Что такое химическая реакция? Кратко

В химии реакция — это взаимодействие двух или более атомов или молекул, в результате которого образуется новое соединение. К примеру, в результате реакции «окисления» железа кислородом происходит коррозия и образуется оксид железа.

Существует и процесс с противоположным эффектом — удалением кислорода из железных руд, таких как гематит (Fe2O3). Он называется восстановлением. В двух словах, окисление — это потеря атомом электронов во время образования связи, а восстановление — добавление электронов. Горение — это реакция между горючим веществом и кислородом с выделением тепла. Так, метан и природный газ при соприкосновении с кислородом горят, в результате чего образуются водяной пар и двуокись углерода.

Катализаторами называются вещества, ускоряющие химическую реакцию, при этом они не теряют свои химические свойства. Некоторые реакции могут быть обратимыми, как, например, «процесс Габера», в котором азот и водород вступают в реакцию и образуют аммиак (NH3). Данная реакция называется равновесной, так как прямая реакция проходит с той же скоростью, что и обратная, в результате которой аммиак разделяется на азот и водород.

Что такое полупроводники. Кратко

Полупроводник — это материал, который обладает лучшей проводимостью, чем изоляционный материал (в том числе керамика), но меньшей в сравнении с проводниками, такими как медь. Полупроводники могут быть чистыми элементами, как, например, кремний или германий, или химическими соединениями, как арсенид галлия или селенид кадмия.

При движении в полупроводнике электроны оставляют после себя «дырки» с условным положительным зарядом — данное свойство эффективно используется в транзисторах, которые работают как переключатели. Так, в транзисторе типа N-P-N полупроводник P-типа (в котором есть избыток дырок с положительным зарядом) находится между полупроводников N-типа (с избыточным содержанием отрицательно заряженных электронов).

При подаче электрического тока на «базу» транзистора проводимость области с полупроводником P-типа возрастает, что в свою очередь увеличивает интенсивность электрического тока в транзисторе от коллектора к эмиттеру. Сегодня транзисторы умещаются на микросхемах. Полупроводники играют огромную роль почти во всех современных электронных устройствах.

Что такое полимеры? Кратко

Полимерами называются вещества, которые состоят из больших молекул, состоящих, в свою очередь, из множества повторяющихся звеньев. К природным полимерам относится крахмал, который состоит из повторяющихся звеньев глюкозы, и белки, представляющие собой длинные цепочки аминокислот. Большинство полимеров — это органические соединения, в основе которых лежит углерод.

Пластмассы — это синтетические полимеры. Полиэтилен — один из самых простых полимеров, состоит из повторяющихся звеньев СН2 (этилен). В зависимости от температуры и давления при производстве молекулы этилена могут создавать высокопрочный полиэтилен, используемый для изготовления, например, бутылок для молока, а могут произвести менее прочный — для производства упаковочной пленки либо пакетов для сэндвичей.

Поливинилхлорид — полимер, схожий с полиэтиленом, но в его состав также входят атомы хлора. Этот жесткий полимер используется для производства труб, оконных рам и виниловых сайдингов. В его состав добавляют смягчающие компоненты для производства таких товаров, как дождевики и шторки для душа.

Что такое наноматериалы? Кратко

К наноматериалам относят объекты, один из размеров, которых меньше 100 нанометров (миллиардная часть метра), что примерно равно одной тысячной от ширины человеческого волоса. Наноматериалы могут иметь одно наноизмерение (поверхностная пленка), два наноизмерения (нити или волокна) либо три наноизмерения (крошечные частицы).

Многие наноматериалы обладают необычными свойствами, а все из-за того, что благодаря такому малому размеру атомы начинают вести себя согласно квантовым законам. Товары с содержанием наноматериалов уже широко продаются. Это, например, средства защиты от солнца, в составе которых есть наноматериалы, поглощающие ультрафиолетовое излучение и не производящие свободные радикалы.

В тканях, например, наноматериалы помогают отталкивать грязь. Наноразмерное покрытие диоксида титана делает стекла «самоочищающимися». При попадании на них ультрафиолетового излучения покрытие разрушает грязь органического происхождения. Кроме того, оно легко поглощает воду, и при попадании влаги на стекло вода растекается по нему не каплями, а равномерно, не оставляя следов.

Что такое молекулярная инженерия? Кратко

Молекулярная инженерия, или нанотехнология, занимается мельчайшими объектами, размер которых измеряется в миллиардных долях метра (примерно одна стотысячная толщины человеческого волоса). С помощью нанотехнологий создаются новые материалы с полезными свойствами, такие как, например, невидимое покрытие для выхлопных труб автомобилей толщиной в 3 микрометра (миллионная часть метра), защищающее их от коррозии.

В оптике нанопокрытия для очков защищают стекла от повреждений и царапин, а также облегчают их очищение. Нанотехнологии позволяют также создавать более прочные материалы, используемые в производстве легких теннисных ракеток и велосипедов. Некоторые ученые все же опасаются, что наночастицы в таких изделиях могут вызывать ран легких.

Наномашины и наноботы пока находятся на стадии разработки. В будущем крошечные наносенсоры на упаковке смогут определить, нет ли в продукте опасных патогенов, вызывающих отравление. А наноботы смогут путешествовать по нашим венам и восстанавливать ДНК поврежденных клеток или искать и уничтожать опухоли.