4
1.    Химия в системе «общество-природа»
        На протяжении длительного развития человечество не раз сталкивалось с большим числом проблем, от которых нередко зависело само его существование. Чтобы выжить, наш предок научился изготавливать и использовать простейшие орудия труда, чем компенсировал свои природные недостатки. В дальнейшем первобытный человек, оказавшись перед проблемой обеспечения пищей, освоил охоту, а затем земледелие и скотоводство. Освоение все более сложных орудий и предметов труда вызвало энергетическую проблему, потребовало перехода от естественных источников энергии к более совершенным. Энергетическая проблема последовательно привела человека к освоению энергии пара, тепловой, электрической энергии, наконец, энергии атома.

        Необходимость повышения производительности труда и эффективности производства, роста темпов добычи и переработки громадного объема минеральных ресурсов, наряду с необходимостью решения многих жизненно важных проблем вызвали к жизни использование химической технологии, всеобщую химизацию, а затем и компьютеризацию общественного производства и быта.

       Суммируя, можно сказать, что лейтмотивом, осью развития человеческой цивилизации была и есть проблема выживания человеческого общества в условиях окружающей среды, природы в целом. Мотив выживания, как представляется, есть ведущий мотив всей преобразующей деятельности человека на земле. Для своего выражения человек всегда будет вынужден решать вечные проблемы овладения веществом, энергией и информацией.           

       Успехи человека в решении больших и малых проблем выживания в значительной мере были достигнуты благодаря развитию химии, становлению различных химических технологий. Успехи многих отраслей человеческой деятельности, таких как энергетика, металлургия, машиностроение, легкая и пищевая промышленность и других, во многом зависят от состояния и развития химии. Огромное значение химия имеет для успешной работы сельскохозяйственного производства, фармацевтической промышленности, обеспечения быта человека.   

        Химическая промышленность производит десятки тысяч наименований продуктов, многие из которых по технологическим и экономическим характеристикам успешно конкурируют с традиционными материалами, а часть являются уникальными по своим параметрам. Химия дает материалы с заранее заданными свойствами, в том числе и такими, которые не встречаются в природе. Подобные материалы позволяют проводить технологические процессы с большими скоростями, температурами, давлениями, в условиях агрессивных сред. Для промышленности химия поставляет такие продукты» как кислоты НЕ щелочи, краски, синтетические волокна и т. п. Для сельского хозяйства химическая промышленность выпускает минеральные удобрения, средства защиты от вредителей, химические добавки и консерванты к кормам для животных. Для домашнего хозяйства и быта химия поставляет моющие средства, краски, аэрозоли и другие продукты.

         Химия характерна не только тем, что обеспечивает производство многих необходимых продуктов, материалов, лекарств.: Во многих отраслях промышленности и сельскохозяйственного производства широко используются также химические методы обработки: беление, крашение, печатание в текстильной промышленности; обезжиривание, травление, цианирование в машиностроении; кислородное дутье в металлургии; консервация, синтезирование витаминов и аминокислот — в пищевой и фармацевтической промышленности и т. д. Внедрение химических методов ведет к

5
интенсификации технологических процессов, увеличению выхода полезного вещества, снижению отходов, повышению качества продукции.

   Таким образом, химизация, как процесс внедрения химических методов в общественное производство и быт, позволила человеку решить многие технические, экономические и социальные проблемы. Однако масштабность, а нередко и неуправляемость этого процесса обернулась «второй стороной медали». Химия прямо или опосредованно затронула практические все компоненты окружающей среды — сушу, атмосферу, воду Мирового океана, внедрилась в природные круговороты веществ. В результате этого нарушь :лось сложившееся в течение миллионов лет равновесие природных процессов на планете, химизация стала заметно отражаться на здоровье самого человека. Получилась ситуация, которую ученые обоснованно именуют химической войной против населения Земли. За последние 30-40 лет в этой войне пострадали сотни миллионов жителей планеты. Возникла самостоятельная ветвь экологической науки - химическая экология.

        Основными источниками, загрязняющими окружающую среду, кроме собственно химической промышленности, являются металлургия, автомобильный транспорт, тепловые электростанции. Они дают большой объем газообразных отходов, загрязняют водоемы рек и озер сточными водами, используемыми в технологических целях. Газообразные отходы содержат оксиды .углерода, серы, азота, соединения свинца, ртути, бензопирен, сероводород и другие вредные вещества. В связи со сжиганием топлива в больших объемах возникла проблема снижения концентрации кислорода и озона в атмосфере, получившая название «кислородного голодания»

        К твердым отходам относятся отходы горнодобывающей промышленности, строительный и бытовой мусор. Сточные воды содержат многие неорганические соединения — ионы ртути, цинка, кадмия, меди, никеля и т. д. Пятая часть вод Мирового океана загрязнена нефтью и нефтепродуктами. Значительный ущерб водоемам вследствие взмывания удобрений из почвы наносят загрязнения, связанные с сельскохозяйственным производством. Вредные 1ве:цёства из воздуха и воды попадают в почву, в которой накапливаются тяжелые металлы, радиоактивные элементы.

        В организм человека вредные вещества попадают через воздух, воду и пищу. Таким образом, человечество, пройдя ряд этапов развития — от огня костра до термоядерной бомбы, — в начале XXI века оказалось в условиях, когда в очередной раз встал вопрос о его выживании. Угроза экологической катастрофы требует решительного пересмотра отношений современной «химической» цивилизации и при-роды в сторону оптимизации этих отношений. Задача заключается в том, чтобы через новые технологии гармонизировать отношения «общество — природа» таким образом, чтобы компенсаторных возможностей окружающей среды было достаточно для нейтрализации антропогенных воздействий на нее.

        Новые технологии по своим параметрам должны приближаться к природным процессам, отличаться от промышленных своей безотходностью или малоотходностью. В безотходном производстве технологический цикл «сырье - производство — использование готового продукта — вторичное сырье» вписывается в окружающую среду, |не  нарушая экономического развития. В настоящее время  наметились следующие пути решения сложных экологических проблем: комплексная переработка сырья; пересмотр  традиционных процессов и схем получения известных продуктов; внедрение бессточных и замкнутых схем водопотребления; очистка выбрасываемых газов; использование  промышленных комплексов с замкнутой структурой материальных и энергетических потоков.

        Проблема выживания человека в конце XX века оказалась усложненной проблемами геополитического, социального и чисто технического характера. Решение последних  затруднено ввиду потребительского характера сложившейся цивилизации и эгоцентризма

6
индустриально развитых  стран. Однако, опираясь на идеи В.И. Вернадского о перерастании биосферы в ноосферу, можно говорить о неслучайности появления человека на Земле, о его предназначении  в кризисной ситуации сыграть роль спасителя природы.

        Экологические проблемы порождены не только экономикой и техникой, но и нравственным состоянием чело- века. Вопрос состоит не только в том, чтобы остановить  процесс разрушения природы техническими средствами.  Вопрос состоит в том, чтобы в корне изменить потребительское отношение человека к окружающему миру. Человечество должно стремиться не просто к выживанию, но  и к нормальной, достойной каждого человека жизни в условиях гармонии с природой.

         Из сказанного вытекает, что место и роль химии в современной цивилизации должны рассматриваться системно, т. е. во всем многообразии отношений, существующих между обществом и природной средой в рамках критерия экологической безопасности. При этом неизбежно рассмотрение химии как активного элемента сложной системы «общество — природа», представляющего собой, в свою очередь, открытую систему со своей структурой и взаимообменом между веществом, энергией и информацией.

 
7
2. Предмет химии
        Химия — это естественная наука, изучающая состав, свойства и химические превращения веществ, явления, которые сопровождают эти превращения, а также рассматривает вопросы использования результатов этих превращений. Самое краткое определение предмета химии дал великий русский ученый-химик Д.И. Менделеев в книге «Основы химии». По Менделееву, химия — это учение об элементах и их соединениях.

        Отдельные химические процессы (получение материалов из руд, крашение тканей и др.) использовались еще на заре становления человеческой цивилизации. Позже, в Ш-ГУ веках, зародилась алхимия, задачей которой было превращение неблагородных металлов в благородные (золото, серебро). Начиная с эпохи Возрождения, химические исследования все большей мере стали использовать для практических целей (металлургия, стеклоделие, керамика, получение красок и т, д.). Во второй половине ХУП века Р. Бойль дал научное определение понятия «химический элемент».

        Превращение химии в подлинную науку завершилось во второй половине XVIII века, когда был сформулирован закон сохранения массы вещества при химических реакциях (М.В. Ломоносов, А.Л. Лавуазье). В начале XIX века Дж. Дальтон ввел понятие «молекула». Атомно-молекулярные представления утвердились в 60-х годах XIX века. В этот период А.М. Бутлеров создал теорию строения химических соединений, а Д.И. Менделеев (1869 г.) открыл периодический закон (периодическая система элементов Менделеева). С конца XIX — начала XX века важнейшим направлением химии стала разработка теоретических основ науки (атомно-молекулярное учение), изучение закономерностей химических процессов.                   

        В современной химии постепенно оформились самостоятельные области химической науки: неорганическая химия, органическая химия, химия полимеров, аналитическая химия, другие ответвленные науки.. На стыке химии и других областей знания сложились такие науки, как физическая химия, агрохимия, геохимия, биохимия. На базе достижений химии появился также ряд технических наук, как, например, металлургия, термохимия, электрохимия и др.
8
3. Физические и химические изменения веществ
      Вещество представляет собой однородный (гомогенный) вид материи, т. е. такой материи, каждая частица которой имеет одинаковые физические свойства. Различные изделия, имеющие различное назначение и форму, могут быть изготовлены из одного и того же материала, но их вещество будет одинаковым. Под веществом будем понимать чистую материю, без примесей. Под материалом — вещество того же наименования, полученное в реальных условиях, т. е. имеющее неизбежные примеси.

      Вещества по своему составу делятся на простые и сложные; по происхождению — на натуральные (природные) и искусственные; по агрегатному состоянию — на твердые, жидкие и газообразные; по внутреннему строению — на аморфные (неупорядоченные по структуре) и кристаллические, имеющие упорядоченную периодическую структуру  (кристаллическое строение).                       

      Вещества, взаимодействуя друг с другом, подвергаются  различным изменениям и превращениям.          

      Физическим изменением вещества называют такое изменение, при котором внутреннее строение, состав и свойства не  подвергаются изменению. Например, из древесины изготавливают мебель, при этом внутреннее строение (структура), со- став и свойства древесины остаются прежними.

      Химическими изменениями вещества называют такие,  когда в результате взаимодействия не менее двух исходных веществ (химической реакции) появляются одно или несколько других веществ, отличающихся от первоначальных составом, структурой и свойствами. Например, раскаленная сталь покрывается на воздухе окалиной; уголь, сгорая, образуем углекислый газ; в результате химической переработки природного газа получают водород, ацетилен, метиловый спирт и другие продукты. Именно такими изменениями веществ, их получением, описанием и объяснением занимается химия.

    Экспериментально доказано, что многие физические изменения сопровождаются химическими изменениями, и наоборот. Раскаленная сталь на воздухе, как было сказано, покрывается окалиной, а уголь, сгорая, дает тепло и свет. Практическое применение химических изменений излетает химическая технология — область знания о методах и средствах рациональной химической переработки сырья, полуфабрикатов и промышленных отходов.


9
4. Химический анализ.

Понятие о химическом элементе
        Если подвергнуть, например, обыкновенный известняк нагреву, получится известь и углекислый газ. Известь и углекислый газ можно подвергнуть дальнейшему разложению (известь на кальций и кислород, углекислый газ на углерод; и кислород). Полученные вещества разложению уже не подвергаются. На сегодня известно 116 таких веществ, их называют простейшими веществами или химическими элементами.

        Химическое разложение» в результате которого получаются простейшие вещества, называется химическим анализом. В результате химического анализа определяется, какие Элементы содержатся в исследуемом веществе. Химическую реакцию анализа упрощенно можно выразить уравнением: А = В + С» где А — исходное сложное вещество, а В и С — полученные вещества (химические элементы).

        Все известные на сегодня химические элементы в систематизированном виде в соответствии с периодическим законом, открытым Д. И. Менделеевым, расположены в Периодической системе элементов Менделеева — таблице, приведенной ниже.

        Химические элементы классифицируются на металлу (золото, платина, серебро, железо, медь, алюминий, кальций, ртуть и др.) и неметаллы (сера, фосфор, углерод, азот, хлор, кислород и т. д.). Установлено, что в составе земной коры, морской воды и атмосферы содержится примерно:

    49,5 % кислорода       2,63 % натрия        

    25,3 % кремния         2,4 % калия          

    7,5 % алюминия         1,93 % магния

    5,08 % железа         0,87 % водорода

    3,39 % кальция        менее 1 % остальных.

                  

       Из сказанного следует, что простейшие вещества являются основой всей живой и неживой материи, а следовательно, и всей Вселенной.                          

       Большинство веществ, находящихся в естественных условиях, состоят в соединениях друг с другом, т. е. являются веществами сложными. Незначительное число элементов в природе находится в свободном состоянии (кислород,  серебро, сера и некоторые другие). Ряд химических элементов может существовать в разных модификациях. Так,  например, элемент кислород образует два видоизменения;  кислород и озон; углерод — три: алмаз, графит и корбин  и т. д. Явление видоизменения одного и того же элемента,  связанного со сложным внутренним строением химических элементов, называется аллотропией, а образующиеся  простейшие вещества — аллотропными видоизменениями  или модификациями.                              

 
10
5. Химическая технология.

 Химическая промышленность
         Химическая технология — прикладная научная дисциплина о процессах, методах и средствах переработки сырья в конечный химический продукт. Основная задача химической технологии — оптимальное сочетание в единой технологической системе разнообразных химических преобразований с физико-химическими и механическими процессами типа измельчения твердых материалов, фильтрования, воздействия высоких или низких температур, электрических полей и т.п.                          

         Для решения задач химической технологии используют достижения всех разделов химии, физики, биологии, | кибернетики, экономики. Химические технологии классифицируются по сырью (технология нефти, пластмасс), по виду товара (технология удобрений, красителей и т. п.), по группам элементов (технология щелочных металлов, технология тяжелых металлов и т. п.), по типам химических процессов (технология хлорирования и др.).

         Химическая технология является научной базой химической промышленности. Химическая промышленность в целом — одна из крупнейших отраслей промышленности — сложная производственная система, состоящая из 15 специализированных отраслей. 11 отраслей из 15 организованы в химическую промышленность, 4 — в нефтехимическую.
         В химическую промышленность входят:

    1. Горнохимическая промышленность.

    2. Основная химия.

    3. Промышленность химических волокон.

    4. Промышленность синтетических смол и пластических масс.

    5. Промышленность пластмассовых изделий.

    6. Лакокрасочная промышленность.

    7. Промышленность химических реактивов и особо чистых веществ.

    8. Промышленность синтетических красителей.

    9. Химико-фотографическая промышленность.

    10. Промышленность бытовой химии.

    11. Другие отрасли (производство химпоглотителей, кремнийорганических соединений и других продуктов).

   В нефтехимическую промышленность входят:

    1. Производство синтетического каучука.

    2. Производство продуктов основного органического синтеза.

    3. Сажевая промышленность.

    4. Резано-асбестовая промышленность.

        Химическая промышленность характеризуется тесными связями со всеми отраслями народного хозяйства благодаря широкому ассортименту производимой ею продукции. Эта область производства отличается высокой материалоемкостью. Материальные и энергетические затраты в производстве продукции могут составлять от 2/3 до 4/5 себестоимости конечного продукта.

        Развитие химической технологии идет по пути комплексного использования сырья и энергии, применения непрерывных и безотходных процессов с учетом экологической безопасности окружающей среды, применения высоких 1, тлений и температур, достижений автоматизации и кибернетизации.                      

                 

        

11
             Выше были изложены основные представления о химии, ее законах, месте в человеческой цивилизации. В заключение следует еще раз подчеркнуть, что химия — «палка о двух концах». С одной стороны, это благо для человека, без которого немыслимо дальнейшее развитие общества, с другой — бедствие для окружающей среды. Очевидно, что идеал покорения природы, сопутствовавший научно-технической революции в XIX веке, должен быть коренным образом перестроен, что предполагает формирование экологического сознания у всех людей, молодого поколения в первую очередь. Молодым предстоит решать трудные задачи ограждения природы от негативного воздействия человека – во избежание глобальной экологической катастрофы. 

 
 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
А К А Д Е М И Я     У П Р А В Л Е Н И Я
Т И С Б И 
Нижнекамский филиал
К О Н Ц Е П Ц И Я   С О В Р Е М Е Н Н О Г О 

Е С Т Е С Т В О З Н А Н И Я
Р Е Ф Е Р А Т
на тему:
«Современные проблемы химической науки и их решения»
                                                                                                            Студента III курса заочного

                                                                                                            отделения экономического

факультета (специальность -                                                                                                              «финансы и кредит»)

группы ЗЭНк 62

Салихова Айрата Тимергалиевича
г.Нижнекамск

2006 г.




3
Введение
       Успехи человека в решении больших и малых проблем выживания в значительной мере были достигнуты благодаря развитию химии, становлению различных химических технологий. Успехи многих отраслей человеческой деятельности, таких как энергетика, металлургия, машиностроение, легкая и пищевая промышленность и других, во многом зависят от состояния и развития химии. Огромное значение химия имеет для успешной работы сельскохозяйственного производства, фармацевтической промышленности, обеспечения быта человека.   

        Химическая промышленность производит десятки тысяч наименований продуктов, многие из которых по технологическим и экономическим характеристикам успешно конкурируют с традиционными материалами, а часть являются уникальными по своим параметрам. Химия дает материалы с заранее заданными свойствами, в том числе и такими, которые не встречаются в природе.

        В организм человека вредные вещества попадают через воздух, воду и пищу. Таким образом, человечество, пройдя ряд этапов развития — от огня костра до термоядерной бомбы, — в начале XXI века оказалось в условиях, когда в очередной раз встал вопрос о его выживании. Угроза экологической катастрофы требует решительного пересмотра отношений современной «химической» цивилизации и природы в сторону оптимизации этих отношений. Задача заключается в том, чтобы через новые технологии гармонизировать отношения «общество — природа» таким образом, чтобы компенсаторных возможностей окружающей среды было достаточно для нейтрализации антропогенных воздействий на нее.

         Экологические проблемы порождены не только экономикой и техникой, но и нравственным состоянием чело- века. Вопрос состоит не только в том, чтобы остановить  процесс разрушения природы техническими средствами.  Вопрос состоит в том, чтобы в корне изменить потребительское отношение человека к окружающему миру. Человечество должно стремиться не просто к выживанию, но  и к нормальной, достойной каждого человека жизни в условиях гармонии с природой.




12
Заключение
           Неблагоприятная экологическая ситуация в России, тяжелые условия труда на производстве, рост нарушений репродуктивного здоровья в стране вызывает необходимость изучение связей между уровнем воздействия неблагоприятных факторов производственной и окружающей среды и изменением различных показателей репродуктивного здоровья.

            Среди веществ, оказываемых влияние практически на все показатели репродуктивного здоровья, ведущее место занимает стойкие органические загрязнения /СОЗ/, являющиеся псевдоэкстрогенами. Это класс веществ, куда входят хлорорганические пестициды, полихлорированные бифенилы /ПХБ/ и диоксины.

            В России проблемами СОЗ занимаются уже на протяжении более 10 лет, была реализована Федеральная программа по диоксинам, в рамках ряда международных проектов проведена инвентаризация ПХБ содержащего оборудования и устаревших пестицидов. На территории страны расположено более 100 диоксиноопасных производств и эксплуатируется оборудование, в котором находится более 18 тыс. тонн ПХБ содержащих масел.

             Химическая промышленность – одна из наиболее динамично развивающихся отраслей современной экономики, имеющая множество отличий от производственных процессов предприятий других отраслей, среди которых:
·        Необходимость жесткого соблюдение стандартов качества при довольно частом изменении производственных параметров;

·        Соблюдение рецептур и формул;

·        Четкое отслеживание партий товара в процессе производства и далее на пути к заказчику;

·        Инспекция готовой продукции и ее компонентов;

·        Специфический учет затрат и многое другое.
                Одной из примет нашего времени становится осознание необходимости перемен в сложившихся стереотипах отношений человека и природы. Главная идея этих отношений проста: не ждать милостей от природы, а подчинятся ее интересам развития общества. Но оказалось, что природа не обречена навеки быть источником неисчерпаемых запасов сырьевых ресурсов и полезных ископаемых.                 Более того, она не мастерская и даже не лаборатория, где допустимы любые эксперименты. Вообще природа существует не для человека и он, человек по отношению к ней не станет властелином. Представление о власти человека над природой оказалась всего лишь очередным мифом, который уходит вместе с уходящим веком расточительства.

                 Нормальное развитие человеческого общества возможно лишь в условиях удовлетворения его непрерывно растущих потребностей в продовольствии, полезных ископаемых, энергии и др. Достигается это за счет ресурсов, извлекаемых из окружающей природной сферы. Однако возможности природы в этом отношении не беспредельны и человечество в конце ХХ в. оказалась перед лицом грядущего дефицита: продовольственного, сырьевого, энергетического, и т.п. Перспектива тотального дефицита создаст реальную угрозу выживанию человечества.

          

         
 
Тема: «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ХИМИЧЕСКОЙ НАУКИ И ИХ РЕШЕНИЕ»
Содержание
  - Введение ………………………………………………………….. 3 
  - Химия в системе «ощество-природа»……………………..…..4 - 6
  - Предмет химии …………………………………………………… 7
  - Физические и химические изменения веществ ………………… 8
  - Химический анализ. Понятие о химическом элементе ………… 9
  - Химическая технология. Химическая промышленность ……… 10
  - Заключение ……………………………………………………….. 12
  - Список используемой литературы ………………………………. 13
 



13
Список используемой литературы

1. Концепция современного естествознания, «Серия высшего образования», под общей редакцией профессора С.И. Самыгина.

2. А.Т. Глазунов, Е.Б. Кноре. «Экология, техника и производство».

3. Н.М. Кузьменок, Е.А. Стрельцов, А.И. Кумачев. «Экология на уроках химии».