Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Химия в системе естественных наук



49. Каковы место и роль химии в современной цивилизации?

На протяжении длительного развития человечество не ра3 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, 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, и, 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 компьютеризацию общественно­го производства и быта.

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 зависит от состояния и развития химии. Огромное значение химия име­ет для успешной работы сельскохозяйственного производства, фармацевтической промышленности, обеспечения быта человеком.

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 и 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 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 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 не-Редко и неуправляемость этого процесса обернулось «второй стороной медали». Химия прямо или опосредованно затронула практически все компоненты окружающей среды — сушу, атмосферу, воду Мирового океана, внедрилась в природные Круговороты веществ. В результате этого нарушилось сложившееся в течение миллионов лет равновесие природных процессовна планете, химизация стала заметно отражаться на здоровье самого человека. Возникла ситуация, которую уче­ные обоснованно именуют химической войной против насе­ления Земли. За последние 30—40 лет в этой войне пострада­ли сотни миллионов жителей планеты. Возникла в связи с этим 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 реки и озера 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 вымывания удобрений из почвы наносят загрязнения, связанные с сельскохозяй­ственным производством. Вредные вещества 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 до термоядерной бомбы, — Б начале XXI в. оказалось в условиях, когда в очередной Ра3 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, что- бы 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 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 настоящее время оказа­лась осложненной проблемами геополитического, социаль­ного и чисто технического характера. Решение последних затруднено ввиду потребительского характера сложившейся ци­вилизации и эгоцентризма 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 человека.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.

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 экологичес­ки 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.

 

Какие науки составляют

Фундаментальные основы

современной химии?

На определенном этапе эволюции Вселенной в ней реали­зуются условия, допускающие формирование атомов веще­ства. Определенный набор атомов способен образовать новую систему — молекулу. Организация материи на атомно-молеку­лярном уровне приводит к появлению новых свойств материи — к возможности существования множества веществ с громадным разнообразием свойств.

Наукой, исследующей закономерности, проявляющиеся на атомно-молекулярном уровне организации материи, явля­ется химия.Задача химии состоит в изучении строения моле­кул и процессов изменения этого строения в результате их взаимодействия.

Фундаментальными основами химии стали квантовая меха­ника, атомная физика, термодинамика, статистическая физи­ка, а также физическая кинетика.На основе физики постро­ена теоретическая химия. Из этого не следует, что химия не существует как самостоятельная наука: химия «выводится» из физики, но не сводится к ней.

На химическом уровне мы имеем дело с очень большим числом частиц, участвующих в квантово-механических про­цессах обмена электронами (химических реакциях).Это обусловливает макроскопичность проявления законов квантовой физики в химических процессах. Базовое понятие химии валентность— это макроскопическое, химическое отображе­ние квантово-механических взаимодействий.

Эмпирическая химическая формула соединения показыва­ет, какие элементы и в каком соотношении входят в состав химического соединения. Эмпирическая формула устанавливается опытным путем. На основе эмпирической формулы некоторого вещества может быть найдена его молекулярная формула. В химии выработаны правила определения молеку­лярной формулы. Молекулярные формулы позволяют отобра­зить химические превращения. Для этого используются хи­мические уравнения, которые являются эффективным и про­стым способом описания химических процессов. Методика составления уравнений химических реакций с учетом характера конкретных веществ и взаимодействий хорошо разработана со­временной химией.

Результаты химического взаимодействия могут быть вычис­лены с помощью методов физики. Однако даже в простых слу­чаях эти расчеты были бы чрезвычайно сложны. На основе методов, выработанных в химии, используя для описания ве­щества и его превращения язык химических формул и уравне­ний, химик решает эти проблемы намного проще и быстрее.

Благодаря тому, что химии удалось выработать свой соб­ственный язык, свое феноменологическое описание свойств веществ и химических превращений, химия стала великой наукой задолго до того, как квантовая механика вскрыла сущ­ность химических явлений.

Язык химии разнообразен; он содержит возможности ото­бражения особенностей химических реакций и различных свойств веществ. Например, структурные формулы показывают последовательность и пространственный порядок соеди­нения атомов вмолекулах.

Таким образом, атомно-молекулярный уровень организации материи, чрезвычайно сложно описываемый на фундаменталь­ном уровне, на уровне квантовой механики, потребовал выработ­ки своего химическогоязыка. Сегодня физика, составляющая ядро теоретической химии, служит базой дальнейшего разви­тия этой науки. Развитие современной химии, ее основные кон­цепции оказались тесно связанными не только с физикой, но и с другими естественными науками, особенно с биологией.

 

 

В чем состоит особенность


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2018 год. Все права принадлежат их авторам!