилась и роль физики в обществе. Возникновение новой техники (электричество, радио, автомобиль и т. д.) требовало большого объёма прикладных исследований. Занятия наукой стало профессией. Фирма General Electric первой открыла собственные исследовательские лаборатории; такие же лаборатории стали появляться в других фирмах. Смена парадигм Конец девятнадцатого, начало двадцатого века был временем, когда под давлением новых экспериментальных данных физикам пришлось пересмотреть старые теории и заменить их новыми, заглядывая всё глубже в строение материи. Эксперимент Майкельсона — Морли выбил основу из-под ног классических представлений об электромагнетизме, поставив под сомнение существование эфира. Были открыты новые явления, такие как рентгеновские лучи и радиоактивность. Не успели физики доказать существование атома, как появились доказательства существования электрона, эксперименты с фотоэффектом и изучение спектра теплового излучения давали результаты, которые невозможно было объяснить, исходя из принципов классической физики. В прессе этот период назывался кризисом физики, но одновременно он стал периодом триумфа физики, сумевшей выработать новые революционные теории, которые не только объяснили непонятные явления, но и многие другие, открыв путь к новому пониманию природы. В 1905 году Альберт Эйнштейн построил специальную теорию относительности, которая продемонстрировала, что понятие эфира не требуется при объяснении электромагнитных явлений. При этом пришлось изменить классическую механику Ньютона, дав ей новую формулировку, справедливую при больших скоростях. Коренным образом изменились также представления о природе пространства и времени. Эйнштейн развил свою теорию в общую теорию относительности, опубликованную в 1916 году. Новая теория включала в себя описание гравитационных явлений и открыла путь к становлению космологии — науки об эволюции Вселенной. Рассматривая задачу о тепловом излучении абсолютно чёрного тела, Макс Планк в 1900 году предложил невероятную идею, что электромагнитные волны излучаются порциями, энергия которых пропорциональна частоте. Эти порции получили название квантов, а сама идея начала построение новой физической теории — квантовой механики, которая ещё больше изменила классическую ньютоновскую механику, на этот раз при очень малых размерах физической системы. В том же 1905 году Альберт Эйнштейн применил идею Планка для успешного объяснения экспериментов с фотоэффектом, предположив, что электромагнитные волны не только излучаются, но и поглощаются квантами. Корпускулярная теория света, которая, казалось, потерпела сокрушительное поражение в борьбе с волновой теорией, вновь получила поддержку. Спор между корпускулярной и волновой теорией нашёл своё решение в корпускулярно-волновом дуализме, гипотезе, сформулированной Луи де Бройлем. По этой гипотезе не только квант света, но и любая другая частица проявляет одновременно свойства, присущие как корпускулам, так и волнам. Гипотеза Луи де Бройля подтвердилась в экспериментах с дифракцией электронов. В 1911 году Эрнест Резерфорд предложил планетарную теорию атома, а в 1913 году Нильс Бор построил модель атома, в которой постулировал квантовый характер движения электронов. Благодаря работам Вернера Гайзенберга, Эрвина Шрёдингера, Вольфганга Паули, Поля Дирака и многих других квантовая механика нашла свою точную математическую формулировку, подтверждённую многочисленными экспериментами. В 1927 году была создана копенгагенская интерпретация, которая открывала путь для понимания законов квантового движения на качественном уровне. Физика современности С открытием радиоактивности Анри Беккерелем началось развитие ядерной физики, которая привела к появлению новых источников энергии: атомной энергии и энергии ядерного синтеза. Открытые при исследованиях ядерных реакций новые частицы: нейтрон, протон, нейтрино, дали начало физике элементарных частиц. Эти новые открытия на субатомном уровне оказались очень важными для физики на уровне Вселенной и позволили сформулировать теорию её эволюции — теорию Большого взрыва. Сложилось окончательное разделение труда между физиками-теоретиками и физиками-экспериментаторами. Энрико Ферми был, пожалуй, последним выдающимся физиком, успешным как в теории, так и в экспериментальной работе. Передний край физики переместился в область исследования фундаментальных законов, ставя перед собой цель создать теорию, которая объясняла бы Вселенную, объединив теории фундаментальных взаимодействий. На этом пути физика получила частичные успехи в виде теории электрослабого взаимодействия и теории кварков, обобщённой в так называемой стандартной модели. Однако, квантовая теория гравитации до сих пор не построена. Определённые надежды связываются с теорией струн. Начиная с создания квантовой механики, быстрыми темпами развивается физика твёрдого тела, открытия которой привели к возникновению и развитию электроники, а с ней и информатики, которые внесли коренные изменения в культуру человеческого общества. Теоретическая и экспериментальная физика В основе своей физика — экспериментальная наука: все её законы и теории основываются и опираются на опытные данные. Однако зачастую именно новые теории являются причиной проведения экспериментов и, как результат, лежат в основе новых открытий. Поэтому принято различать экспериментальную и теоретическую физику. Экспериментальная физика исследует явления природы в заранее подготовленных условиях. В её задачи входит обнаружение ранее неизвестных явлений, подтверждение или опровержение физических теорий, уточнение значений физических констант. Многие достижения в физике были сделаны благодаря экспериментальному обнаружению явлений, не описываемых существующими теориями. Например, экспериментальное изучение фотоэффекта послужило одной из посылок к созданию квантовой механики (хотя рождением квантовой механики считается появление гипотезы Планка, выдвинутой им для разрешения ультрафиолетовой катастрофы — парадокса классической теоретической физики излучения). В задачи теоретической физики входит формулирование общих законов природы и объяснение на основе этих законов различных явлений, а также предсказание до сих пор неизвестных явлений. Верность любой физической теории проверяется экспериментально: если результаты эксперимента совпадают с предсказаниями теории, она считается адекватной (достаточно точно описывающей данное явление). При изучении любого явления экспериментальные и теоретические аспекты одинаково важны. Прикладная физика От своего зарождения физика всегда имела большое прикладное значение и развивалась вместе с машинами и механизмами, которые человечество использовало для своих нужд. Физика широко используется в инженерных науках. Немало физиков были одновременно изобретателями и, наоборот. Механика, как часть физики, тесно связана с теоретической механикой и сопротивлением материалов, как инженерными науками. Термодинамика связана с теплотехникой и конструированием тепловых двигателей. Электричество связано с электротехникой и электроникой, для становления и развития которой очень важны исследования в области физики твёрдого тела. Достижения ядерной физики обусловили появление ядерной энергетики, и тому подобное. Физика также имеет широкие междисциплинарные связи. На границе физики, химии и инженерных наук возникла и быстро развивается такая отрасль науки как материаловедение. Методы и инструменты используются химией, что привело к становлению двух направлений исследований: физической химии и химической физики. Всё мощнее становится биофизика — область исследований на границе между биологией и физикой, в которой биологические процессы изучаются исходя из атомарной структуры органических веществ. Геофизика изучает физическую природу геологических явлений. Медицина использует методы, такие как рентгеновские и ультразвуковые исследования, ядерный магнитный резонанс — для диагностики, лазеры — для лечения болезней глаз, ядерное облучение — в онкологии, и тому подобное. Основные теории Хотя физика имеет дело с разнообразными системами, некоторые физические теории применимы в больших областях физики. Такие теории считаются в целом верными при дополнительных ограничениях. Например, классическая механика верна, если размеры исследуемых объектов намного больше размеров атомов, скорости существенно меньше скорости света, и гравитационные силы малы. Эти теории всё ещё активно исследуются; например, такой аспект классической механики, как теория хаоса, был открыт только в XX веке. Они составляют основу для всех физических исследований. В рамках этих теорий М. В. Ломоносов объяснил причины агрегатных состояний веществ (твёрдое, жидкое и газообразное состояния) и разработал теорию теплоты. Разделы физики Макроскопическая физика Макроскопическая физика изучает явления и законы привычного мира, где размеры тел сопоставимы с размерами человека. Механика Классическая механика Релятивистская механика Механика сплошных сред Гидродинамика Акустика Механика твёрдого тела Термодинамика Неравновесная термодинамика Оптика Волновая оптика Кристаллооптика Молекулярная оптика Нелинейная оптика Электродинамика Электродинамика сплошных сред Магнитогидродинамика Электрогидродинамика Физика колебаний и волн Общая теория относительности Микроскопическая физика Микроскопическая физика исследует «микромир», где размеры тел во много раз меньше размеров человека. Атомная физика Статистическая физика Статистическая механика Статистическая теория поля Физическая кинетика Квантовая статистика Физика конденсированных сред Физика твёрдого тела Физика жидкостей Физика атомов и молекул Физика наноструктур Квантовая физика Квантовая механика Квантовая теория поля Квантовая электродинамика Квантовая хромодинамика Теория струн Ядерная физика Физика гиперядер Физика элементарных частиц Физика высоких энергий Молекулярная физика Разделы физики на стыке наук Агрофизика Акустооптика Астрофизика Биофизика Вычислительная физика Гидрофизика Геофизика Петрофизика Сейсмология Тектонофизика Геофизическая гидродинамика Космология Математическая физика Материаловедение Кристаллография Медицинская физика Метрология Радиофизика Квантовая радиофизика Статистическая радиофизика Техническая физика Теория колебаний Теория динамических систем Физика атмосферы Физика плазмы Физическая химия Химическая физика Справка Единицы измерения физических величин Список обозначений в физике Фундаментальные физические константы История физики Важнейшие журналы Российские Журнал технической физики (ЖТФ) Письма в Журнал технической физики (Письма в ЖТФ) Журнал экспериментальной и теоретической физики (ЖЭТФ) Письма в ЖЭТФ Теоретическая и математическая физика Успехи физических наук (УФН) Зарубежные Nature Physics Журналы Американского физического общества Physics — короткие обзорные статьи по результатам, опубликованным в других журналах общества. Reviews of Modern Physics (RMP) Публикует обзорные статьи по большим разделам физики Physical Review Letters (PRL) Наиболее престижный (после Nature и Science) журнал: короткие статьи по новейшим исследованиям Physical Review (A,B,C,D,E) Статьи разного формата, более подробные, но менее оперативно публикуемые, чем в Phys. Rev. Lett. Annals of Physics Журналы Американского института физики Physics Today Applied Physics Letters (APL) Journal of Applied Physics Европейские журналы Journal of Physics (A, B, C ...) Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical Journal of Physics: Condensed Matter New Journal of Physics Physica (A, B, C ...) Physica A Physics Letters A Europhysics Letters Zeitschrift für Physik Именно в этом журнале публиковались Эйнштейн, Гейзенберг, Планк... Nuovo cimento (A, B, C ...) Foundations of Physics Научно-популярные журналы Квант Physics World А также архив препринтов arXiv.org, на котором статьи появляются гораздо раньше их появления в журналах и доступны для свободного скачивания. Коды в системах классификации знаний УДК 53 Государственный рубрикатор научно-технической информации (ГРНТИ) 29 ФИЗИКА Physics and Astronomy Classification Scheme См. также :Категория:Физики :Категория:Физические организации Нерешённые проблемы современной физики Общая физика Физика в конспектах День физика Физики шутят Примечания Литература Ссылки Статья в «Физической энциклопедии» Большой адронный коллайдер как инструмент развития математики 4:18 Естественные науки


text: Едини́ца физи́ческой величи́ны (едини́ца величи́ны, едини́ца, едини́ца измере́ния) (; ) — физическая величина фиксированного размера, которой условно по соглашению присвоено числовое значение, равное . С единицей физической величины можно сравнить любую другую величину того же рода и выразить их отношение в виде числа. Применяется для количественного выражения однородных с ней физических величин. Единицы измерения имеют присвоенные им по соглашению наименования и обозначения. Число с указанием единицы измерения называется именованным. Различают основные и производные единицы. Основные единицы в данной системе единиц устанавливаются для тех физических величин, которые выбраны в качестве основных в соответствующей системе физических величин. Так, Международная система единиц (СИ) основана на Международной системе величин (, ISQ), в которой основными являются семь величин: длина, масса, время, электрический ток, термодинамическая температура, количество вещества и сила света. Соответственно, в СИ основными единицами являются единицы указанных величин. Размеры основных единиц устанавливаются по соглашению в рамках соответствующей системы единиц и фиксируются либо с помощью эталонов (прототипов), либо путём фиксации численных значений фундаментальных физических постоянных. Производные единицы определяются через основные путём использования тех связей между физическими величинами, которые установлены в системе физических величин. Существует большое количество различных систем единиц, которые различаются как системами величин, на которых они основаны, так и выбором основных единиц. Государство, как правило, законодательно устанавливает какую-либо систему единиц в качестве предпочтительной или обязательной для использования в стране. В Российской Федерации в соответствии с Положением о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации, используются единицы величин системы СИ. Это же положение устанавливает правила, касающиеся использования единиц измерения. Метрология непрерывно работает над улучшением единиц измерения и основных единиц и эталонов. Использование термина «единица измерения» противоречит нормативным документам и рекомендациям метрологических изданий, однако он широко употребляется в научной и справочной литературе. Правила написания обозначений единиц измерений при производстве научной литературы, учебников и другой полиграфической продукции определены ГОСТ 8.417—2002 «Государственная система обеспечения единства измерений». В печатных изданиях допускается применять либо международные, либо русские обозначения единиц. Одновременно применение обоих видов обозначений в одном и том же издании не допускается, за исключением публикаций по единицам физических величин. История Единицы измерения были среди самых ранних инструментов, изобретённых людьми. Первобытные общества нуждались в элементарных мерах для решения повседневных задач: строительства жилищ определённого размера и формы, создания одежды, обмена продуктами питания или сырьём. Самые ранние известные единые системы измерения, по всей видимости, были созданы в 4-м и 3-м тысячелетиях до н. э. древними народами Месопотамии, Египта, долины Инда, а также, возможно, Персии. Упоминания веса и меры имеются в Библии (Книга Левит 19:35—36) — это заповедь быть честным и иметь справедливые меры. В Великой хартии вольностей 1215 года — соглашении короля Иоанна Безземельного с баронами Англии — в пункте 35 указано: «Одна мера вина пусть будет по всему нашему королевству, и одна мера пива, и одна мера хлеба, именно лондонская кварта, и одна ширина крашеных сукон и некрашеных и сукон для панцирей, именно два локтя между краями; то же, что о мерах, пусть относится и к весам». Введение метрической системы На начало XXI века во всём мире всё ещё используется множество систем единиц: британская, международная система и др. Первые целенаправленные усилия по разработке приемлемой для всех системы единиц датируются 1790 годом, когда Национальное собрание Франции поручило Французской академии наук создать универсальную систему единиц. Эта система была предшественником метрической системы — одного из самых судьбоносных завоеваний Великой французской революции. В 1875 году между 17 странами был подписан договор о Метрической конвенции. С подписанием этого договора были учреждены Международное бюро мер и весов и Международный комитет мер и весов и положено начало Генеральным конференциям по мерам и весам (ГКМВ), собирающимся обычно раз в четыре года. Эти международные органы создали нынешнюю систему СИ, которая была принята в 1954 году на 10-й ГКМВ и утверждена на 11-й ГКМВ в 1960 году. 16 ноября 2018 года в Версале во Дворце конгресса состоялась сессия 26-й ГКМВ, закрепившая новые определения четырёх из семи базовых единиц Международной системы единиц СИ (килограмма, ампера, кельвина и моля) и положившая конец зависимости СИ от конкретного материального объекта — международного платино-иридиевого прототипа килограмма (существующего с 1889 года), который будет официально заменён новой реализацией в виде физического эксперимента, основанного на значении постоянной Планка. Системы единиц измерения Метрические системы СИ СГС МКС МКГСС МТС МСК МКСЛ Системы естественных единиц измерения Атомная система единиц Планковские единицы Геометрическая система единиц Единицы Лоренца — Хевисайда Традиционные системы мер Русская система мер Английская система мер Французская система мер Китайская система мер Японская система мер Давно устаревшие (древнегреческая, древнеримская, древнеегипетская, древневавилонская, древнееврейская) Единицы измерения, сгруппированные по физическим величинам Единицы измерения массы (масса) Единицы измерения температуры (температура) Единицы измерения расстояния (расстояние) Единицы измерения площади (площадь) Единицы измерения объёма (объём) Единицы измерения информации (информация) Единицы измерения времени (время) Единицы измерения давления (давление) Единицы измерения потока тепла (поток тепла) Система относительных единиц (электроэнергия) См. также Внесистемная единица Приставки для образования кратных и дольных единиц Историческая метрология Примечания Литература Ссылки Измерения. Единицы измерений. ОКЕИ. Общероссийский классификатор единиц измерения. Таблицы перевода единиц. Метрология


text: Перхлора́т ма́гния (торговое название — ангидро́н) — Mg(ClO4)2, магний хлорнокислый, магниевая соль хлорной кислоты. Представляет собой белый порошок или белую пористую массу, очень энергично поглощает влагу (до 60 % от своей массы) с образованием кристаллогидрата. Сильный окислитель, при смешивании с органическими веществами образует взрывчатые смеси чувствительные к удару. Применяется для глубокой осушки неокисляющихся газов. Перхлорат магния и другие перхлораты обнаружены на Марсе спектральным методом. Получение Получают взаимодействием гидроксида магния с хлорной кислотой: Mg(OH)2 + 2HClO4 -> Mg(ClO4)2 + 2H2O. Физические свойства Образует кристаллогидрат состава Mg(ClO4)2.2H2O. Разлагается при нагреве свыше 251 °C. При растворении в воде выделяется много тепла, поэтому при растворении воду берут с избытком. Хорошо растворяется во многих полярных растворителях. Химические свойства Разлагается до смеси хлорида и оксида: Вступает в реакции ионного обмена. К примеру, с гидроксидом натрия образует осадок гидроксида магния: Применение Применяется для глубокой осушки негорючих газов, при малой влажности осушаемого газа не расплывается, а постепенно затвердевает, при этом возможно блокирование газового потока в осушителе. При насыщении влагой просто перестаёт поглощать влагу не расплываясь, в отличие от пентоксида фосфора Р2О5, который может превратиться в жидкий раствор ортофосфорной кислоты. При высокой влажности газа и высоких расходах пентоксид фосфора может оказаться предпочтительнее, так вначале поглощения влаги он превращается в резиноподобную массу и не блокирует прохождение газа через осушитель. Давление насыщенного водяного пара над безводным перхлоратом магния при 20 °C составляет 70 мПа, для сравнения, давление насыщенного водяного пара над безводным пентоксидом фосфора 3 мПа при той же температуре. Давление насыщенного водяного пара над кристаллогидратом перхлората магния составляет 300 мПа при 20 °C. Регенерация насыщенного влагой перхлората магния производят в вакууме при 220 °C. Примечания Литература Ссылки магния Соединения магния


text: Алюмогидрид лития (аланат лития) — неорганическое соединение, комплексный смешанный гидрид лития и алюминия с формулой Li[AlH], белые кристаллы. Сильный восстановитель, используемый в органическом синтезе. Мощнее других часто используемых агентов, например борогидрида натрия, благодаря более слабым связям Al-H по сравнению с B-Н. Восстанавливает сложные эфиры, карбоновые кислоты и кетоны до спиртов, нитросоединения и амиды (а также глиоксамиды) до аминов. Получение Действием хлорида алюминия на суспензию гидрида лития в эфире: В промышленности может использоваться метод, который заключается в начальном получении алюмогидрида натрия из простых веществ под высоким давлением и температурой: Затем получают алюмогидрид лития реакцией обмена между полученным веществом и хлоридом лития: Физические свойства Тетрагидридоалюминат лития образует бесцветные кристаллы, растворим в эфире, тетрагидрофуране. Технический продукт (ЛАГ) — твёрдые серые (из-за следов металлического алюминия) куски, очень лёгок. После измельчения — растворим в эфире. Бурно реагирует с водой, содержащейся во влажном воздухе, и способен к самовозгоранию. Промышленный продукт выпускается с добавлением минеральных масел для защиты от воздуха. Химические свойства Термически неустойчив: Гидролизуется водой: Реагирует с разбавленными кислотами на холоде: Окисляется кислородом при нагревании и фтором при комнатной температуре: В среде эфира переводит хлорид бора в диборан, что используется для получения последнего: Применение В органическом синтезе. Например, для получения спиртов из альдегидов или кетонов: Восстановление сложных эфиров и карбоновых кислот также производится под действием комплексных гидридов, обычно, алюмогидрида лития и приводит к спиртам. Для получения неводных электролитов, из которых гальваническим способом осаждается алюминиевое покрытие. Примечания Литература Ссылки Применение LiAlH4 в органическом синтезе Condensed phase thermochemistry data from Nist webbook Materials Safety Data Sheet from Cornell University Sandia National Laboratory — Hydride information center Synthesis of LAH Reduction reactions, University of Birmingham, Teaching Resources — 4th Year PubChem LiAlH4 summary Л Восстановители Гидриды лития


text: Водяно́й газ (генераторный газ, синтез-газ) — газовая смесь, состав которой (в среднем, об. %) CO — 44, N2 — 6, CO2 — 5, H2 — 45. Водяной газ получают продуванием водяного пара сквозь слой раскалённого угля или кокса. Реакция идёт по уравнению: Реакция эндотермическая, идёт с поглощением тепла — 31 ккал/моль (132 кДж/моль), поэтому для поддержания температуры в газогенератор время от времени для накаливания слоя кокса пропускают воздух (или кислород), либо в водяной пар добавляют воздух или кислород. Именно поэтому водяной газ обычно имеет не стехиометрический состав, то есть 50 об.% H2 + 50 об.% CO, а содержит также другие газы (см. выше). Продукты реакции имеют в 2 раза больший объём относительно объёма водяного пара. Именно на увеличение объёма затрачивается, согласно термодинамике, значительная часть внутренней энергии реакции. Представляет интерес установка, которая может рекуперировать эту энергию (турбинная или поршневая). Часть энергии, в виде электроэнергии может быть потрачена на подогрев твёрдого топлива. В такой установке подогрев может производиться за счёт адиабатического сжатия водяного пара. Если газогенераторная установка должна питать электростанцию, то её отработавшие газы могут подогревать водяной пар. Применение Водяной газ используется в качестве горючего газа (теплота сгорания 2800 ккал/м3), а также применяется в химическом синтезе — для получения синтетического топлива, смазочных масел, аммиака, метанола, высших спиртов и т. п. См. также Генераторный газ Коксовый газ Синтез-газ Смешанный газ История искусственных горючих газов Ссылки Газы


text: Гидрокси́д ка́льция (гашёная и́звесть, е́дкая и́звесть, химическое основание — Ca(OH)2) — сильное неорганическое кальциевое основание. При стандартных условиях, гидроксид кальция — это мелкокристаллический гигроскопичный порошок белого цвета, малорастворимый в воде. Распространённые названия Гашёная и́звесть — название образуется благодаря способу получения: при получении основания, производится «гашение» (то есть взаимодействия с водой) «негашеной» извести (оксида кальция). Известко́вое молоко́ — взвесь (суспензия), образуемая при смешивании избытка гашёной извести с водой. Внешне похожа на молоко. Известко́вая вода́ — прозрачный бесцветный раствор гидроксида кальция, получаемый при фильтровании или отстаивании известкового молока. И́звесть-пушо́нка — при «гашении» негашёной извести ограниченным количеством воды образуется белый рассыпающийся мелкокристаллический пылевидный порошок. Физические свойства По внешнему виду представляет собой белый порошок, малорастворимый в воде. Растворимость в воде падает с ростом температуры. При нагреве вещества до температуры 512 °C парциальное давление водяного пара, находящегося в равновесии с гидроксидом кальция становится равным атмосферному давлению (101,325кПа) и гидроксид кальция начинает терять воду, превращаясь в оксид кальция, при температуре 600 °C процесс потери воды практически полностью завершается: Ca(OH)2 ->[600~^\circ\text{C}] CaO~{+}~H2O. Кристаллизуется в гексагональной кристаллической структуре. Химические свойства Гидроксид кальция является довольно сильным основанием, из-за чего водный раствор имеет сильнощелочную реакцию. 1) Реакция нейтрализации кислот с образованием соответствующих солей кальция, например: Ca(OH)2 + H2SO4 -> CaSO4 v + 2H2O. Реакцией нейтрализации обусловлено постепенное помутнение раствора гидроксида кальция при стоянии на воздухе, так как гидроксид кальция, взаимодействует с поглощённым из воздуха углекислым газом, как и растворы других сильных оснований, эта же реакция происходит при пропускании углекислого газа через известковую воду — реакции качественного анализа на углекислый газ: Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3 v + H2O. При дальнейшем пропускании углекислого газа через известковую воду раствор снова становится прозрачным, так как при этом образуется кислая соль — гидрокарбонат кальция, имеющий более высокую растворимость в воде, причём при нагревании раствора гидрокарбоната кальция он снова разлагается с выделением углекислого газа и при этом выпадает осадок карбоната кальция: CaCO3 + H2O + CO2 -> Ca(HCO3)2. 2) Взаимодействие с оксидом углерода при температуре около 400 °C: Ca(OH)2{} + CO ->[400~^\circ\text{C}] CaCO3~{+}~H2. 3) Взаимодействие с некоторыми солями (при условии, что одно из образующихся веществ будет плохо растворимым и выпадет в осадок), например: Ca(OH)2 + Na2SO3 -> CaSO3 v + 2NaOH. 4) Взаимодействие с солями аммония с образованием аммиака: Ca(OH)2 + 2NH4Cl -> CaCl2 + 2NH3 ^ + 2H2O. Получение Взаимодействие оксида кальция (негашёной извести) с водой (процесс получил название «гашение извести»): CaO + H2O -> Ca(OH)2. Данная реакция сильно экзотермическая, происходит с выделением 16 ккал/моль (67 кДж/моль). Применение Известковое молоко применяется при побелке стен, заборов, стволов деревьев. Для приготовления известкового строительного раствора. Гашёная известь применялась для строительной каменной кладки с древних времён. Такой строительный раствор обычно состоит по массе из одной части гашёной извести и трёх-четырёх частей кварцевого песка. В смесь добавляют воду до получения густой массы. В смеси происходит химическая реакция компонентов с образованием силикатов кальция, в этой реакции выделяется вода. Это является недостатком такого раствора, так как в помещениях, построенных с применением такого раствора, долгое время сохраняется повышенная влажность. В том числе поэтому в современном строительстве цемент практически полностью вытеснил гашёную известь как связующее в строительных растворах. Для приготовления силикатного бетона и силикатного кирпича. Состав силикатного бетона аналогичен составу известкового строительного раствора, однако его отвердевание происходит на несколько порядков быстрее, так как смесь гашёной извести и кварцевого песка обрабатывают перегретым (174—197 °C) водяным паром в автоклаве при повышенном давлении 9—15 атмосфер. Для устранения карбонатной жёсткости воды (умягчение воды). Для производства хлорной извести. Для производства известковых удобрений и снижения кислотности кислых почв. В производстве методом каустификации соды и поташа. При дублении кож. Для получения других соединений кальция, нейтрализация кислых растворов (в том числе сточных вод производств), получение органических кислот и проч. В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E526. Как реактив качественной реакции на углекислый газ. Известковое молоко используется для рафинирования сахара в сахарном производстве. В Латинской Америке в известковом молоке отваривают зёрна кукурузы для размягчения оболочки, активизации клейковины и улучшения перевариваемости — т. н. «никстамализация». Для приготовления смесей для борьбы с болезнями и вредителями растений, например, входит в состав классического фунгицида — бордоской жидкости. В стоматологии для дезинфекции корневых каналов зубов. В электротехнике — при устройстве заземления в грунтах с высоким электрическим сопротивлением — в качестве добавки в грунт, для снижения удельного электрического сопротивления грунта. Для хранения пригодных к употреблению яиц сроком до 2х лет. Примечания Источники и литература Врублевский А. И. Основы химии Ссылки Щёлочи Пищевые добавки Известь Соединения кальция по алфавиту Стоматологические материалы


text: Сульфа́т ба́рия (сернокислый барий) — сернокислая соль бария. Химическая формула — BaSO. Получение Сульфат бария получают взаимодействием растворимых солей, оксида, пероксида или гидроксида бария с серной кислотой или растворимыми сульфатами: BaCl2 + Na2SO4 -> BaSO4 v + 2 NaCl BaO + H2SO4 -> BaSO4 v + H2O BaO2 + H2SO4 -> BaSO4 v + H2O2 Последняя реакция используется также для получения пероксида водорода. В промышленности большие объёмы сульфата бария получают из природного минерала тяжёлого шпата, при этом исходное сырьё измельчается и декантируется. Свойства Кристаллическое вещество — белый порошок или прозрачный кристалл, практически нерастворим в воде (растворимость 0,0015 г/л при 18 °C) и других растворителях. В природе встречается в виде минерала барита, который является основной бариевой рудой. Коэффициент преломления коллоидной частицы (дисперсной фазы) . Химические свойства Сульфат бария нерастворим в щелочах и большинстве кислот, однако растворим в хлорной воде, бромистоводородной и иодистоводородной кислотах, растворах гидрокарбонатов щелочных металлов. Вступает во взаимодействие с концентрированной серной кислотой, которая переводит нерастворимый сульфат в хорошо растворимый гидросульфат бария: BaSO4 + H2SO4 -> Ba(HSO4)2 При прокаливании с углём или коксом сульфат восстанавливается до сульфида: BaSO4 + 4 C -> BaS + 4 CO ^ При температурах выше 1600 °C разлагается: 2 BaSO4 -> 2 BaO + 2 SO2 ^ + O2 ^ Токсичность Сульфат бария в силу низкой растворимости в воде не является токсичным для организма веществом, в отличие от всех растворимых солей бария, и поэтому возможно его применение в качестве рентгеноконтрастного вещества. Однако стоит учесть, что в медицине используется фармакопейный сульфат бария, в котором гарантируется отсутствие токсичных примесей и возбудителей инфекций. Промышленный сульфат бария может содержать токсичные для человека примеси. Применение сульфата бария, кустарно приготовленного из токсичного карбоната бария, послужило причиной человеческих жертв в в Бразилии. Следственный комитет Российской Федерации связывает смерти 7 пациентов в Санкт-Петербурге в период с декабря 2021 по январь 2022 с использованием при рентгенографии желудка промышленного сульфата бария. Применение Аналитическая химия В аналитической химии сульфат бария применяют как хорошую гравиметрическую форму для определения сульфат-ионов и ионов бария в гравиметрическом анализе. Рентгеноконтрастное вещество Часто используется при рентгеновских исследованиях желудочно-кишечного тракта как радиоконтрастное вещество, так как тяжёлые атомы бария хорошо поглощают рентгеновское излучение. Хотя все растворимые соли бария ядовиты, сульфат бария практически нерастворим в воде (и в соляной кислоте, которая содержится в желудочном соке), поэтому он нетоксичен. Для рентгенографического исследования органов пищеварения пациент принимает внутрь суспензию сульфата бария («баритовую кашу») с содержанием бария 58,7 % (массовая доля бария в BaSO4). Пигмент-наполнитель Сульфат бария является одной из составляющих смесей, используемых в качестве белых пигментов: Смесь сульфата бария с сульфидом цинка, получаемая взаимодействием растворов сульфида бария и сульфата цинка, — литопон. Мелкокристаллический сульфат бария, получаемый осаждением сульфатом натрия из раствора сульфида бария, — бланфикс (). Употребляется как клеевая краска, так как нерастворим в органических растворителях. Эти белила дешевле свинцовых, в отличие от них не токсичны и не темнеют от сероводорода. Другие применения Сульфат бария используется для различных промышленных целей: В качестве наполнителя для фото- и писчей бумаги, для линолеума и для некоторых лако-красочных материалов. См., например, баритаж. Как белый наполнитель для пластмасс. В фотометрии: для окраски фотометрических шаров. В электрохимической промышленности при изготовлении свинцовых аккумуляторов как расширитель активной массы отрицательного электрода. При производстве пасты для травления стекла. При производстве некоторых огнеупорных материалов. Протектор для рентгеновского излучения (бариевая штукатурка рентгеновских кабинетов). Добавление в продукцию Lego для обеспечения рентгеноконтрастности на случай, если ребёнок проглотит деталь (это был эксперимент, который закончился неудачно в 1996 году, из-за снижения прочности деталей и токсичности сульфата бария промышленного качества). Как основной компонент циммерита — обмазки брони немецких танков и САУ периода Второй мировой войны. В виде баритового концентрата при бурении скважин для утяжеления глинистых буровых растворов. В качестве белого пигмента при производстве бумаги. Примечания Литература Учебник общей химии Некрасов Б. В. 1981 год, в 2 томах. Ссылки Характеристики сульфата бария (аккумуляторного) Сульфат бария на медицинской энциклопедии Соли бария Б Пигменты Контрастные препараты Соединения бария по алфавиту