Физическая и коллоидная химия. Основные термины и определения. Учебное пособие - Сергей Белопухов

Антропогенное загрязнение. Загрязнение окружающей среды, возникающее в результате хозяйственной деятельности людей, в том числе их прямого или косвенного влияния на состав и концентрацию природных веществ в результате выбросов антропогенных загрязнителей.

Антропогенные факторы. Группа экологических факторов, включающая различные формы воздействия человека на растительность и животное население. Антропогенные факторы могут быть прямыми (истребление, завоз и акклиматизация, охрана) и косвенными (изменение ландшафтов и их отдельных компонентов – вырубка леса, распашка, выжигание и пр.). Косвенные антропогенные факторы вызывают сильные изменения в мире животных и растений, охватывающие одновременно значительное число видов. Антропогенные факторы могут повлечь за собой изменение климата, рельефа, растительности, почв и биогеохимических круговоротов веществ в природе.

Аппаратурная погрешность. Погрешность измерений, возникающая только по причине нестабильности работы измерительного прибора. В отличие от воспроизводимости, аппаратурная погрешность не зависит от подготовки пробы.

Аррениус Сванте Август (1859–1927). Шведский физико-химик. Член Шведской королевской академии наук. Один из основоположников физической химии. Автор теории электролитической диссоциации. Показал, что степень диссоциации молекул электролитов, определенная из показателей электропроводности, совпадает со степенью диссоциации, определенной из данных по повышению температуры кипения и понижению температуры замерзания растворов. Развил теорию активных молекул (активных соударений) для объяснения реакций в газах, ввел понятие энергии активации, предложил уравнение, которое позволяет из общего числа столкновений отобрать активные (приводящие к образованию продуктов химической реакции) и объяснить зависимость скорости химической реакции от температуры (уравнение Аррениуса). Лауреат Нобелевской премии (1903).

Ассемблер. Другие названия – наноассемблер, конструктор. Кибернетическое устройство размерами 1–100 нм, которое может в соответствии с заложенной программой конструировать новые молекулы из заданного набора атомов. При сборке используются принципы механохимии. Для конструирования молекулярных структур необходим нанокомпьютер, наноманипуляторы и наносенсоры.

Атом. Наименьшая частица химического элемента, входящая в состав молекул вещества. Атом – это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного атомного ядра и вращающихся вокруг него отрицательно заряженных электронов. Атомная масса и заряд ядра атома указаны в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева. Наномашины (ассемблеры) будут работать не с ядрами, а с атомами.

Пример: атом серы имеет относительную атомную массу 32 а.е.м. и заряд ядра, равный +16. В состав ядра входят 16 протонов, 16 нейтронов (32–16), электронная оболочка состоит из 16 электронов.

Атомная орбиталь. Область пространства вокруг ядра атома, где вероятность нахождения электрона максимальна.

Атомно-молекулярное учение. Учение, в основе которого лежит принцип дискретности вещества – любое вещество не есть сплошной объект, а состоит из отдельных физически неделимых частиц. Для большинства веществ такие частицы представляют собой молекулы. Т. е. молекула – это наименьшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами. Атом – наименьшая частица химического элемента, обладающая его свойствами. Атомы в молекуле соединены химическими связями. Не всегда частицы, образующие вещество, представляют собой молекулы. Многие вещества в твердом или жидком состоянии имеют не молекулярную, а ионную структуру. Некоторые вещества имеют атомное строение.

Атомный вес. Значения атомных весов элементов основаны на шкале 12С = 12 (точно), рекомендованной Международной комиссией по атомным весам и принятой Генеральной ассамблеей Международного союза чистой и прикладной физики взамен существовавших прежде «химической» и «физической» шкал. В этой шкале моль вещества равен такому его количеству, которое содержит такое же число атомов, как и 12 г чистого нуклида 12С. Значения масс нуклидов дейтерия, трития и 3Не также основаны на шкале 12C = 12 (точно). Для многих радиоактивных элементов значения атомных весов зависят от метода получения.

Ацидоиды. Коллоиды кислотного характера, у которых обменными ионами являются ионы водорода, способные замещаться катионами.

Аэрация почвы (от греч. аеr – воздух). Газообмен почвенного воздуха с атмосферным. При аэрации почвы происходит обогащение почвенного воздуха кислородом, а приземного надпочвенного – углекислотой. Многие биологические процессы в почве связаны с расходованием кислорода почвенного воздуха. Аэрация почвы необходима для роста и развития растений и является одним из показателей почвенного плодородия. Аэрация почвы регулируется агротехникой, мелиорацией, а также приемами, улучшающими и закрепляющими структуру почв. Если объем пор суглинистых почв меньше 10 %, то аэрация недостаточная, если 10–15 % – удовлетворительная, если 15–20 % – хорошая.

Аэрогель. Класс аморфных высокопористых материалов, имеющих объемную макроструктуру с характерным размером наноструктурных элементов 4–10 нм и представляющих собой гель, в котором жидкая фаза полностью замещена газообразной. Такие материалы обладают одновременно рядом уникальных свойств: очень низкой плотностью, высокой твердостью, прозрачностью, жаропрочностью и т. д. Известны аэрогели на основе аморфных оксидов: диоксида кремния SiO2, оксида алюминия Al2O3, оксидов Cr, Sn, W, Fe, Li, Na, Ca, Mg, Ba, Sb, Te, Ni, Ge, Zn, Mn и других элементов. Получены также аэрогели на основе углеродных нанотрубок. Аэрогель на основе SiO2 представляет собой разветвленный трехмерный кластер, напоминающий древовидную сеть из наночастиц размером около 4 нм. Пространство между кластерами заполнено воздухом. Так как характерный размер таких пустот (∼100 нм) в десятки раз превышает размер кластеров, то материал получается очень легким. Аэрогели на основе Al2O3, представляют собой спектрально чистый гидратированный аморфный оксигидроксид алюминия AlOOH (Al2O3⋅H2O), который получают селективным окислением галлий-алюминиевых или свинцово-алюминиевых расплавов. Этим же способом получают аморфные высокодисперсные оксиды других металлов. Углеродные аэрогели состоят из наночастиц, ковалентно связанных друг с другом. Они электропроводны и, благодаря большой площади внутренней поверхности (до 800 м2 × г–1), применяются в производстве суперконденсаторов. Уникальными свойствами аэрогелей являются низкая плотность (от 0,002 до 0,25 г/см3), высокоразвитая удельная поверхность, малая подверженность старению и высокие сорбционные свойства (эффективно поглощают NO, NO2, СО, СO2, непредельные углеводороды). Аэрогели разного состава используются как тепло- и электроизоляционные материалы, нанодисперсные добавки в гибридных органо-неорганических композиционных материалах, носители катализаторов и сорбентов, наноразмерные фильтры.

Аэрозоли. Коллоидные системы, в которых дисперсионной средой является газ (большей частью воздух), а дисперсной фазой – твердые или жидкие тела высокой степени дисперсности. Отличаются крайней агрегативной неустойчивостью. Эти системы обладают лишь кинетической устойчивостью и поэтому не могут существовать при высоких концентрациях. Число частиц в 1 см3 аэрозоля редко может превышать 107 шт. Частицы в аэрозолях быстро оседают под действием силы тяжести. Благодаря более интенсивному броуновскому движению в газах коагуляция в аэрозолях протекает очень быстро и сильно возрастает с увеличением концентрации аэрозоля. Если частицы обладают одинаковыми зарядами, это способствует их рассеянию. При наличии же противоположно заряженных частиц коагуляция аэрозоля ускоряется. Аэрозоли имеют большое практическое значение. Облака и туманы в атмосфере, именно с ними связаны дождь, снег, гроза, что играет огромную роль в природе и в народном хозяйстве. Туманы, получаемые механическим диспергированием, применяют для опыления, опрыскивания, увлажнения, создания защитных завес и т. д.

Базоиды. Коллоиды основного характера, содержащие в качестве обменных ионов гидроксильные ионы, способные замещаться анионами.

Баланс вещества почвы. Соотношение приходной и расходной статей изменения любого компонента почв за единицу времени. Выражается в весовых или энергетических единицах. Баланс вещества почвы определяют за сутки, сезон, год и многолетний период. Баланс может быть положительным, отрицательным и равновесным (он же нулевой, неизменный). При положительном балансе поступление, образование компонента больше отчуждения, а конечный запас больше начального. При равновесном балансе конечный суммарный запас компонента почв равен его начальному суммарному запасу.