Евсеева Е.Ю.

Инновационный Евразийский Университет, Казахстан

Использование компьютерной вычислительной системы MathCAD для решения задач по неорганической химии на примере карбоната магния

Современные вычислительные системы позволяют решать задачи различной сложности за короткое время, предоставляя наглядные и простые для освоения методы. Одной из таких вычислительных систем, с помощью которых можно решать задачи по химии различной сложности является MathCAD [1].

MathCAD – это многофункциональная интерактивная вычислительная система, отличающаяся простым и удобным интерфейсом, написанием выражений стандартными математическими символами, хорошей двух- и трехмерной графикой [2].

MathCAD позволяет легко получать численные решения таких задач, которые не имеют аналитических решений, например определение массы карбоната магния (магнезита), определение массы оксида магния, получаемого при обжиге карбоната магния, определение массовой доли примесей, содержащихся в природном образце карбоната магния.

Карбонат магния играют важную роль в неорганической химии.

Карбонат магния, магний углекислый (MgCO₃) представляет собой бесцветные кристаллы. В природе карбонат магния известен как минерал магнезит [3].

Сферы применения карбоната магния как неорганической соли:

- производство стекла;

- производство цемента;

- производство кирпича;

- в медицине применяют в качестве обволакивающего и смягчающего средства;

- в пищевой промышленности в качестве пищевого эмульгатора (Е504); воздействует на длительность сроков хранения, реализации продуктов питания; является антиокислителем с целью сохранения цвета продуктов;

- в косметической промышленности как ингредиент в составе масок для лица, обладающий мягким вяжущим свойством;

- как порошок для быстрой осушки рук применяется гимнастами, тяжелоатлетами, пауэрлифтерами, скалолазами;

- как ингредиент, препятствующий образованию дыма, в составе пластика, в огнетушителях с целью тушения огня;

- в производстве зубной пасты, присыпки;

- служит исходным сырьем для получения металлического магния и его соединений;

- используют в качестве удобрений;

- используют для снижения кислотности почв;

- используют в качестве теплоизоляции между двойными стенками хранилищ для жидкого кислорода;

- применяют для изготовления огнеупорных материалов путем обжига их до оксидов.

Задачи по неорганической химии на примере карбоната магния можно решить, используя компьютерную вычислительную систему Mathcad.

Данная система для математических расчетов в настоящее время широко применяется в мире в инженерных и научных расчетах.

Достоинством этой программы является то, что она поможет студенту, инженеру решить задачи любой сложности за короткое время на компьютере.

Рассмотрим некоторые задачи на примере карбоната магния.

Запишем уравнение химической реакции и найдем молекулярный вес магнезита и оксида магния:

Найдем вес каустического магнезита вместе с примесями:

Запишем уравнение химической реакции и найдем молекулярный вес и массу магнезита и оксида магния:

По следующей пропорции найдем массу оксида магния:

Запишем уравнение химической реакции и найдем молекулярный вес и массу магнезита и оксида магния [4]:

По уравнению - столько же (теоретически) разложилось карбоната магния.

Приведенные в данной статье численные решения химических задач в среде Mathcad показывают, что применение вычислительных систем при решении задач по химии ускоряет процесс вычислений, повышает надежность и достоверность вычислений за приемлемое время.

Таким образом, Mathcad является мощной и в то же время простой универсальной системой для решения задач, которая используется различными отраслями науки и техники, в том числе и в химии.

Литература:

1) Очков В.Ф. Mathcad 14 для студентов и инженеров: русская версия БХВ-Петербург 2009.

2) Холоднов В.А. Системный анализ и принятие решений. Компьютерное моделирование и оптимизация объектов химической технологии в MathCad и Excel. –С.-П., 2007. – 434 с.

3) Волков А.И., Жарский И.М. Большой химический справочник - Мн.: Современная школа, 2005. - 608 с.

4) Гордон А., Форд Р. Спутник химика: физико-химические свойства, методики, библиография. – М.: Мир, 1976.