Основные проблемы современной химии

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Шуйский филиал Ив ГУ

Кафедра философии и религиоведения

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине: Естественно-научная картина мира

Работу выполнила:

Дегтярёва Ирина Ивановна

Шуя 2014г.

План

Введение

1. Современные концепции химии

2. Химическая промышленность и экологические проблемы химии

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Химия в истекшем столетии заняла центральное место в естествознании. По темпам развития она существенно опережает другие естественные и точные науки. Объем химических знаний сейчас удваивается в среднем за 11-12 лет, в то время как в середине прошлого века этот период составлял около 40 лет. Одной из причин развития и совершенствования современного мира, базы материальной культуры цивилизованного мира стали достижения химии. Ведь именно химия играет важную роль в создании новых материалов, лекарств, средств защиты растений, продуктов питания и многого другого. Она является основой большинства технологических процессов во всех областях промышленности. Более 80% современных технологий энергетики, электроники, металлургии, пищевой и легкой отраслей промышленности, сельского хозяйства, а также все 100% нефтепереработки - это почти чистая химия.

Химия - не простая сумма знаний, а строгие, логически обоснованные системы понятий о веществах, химических реакциях, технологических процессах. Р. Бойль писал: «...Химики видели свою задачу в приготовлении лекарств, в получении и превращении металлов. Я рассматриваю химию с совершенно иных позиций не как врач или алхимик, но как философ». «Ближайший предмет химии, - по словам Д.И. Менделеева, - составляет изучение однородных веществ, из сложения которых составлены все тела мира, превращений их друг в друга и явлений, сопровождающих такие превращения».

До XX в химия находилась в центре философских дебатов. Об атомной гипотезе Дж. Дальтона спорили исключительно химики - одни полагали, что атомы действительно существуют, а другие считали их лишь удобными фикциями. Однако открытие радиоактивности и рождение квантовой теории привели к тому, что атомы переместились в область физики, которая в то время подверглась революционным преобразованиям.

Целью настоящей работы является исследование основных проблем современной химии.

1. Современные концепции химии

концепция химический промышленность

Химия 21 века предстает перед нами как весьма разветвленная система знаний, которая находится в процессе интенсивного развития. К числу концептуальных направлений развития современной химии относятся:

Проблема химического элемента. Впервые в мире в конце 80-х годов 20 в. в нашей стране был получен сверхтвердый материал - гексанит-Р. Это разновидность нитрида бора с температурой плавления 3200оС и твердостью, близкой к твердости алмаза. Но подлинный переворот в теории химических элементов произвела химия фторорганических соединений. Она открыла совершенно новый мир органических веществ. Изделия из фторуглерода принимаются в качестве материала для изготовления внутренних органов человека (сердечных клапанов, кровеносных сосудов и т.п.). Синтез уникальных материалов заставляет по-новому исследовать все химические элементы и накапливать данные для новых концепций химических элементов.

Исследование структуры химических соединений. Современная структурная химия достигла больших результатов. Последним ее достижением является открытие совершенно нового класса металлоорганических соединений. Молекула этого вещества представляет собой две пластины из соединений водорода и углерода, между которыми находится атом какого-либо металла.

Исследования в области современной структурной химии идут по двум перспективным направлениям:

· синтез кристаллов с максимальным приближением к идеальной решетке для получения материалов с высокими техническими показателями: максимальной прочностью, термической стойкостью, долговечностью в эксплуатации и др.;

· создание кристаллов с заранее запрограммированными дефектами для производства материалов с заданными электрическими, магнитными и другими свойствами.

Учение о химических процессах. Например, были получены полимербетоны путем пропитки обычного бетона каким-либо полимеров с последующим облучением.

Одним из самых молодых направлений в исследовании химических процессов является радиационная химия, которая зародилась во второй половине 20 в. Предмет ее разработок - превращения самых разнообразных веществ под воздействием ионизирующих излучений.

Сегодня также принципиально новой и исключительно важной областью учения о химических процессах является самораспространяющийся высокотемпературный синтез тугоплавких и керамических материалов.

Эволюционная химия. Ее возникновению способствовали исследования в области моделирования биокатализаторов и реальные достижения «нестационарной кинетики».

Так, сегодня активно используются факторы, влияющие на скорость реакции. Раздел химии, изучающий скорость и механизмы химических реакций называется химической кинетикой. Скорость химической реакции определяется изменением количества реагирующих веществ за единицу времени в единице объема (для гомогенных систем) или на единице поверхности (для гетерогенных систем).Гетерогенная система - система, состоящая из нескольких фаз, разграниченных между собой поверхностями раздела. Фаза - отдельная однородная часть гетерогенной системы.

Наличие катализаторов. Катализ - изменение скорости реакции под действием катализаторов. Катализаторы - вещества, изменяющие скорость реакции, участвующие в промежуточных стадиях реакции, но при этом не расходующиеся. Катализаторы восстанавливают свой химический состав после протекания реакции. Положительные катализаторы - увеличивают скорость реакции, отрицательные катализаторы (ингибиторы) - уменьшают скорость реакции.

Катализ может быть гомогенным и гетерогенным. Гомогенный катализ - вид катализа, при котором катализатор находится в одной фазе с реагирующими веществами, гетерогенный катализ - вид катализа, при котором катализатор образует самостоятельную фазу и реакция идет на поверхности катализатора. Гетерогенный катализ может быть усилен или ослаблен действиями промоторов или каталитических ядов. Промотры - вещества, которые сами не являются катализаторами, но повышают активность катализатора данной реакции. Каталитические яды - вещества, снижающие активность катализатора. Попадая на поверхность катализатора они отравляют его, т.е. выводят из строя.

Катализаторы снижают энергию активации той или иной реакции за счет изменения пути ее протекания и снижения активационных барьеров. Катализаторы участвуют в промежуточных стадиях процесса, причем энергия активации каждой из этих стадиях меньше энергии активации процесса без участия катализатора. Таким образом, уже гораздо больше частиц реагирующих веществ обладают энергией, достаточной для химического взаимодействия, и реакция протекает быстрее.

2. Химическая промышленность и экологические проблемы химии

Химическая промышленность - одна из наиболее бурно развивающихся отраслей. Она относится к отраслям, составляющим базу современного научно-технического прогресса. В структуре химической промышленности при всем значении основной химии ведущее положение перешло к промышленности пластмасс, химических волокон, красителей, фармацевтических препаратов, моющих и косметических средств.

Производимые химической промышленностью реагенты и материалы широко используются в технологических процессах самых различных отраслей хозяйства. В современную эпоху химическая промышленность явилась своего рода индикатором, определяющим степень модернизации хозяйственного механизма любой страны.

В составе химической промышленности России целесообразно выделить 5 групп производств:

1. Горно-химическая промышленность, включающая добычу первичного химического сырья.

2. Основная химия, специализирующаяся на производстве минеральных удобрений, кислот, соды и других веществ, составляющих как бы «пищу» для других отраслей экономики.

3. Производство полимерных веществ.

4. Переработка полимерных материалов.

5.Разнородная группа прочих, мало связанных между собой отраслей этой индустрии: фотохимическая, бытовая химия и т.д..

6. Бытовая химия - подотрасль химической промышленности, получившая в настоящее время существенное развитие. Каждый так или иначе практически постоянно либо пользуется «плодами» химической отрасли промышленности, либо сталкивается с деятельностью, требующей знаний приемов безопасного обращения с веществами. Хорошая хозяйка никогда не поставит бутылочку с уксусной кислотой рядом с другими похожими емкостями для пищевых продуктов. Образованный человек всегда читает инструкцию перед работой с такими бытовыми жидкостями, как хлорный отбеливатель или средства для чистки стекол, и знает, что после покрытия пола новым линолеумом или ковролином всегда необходимо проветривать помещение. Все это - приемы безопасного обращения с веществами. Умение приготовить растворы, знание способов очистки веществ, свойств наиболее часто встречающихся соединений, влияние их на здоровье человека - все это подрастающее поколение узнает на уроках химии в школе. Основные проблемы развития отрасли связаны с экологией. Следует отметить, что в настоящее время развитие промышленности, в том числе химической, существенно обостряет экологические проблемы. Научно-технический прогресс развивает производительные силы, улучшает условия жизни человека, повышает ее уровень. Вместе с тем растущее вмешательство человека вносит в окружающую среду подчас такие изменения, которые могут привести к необратимым последствиям в экологическом и биологическом смысле. Результатом активного воздействия человека на природу является ее загрязнение, засорение, истощение. В результате хозяйственной деятельности человека изменяется газовый состав и запыленность нижних слоев атмосферы. Так, при выбросе отходов промышленного химического производства в атмосферу попадает большое количество взвешенных частиц и разнообразных газов. Высокоактивные в биологическом отношении химические соединения могут вызвать эффект отдаленного влияния на человека: хронические воспалительные заболевания различных органов, изменения нервной системы, действие на внутриутробное развитие плода, приводящее к различным отклонениям у новорожденных. Например, по данным Волгоградского центра по гидрометеорологии, за последние 5 лет уровень загрязнения пылью, оксидами азота, сажей, аммиаком, формальдегидом увеличился в 2-5 раз. В основном это происходит из-за несовершенства технологических процессов. Высокое загрязнение хлористым водородом и хлорорганическими веществами в южной промзоне Волгограда объясняется частым отсутствием сырья на химических предприятиях, что приводит к работе оборудования на пониженных нагрузках, при которых очень трудно выдерживать нормы технологического режима.

Основной вклад в загрязнение атмосферы города Волгограда вносят предприятия нефтехимии (35%). Количество вредных веществ, выбрасываемых предприятиями нефтехимии: сероводород - 0,4 тыс. тонн в год, фенол - 0,3 тыс. тонн в год, аммиак - 0,5 тыс. тонн в год, хлористый водород - 0,2 тыс. тонн в год.

Все указанное объясняется рядом факторов, начиная от низкого качества исходного сырья и заканчивая неудовлетворительным состоянием технологического оборудования и пылегазоулавливающих устройств в целом по предприятиям.

Громадный вред пойме наносят промышленные предприятия, например, ПО «Химпром», «Каустик», азотно-кислородный завод г. Волжского, завод органического синтеза, многочисленные пруды-накопители других предприятий. Особый вред наносится почвам с пониженным содержанием гумуса и органики, а также карбонатным черноземам. В них в качестве клеящих веществ могут преобладать тонкие фракции карбонатов, неустойчивые к воздействию кислотных осадков. А удаление фракции липидов под воздействием органических растворителей, выбрасываемых предприятиями в атмосферу, может вместе с другими факторами привести к потере агрономически ценной структуры поливных земель и к выводу их из сельскохозяйственного употребления. Через почву химические вещества могут попадать в продукты питания, воду и воздух.

Отходы промышленного производства поступают в водоемы и быстро разрушают экологические связи, которые складывались в природе тысячелетиями. При хронических воздействиях происходит деградация водных экосистем, расположенных в районе размещения накопителей жидких отходов. Содержащиеся в сточных водах химические вещества могут мигрировать в подземные воды и далее поступать в открытые водоемы. Так, из накопителей сточных вод в подземные воды поступало более 50%, в Мировой океан - 38% от числа обнаруженных (в сточных водах) компонентов. Жидкие стоки химических производств оказывают неблагоприятное воздействие и на процессы естественного самоочищения воды морей и океанов. Таким образом, нарушение регламента очистки сточных вод и размещение сточных вод в накопителях и испарителях сопровождается интенсивным загрязнением объектов окружающей среды, в частности, морей и океанов планеты.

Следует отметить, что в последние 5-7 лет качество вод нашей страны несколько улучшилось. Это объясняется тем, что многие ведущие промышленные предприятия свернули свои производственные программы. Так, в 1980-91 гг. в воде Волги ртуть определялась в пределах 0,013-0,069 мк/л, значительно превышая ПДК. Затем (до 1995 г.) ртуть обнаруживалась в меньших концентрациях - до 0,0183 мкг/л, а после 1996 не обнаруживалась. В настоящее время многие (но не все!) показатели Волги с точки зрения хозяйственного и культурно-бытового водопользования не превышают ПДК.

Экологические проблемы возможно решить лишь при стабилизации экономического положения и создании такого экономического механизма природопользования, когда плата за загрязнение окружающей среды будет соответствовать затратам на ее полную очистку.

В целом, можно выделить следующие направления решения экологических проблем, создаваемых химической промышленностью:

· соблюдение нормативов, государственных стандартов и иных нормативных документов в области охраны окружающей среды;

· работа очистных сооружений, средств контроля;

· выполнение планов и мероприятий по охране окружающей среды;

· соблюдение требований, норм и правил при размещении, строительстве, вводе в эксплуатацию, эксплуатации выводе из эксплуатации объектов химической промышленности;

· выполнение требований, указанных в заключении государственной экологической экспертизы.

Заключение

Развитие химических знаний уже на сегодняшний день позволяет надеяться на разрешение многих проблем, стоящих перед человечеством. Это прежде всего возможность значительного ускорения химических превращений в «мягких» условиях за счет объединения в катализаторах будущего следующих достоинств: гетерогенного, гомогенного и металлоэнзимного катализа; достижение близкой к 100% селективности процессов; осуществление новых важных энергетически затрудненных процессов путем сопряжения эндо- и экзотермических реакций; существенная экономия углеводородного сырья и переход от нефти к углю как более распространенному сырьевому источнику.

Современная химическая наука, опираясь на прочные теоретические основы, непрерывно развивается вширь и вглубь. В частности, происходит открытие и изучение новых, качественно различных дискретных химических частиц.

Перспективы развития химической отрасли промышленности тесно связаны с открытиями российских ученых в области химии. Но каковы бы ни были научные открытия в химической науке, их невозможно автоматически перенести на промышленную основу. Пока что уровень развития химического машиностроения существенно отстает от потребностей химической промышленности. Поэтому современная высокоразвитая химическая индустрия требует соответствующего уровня развития химического машиностроения.

Сегодня уже совершенно ясны перспективы создания и развития новой химии, на основе которой будут созданы малоотходны, безотходные и энергосберегающие промышленные технологии.

Список использованной литературы

1. Александров Ю.В., Борзенко А.С., Поляков А.В. Здоровье населения как критерий социального и экологического состояния территории // Поволжский экологический вестник: Вып. 4. Волгоград, 2003.

2. Артамонова В. Шампуни: химия и биология в одном флаконе // Химия и жизнь. 2001. №4.

3. Горелов А.А. Концепции современного естествознания: Курс лекций. М., 1997.

4. Данцев А.А. Философия и химия. Ростов-на-Дону, 1994.

5. Ковшов В.П., Голубчик М.М., Носонов А.М. Использование природных ресурсов и охрана природы. Саранск, 2002.

6. Нифантьев Э.Е.Актуальные проблемы органического синтеза // Химия в школе. 2001. №5.

7. Ослина А.А. Гуманитаризация химического образования как средство развития творческих способностей учащихся // Химия в школе. 2004. №36.

8. Пиментел Дж., Кунрод Дж. Возможности химии сегодня и завтра. М., 1992.

9. Платэ Н.А. Синтетический бензин // Наука и жизнь. 2004. №11.

10. Поллер З. Химия на пути в третье тысячелетие. М., 1992.

11. Скерри Э. Философия химии // Химия и жизнь. 2003. № 10.

12. Устынюк Ю.А. Химия и химическое образование: смена методов и поколений // Химия и жизнь. 2003. № 12.

Размещено на Аllbest.ru