Znaczenie chemii w życiu człowieka jest trudne do przecenienia. Przedstawmy podstawowe obszary, w których chemia ma twórczy wpływ na życie człowieka.
1. Powstanie i rozwój życia ludzkiego nie jest możliwe bez chemii. To procesy chemiczne, których tajemnic naukowcy jeszcze nie odkryli, odpowiadają za gigantyczne przejście od materii nieożywionej do najprostszych organizmów jednokomórkowych, a następnie do szczytu współczesnego procesu ewolucyjnego – człowieka.
2. Większość potrzeb materialnych powstających w życiu człowieka zaspokajana jest przez chemię naturalną lub zaspokajana jest w wyniku stosowania procesów chemicznych w produkcji.
3. Nawet wzniosłe i humanistyczne aspiracje ludzi opierają się zasadniczo na chemii ludzkiego ciała, a w szczególności silnie zależą od procesów chemicznych zachodzących w ludzkim mózgu.
Oczywiście całego bogactwa i różnorodności życia nie można sprowadzić wyłącznie do chemii. Ale wraz z fizyką i psychologią chemia jako nauka jest czynnikiem decydującym w rozwoju cywilizacji ludzkiej.
Chemia życia
O ile obecnie wiemy, nasza planeta powstała około 4,6 miliarda lat temu, a najprostsze fermentujące jednokomórkowe formy życia istnieją od 3,5 miliarda lat. Już 3,1 miliarda lat temu mogli stosować fotosyntezę, jednak dane geologiczne dotyczące stanu utlenienia osadowych złóż żelaza wskazują, że atmosfera ziemska zaczęła się utleniać dopiero 1,8-1,4 miliarda lat temu. Wielokomórkowe formy życia, które najwyraźniej były zależne od obfitości energii możliwej jedynie poprzez oddychanie tlenem, pojawiły się na Ziemi około miliarda do 700 milionów lat temu i właśnie wtedy zaczęła nabierać kształtu dalsza ewolucja organizmów wyższych. Najbardziej rewolucyjnym krokiem od czasu powstania samego życia było wykorzystanie pozaziemskiego źródła energii, Słońca. Ostatecznie to właśnie zamieniło skromne kiełki życia, które wykorzystywały przypadkowe, naturalne cząsteczki z dużą ilością darmowej energii, w ogromną siłę zdolną do przekształcenia powierzchni planety, a nawet wykraczania poza jej granice.
Obecnie naukowcy stoją na stanowisku, że życie na Ziemi powstało w atmosferze redukującej, która składała się z amoniaku, metanu, wody i dwutlenku węgla, ale nie zawierała wolnego tlenu.
Pierwsze żywe organizmy pozyskiwały energię poprzez rozkład cząsteczek pochodzenia niebiologicznego o dużej energii swobodnej na mniejsze cząsteczki bez ich utleniania. Zakłada się, że we wczesnych stadiach istnienia Ziemi istniała na niej atmosfera redukcyjna składająca się z gazów takich jak wodór, metan, woda, amoniak i siarkowodór, ale zawierająca niewiele wolnego tlenu lub nie zawierająca go wcale. Wolny tlen niszczyłby związki organiczne szybciej, niż mogłyby one zostać zsyntetyzowane w wyniku procesów zachodzących w naturze (pod wpływem wyładowań elektrycznych, promieniowania ultrafioletowego, ciepła czy naturalnej radioaktywności). W tych redukujących warunkach cząsteczki organiczne utworzone w sposób niebiologiczny nie mogły zostać zniszczone przez utlenianie, jak to ma miejsce w naszych czasach, ale gromadziły się przez tysiące lat, aż w końcu pojawiły się zwarte, zlokalizowane formacje substancji chemicznych, które mogą już być uważać za organizmy żywe.
Powstałe żywe organizmy mogły utrzymać istnienie poprzez niszczenie naturalnie występujących związków organicznych, pochłaniając ich energię. Gdyby jednak było to jedyne źródło energii, życie na naszej planecie byłoby niezwykle ograniczone. Na szczęście około 3 miliardy lat temu pojawiły się ważne związki metali z porfirynami, otwierając drogę do wykorzystania zupełnie nowego źródła energii: światła słonecznego. Pierwszym krokiem, który wyniósł życie na Ziemi ponad rolę prostego konsumenta związków organicznych, było włączenie procesów chemii koordynacyjnej.
Najwyraźniej restrukturyzacja była efektem ubocznym pojawienia się nowej metody magazynowania energii – fotosyntezy* – która dała jej właścicielom ogromną przewagę nad prostymi enzymatycznymi absorberami energii. Organizmy, które rozwinęły tę nową właściwość, mogły wykorzystywać energię światła słonecznego do syntezy własnych energochłonnych cząsteczek i nie były już zależne od tego, co znajdowało się w ich otoczeniu. Stały się poprzednikami wszystkich roślin zielonych.
Obecnie wszystkie żywe organizmy można podzielić na dwie kategorie: te, które są w stanie samodzielnie wytwarzać żywność przy użyciu światła słonecznego, i te, które tego nie robią. Najprawdopodobniej powiązane z nią bakterie są dziś żywymi skamieniałościami, potomkami starożytnych, ulegających fermentacji beztlenowców, które wycofały się do rzadkich beztlenowych regionów świata, gdy atmosfera jako całość zgromadziła duże ilości wolnego tlenu i nabrała charakteru utleniającego. Ponieważ organizmy drugiej kategorii istnieją dzięki organizmom pierwszej kategorii, które zjadają, akumulacja energii w drodze fotosyntezy jest źródłem siły napędowej wszystkiego, co żyje na Ziemi.
Ogólna reakcja fotosyntezy u roślin zielonych jest odwrotnością spalania glukozy i zachodzi przy absorpcji znacznej ilości energii.
6 CO 2 + 6 H 2 O --> C 6 H 12 O 6 + 6 O 2
Woda rozkłada się na pierwiastki, co tworzy źródło atomów wodoru, które redukują dwutlenek węgla do glukozy, a do atmosfery uwalniany jest niepożądany gazowy tlen. Energię niezbędną do przeprowadzenia tego wysoce niespontanicznego procesu zapewnia światło słoneczne. W najstarszych formach fotosyntezy bakteryjnej źródłem wodoru redukującego nie była woda, ale siarkowodór, materia organiczna lub sam wodór gazowy, ale łatwa dostępność wody sprawiła, że było to najwygodniejsze źródło i obecnie jest wykorzystywane przez wszystkich algi i rośliny zielone. Najprostszymi organizmami przeprowadzającymi fotosyntezę z wydzieleniem tlenu są niebiesko-zielone algi. Bardziej poprawne jest oznaczanie ich współczesną nazwą sinice, ponieważ w rzeczywistości są to bakterie, które nauczyły się pozyskiwać własne pożywienie z dwutlenku węgla, wody i światła słonecznego.
Niestety, fotosynteza uwalnia niebezpieczny produkt uboczny, tlen. Tlen był nie tylko bezużyteczny dla wczesnych organizmów, ale konkurował z nimi, utleniając naturalnie występujące związki organiczne, zanim mogły zostać metabolizowane przez te organizmy. Tlen był znacznie skuteczniejszym „pożeraczem” energochłonnych związków niż żywa materia. Co gorsza, warstwa ozonu, która stopniowo tworzyła się z tlenu w górnych warstwach atmosfery, blokowała promieniowanie ultrafioletowe słońca i jeszcze bardziej spowalniała naturalną syntezę związków organicznych. Ze wszystkich współczesnych punktów widzenia pojawienie się wolnego tlenu w atmosferze stanowiło zagrożenie dla życia.
Ale, jak to często bywa, życiu udało się ominąć tę przeszkodę, a nawet zamieniło ją w zaletę. Produktami odpadowymi pierwotnych pierwotniaków były związki takie jak kwas mlekowy i etanol. Substancje te są znacznie mniej energochłonne w porównaniu do cukrów, jednak są w stanie wyzwolić duże ilości energii, jeśli zostaną całkowicie utlenione do CO 2 i H 2 O. W wyniku ewolucji powstały organizmy żywe, które potrafią „utrwalać” ” niebezpieczny tlen w postaci H 2 O i CO 2 , a w zamian otrzymują energię spalania tego, co wcześniej było ich odpadem. Korzyści ze spalania żywności tlenem okazały się tak ogromne, że zdecydowana większość form życia – roślin i zwierząt – wykorzystuje obecnie oddychanie tlenem.
Kiedy pojawiły się nowe źródła energii, pojawił się nowy problem, nie związany już z pozyskiwaniem pożywienia czy tlenu, ale z transportem tlenu we właściwe miejsce w organizmie. Małe organizmy mogły zadowolić się prostą dyfuzją gazów przez zawarte w nich ciecze, ale w przypadku stworzeń wielokomórkowych to nie wystarczało. Zatem przed ewolucją pojawiła się kolejna przeszkoda.
Przełamanie impasu po raz trzeci było możliwe dzięki procesom chemii koordynacyjnej. Pojawiły się cząsteczki składające się z żelaza, porfiryny i białka, w których żelazo mogło wiązać cząsteczkę tlenu bez utleniania. Tlen jest po prostu transportowany do różnych części ciała, aby zostać uwolniony w odpowiednich warunkach – kwasowość i brak tlenu. Jedna z tych cząsteczek, hemoglobina, przenosi O2 we krwi, a druga, mioglobina, przyjmuje i przechowuje (przechowuje) tlen w tkance mięśniowej, dopóki nie będzie potrzebny w procesach chemicznych. W wyniku pojawienia się mioglobiny i hemoglobiny zniesione zostały ograniczenia dotyczące wielkości organizmów żywych. Doprowadziło to do pojawienia się różnorodnych organizmów wielokomórkowych, a ostatecznie ludzi.
* Fotosynteza to proces przekształcania energii świetlnej w energię wiązań chemicznych powstałych substancji.
** Metabolizm to rozkład substancji bogatych w energię i pozyskiwanie z nich energii.
Chemia jako zwierciadło życia człowieka.
Rozejrzyj się, a zobaczysz, że życie współczesnego człowieka nie jest możliwe bez chemii. W produkcji żywności wykorzystujemy chemię. Jeździmy samochodami, których metal, guma i plastik powstają w procesach chemicznych. Stosujemy perfumy, wody toaletowe, mydła i dezodoranty, których produkcja jest nie do pomyślenia bez środków chemicznych. Istnieje nawet opinia, że najwznioślejsze ludzkie uczucie, miłość, to zespół pewnych reakcji chemicznych zachodzących w organizmie.
Takie podejście do rozważania roli chemii w życiu człowieka jest moim zdaniem uproszczone i proponuję je pogłębić i rozszerzyć, przechodząc na zupełnie nową płaszczyznę oceny chemii i jej wpływu na społeczeństwo ludzkie.
Jeżeli masz uwagi lub sugestie dotyczące tej lekcji, napisz do nas.
Badając procesy zachodzące w przyrodzie i odkrywając prawa nimi rządzące, chemia wraz z innymi naukami przyrodniczymi tworzy podstawę przemysłu chemicznego i chemizacji gospodarki narodowej kraju.
Przemysł chemiczny dąży do zaopatrzenia gospodarki narodowej w różnorodne substancje, materiały i produkty otrzymywane poprzez zmianę składu lub struktury substancji wyjściowych, czyli metodami chemicznymi. Tych metod przemysłu chemicznego dostarcza chemia wraz z mechaniką, fizyką i innymi naukami przyrodniczymi, które rozwijają się pod wpływem wymagań produkcji materiałów. Przemysł chemiczny, ze swoimi potrzebami, ma decydujący wpływ na rozwój nauk chemicznych.
Chemizacja gospodarki narodowej to wprowadzenie chemicznych metod przetwarzania materiałów i produktów przemysłu chemicznego we wszystkich sektorach produkcji, kultury i życia codziennego. Jest to, jak widzieliśmy powyżej, jeden z głównych kierunków postępu naukowo-technicznego, tworzenie materialnej i technicznej bazy komunizmu. Chemizacja przyspiesza postęp techniczny, wnosząc nieoceniony wkład w udoskonalanie materiałów, narzędzi i technologii produkcji. Pomaga zwiększyć wydajność pracy i stworzyć obfitość produktów niezbędnych do pełnego zaspokojenia potrzeb człowieka. Aby przeprowadzić chemizację gospodarki narodowej, należy rozwijać naukę chemiczną i przemysł chemiczny, upowszechniać wiedzę chemiczną wśród społeczeństwa
To pokazuje znaczenie chemii w budowie społeczeństwa komunistycznego. Przyjrzyjmy się bliżej roli chemii we współczesnym życiu.
Paliwa stałe, płynne i gazowe mają ogromne znaczenie dla przemysłu, rolnictwa, transportu, obronności państwa i życia codziennego. Chemia odgrywa znaczącą rolę w opracowywaniu procesów produkcji tych paliw. Uzasadniła metody wytwarzania różnych rodzajów paliw gazowych i ciekłych z węgla, torfu i łupków bitumicznych. Opracowała metody destylacji i różnego rodzaju krakingu ropy naftowej, zapewniające produkcję z niej dużych ilości benzyny, nafty i innych rodzajów paliw silnikowych. Chemia wypracowała metody wytwarzania paliwa do silników odrzutowych i od tej strony zapewniła rozwój napędu odrzutowego. Razem z fizyką stworzyła naukowe podstawy pozyskiwania paliwa do reaktorów jądrowych. Chemia odkryła naukowe podstawy racjonalnego spalania paliw z dużą wydajnością. Innymi słowy, chemia odgrywa znaczącą rolę we współczesnej energetyce.
Nowoczesna produkcja nie jest możliwa bez maszyn i narzędzi. Głównymi materiałami, z których są wykonane, są metale i ich stopy, które powstają w wyniku chemicznej obróbki materiałów naturalnych. Chemia dostarcza metalurgii metod badania materiałów naturalnych w celu określenia zawartości w nich niezbędnych metali, metod wzbogacania surowców w niezbędne substancje oraz metod wytwarzania metali i stopów z tych substancji. Nowoczesne metody produkcji metali opierają się na procesach redoks. Produkcja żeliwa opiera się na redukcji żelaza tlenkiem węgla powstającym w wyniku spalania koksu. Prażenie rud siarki i metali redukujących węglem stanowi podstawę do produkcji miedzi, cynku i ołowiu. Redukcję metali wodorem z tlenków stosuje się przy produkcji molibdenu, wolframu, wanadu i innych metali. Redukcja chromu i manganu z ich tlenków w piecach elektrycznych jest podstawą produkcji żelazochromu i żelazomanganu.Redukcja elektryczna stosowana jest przy produkcji aluminium, magnezu, sodu, potasu, a także przy rafinacji miedzi i innych metali. Zastosowanie tlenu w metalurgii zwiększa wydajność pracy. Chemia ma ogromne znaczenie dla rozwoju metalurgii.
Produkcja maszyn i przyrządów to głównie produkcja fizyczna i mechaniczna, wymagająca wytwarzania różnych części i ich montażu. Ale chemia głęboko przeniknęła także do produkcji instrumentów i maszyn. Produkty przemysłu chemicznego, tworzywa sztuczne do produkcji części, guma do produkcji opon, opon i uszczelek, różne materiały izolacyjne dla elektrotechniki i elektroniki radiowej, oleje smarowe zapobiegające zużyciu powierzchni trących itp. inżynieria mechaniczna i produkcja instrumentów.Chemia zaproponowała właściwe sposoby zapobiegania korozji metali: utlenianie, miedziowanie, chromowanie, niklowanie, powlekanie metali lakierami i farbami, stosowanie różnych inhibitorów itp. W tym względzie kwasy oraz sole, lakiery i farby, żywice syntetyczne itp. są szeroko stosowane w inżynierii mechanicznej.Szeroko wykorzystuje metody chemiczne i produkty przemysłu chemicznego.
Do realizacji swoich zadań budownictwo potrzebuje stali, cegły, cementu, szkła, bloków, paneli, wyrobów ceramicznych, farb, lakierów, olejów schnących i różnych materiałów syntetycznych (do pokrywania podłóg, drzwi, sufitów, ścian), które są produktami fizycznej i chemicznej obróbki materiałów naturalnych. Montaż budynków z paneli i bloków, układanie ścian ceglanych i tynkowanie ich, betonowanie, cementowanie to ważne procesy w branży budowlanej. Odkrycie podstaw chemicznych tych procesów miało ogromne znaczenie dla racjonalnego i produktywnego prowadzenia prac budowlanych. Chemia zapewnia produkcję materiałów budowlanych metodami ich otrzymywania, a przemysł budowlany chemiczne metody łączenia materiałów, wykańczania pomieszczeń itp.
Produkcja żywności jest zadaniem rolnictwa. Wysokie plony są nie do pomyślenia bez stosowania nawozów mineralnych i organiczno-mineralnych, chemicznych środków zwalczania chwastów (herbicydy), szkodników i chorób roślin rolniczych (insektobójcze), bez stymulatorów wzrostu itp. Coroczne zużycie fosforu i potasu w rolnictwie nawozy azotowe, związki boru, manganu, molibdenu i innych substancji stosowanych jako mikronawozy, heksachloran, DDT, parachlorobenzen, dichloroetan i wiele innych środków zwalczania szkodników i chorób roślin uprawnych otrzymywanych w przemyśle chemicznym. Do produkcji nawozów przemysł chemiczny zużywa setki tysięcy ton kwasu azotowego i miliony ton kwasu siarkowego. Chemia zaopatruje zwierzęta gospodarskie w paszę, produkty lecznicze i sanitarne. Wiele procesów w przemyśle spożywczym przetwarzających podstawowe produkty rolne opiera się na chemii - produkcja syropu skrobiowego, kwasu octowego, alkoholu, cukru, margaryny itp. Chemia głęboko przeniknęła rolnictwo i przemysł spożywczy.
Produkty przemysłu chemicznego i metody technologii chemicznej znajdują szerokie zastosowanie również w produkcji odzieży i obuwia. W ostatnich latach chemia zaczęła skutecznie konkurować z naturą w produkcji włókien sztucznych (wiskoza, octan jedwabiu) i syntetycznych (nylon, nylon, enanth, chlor itp.) do tekstyliów i zamienników skóry dla przemysłu obuwniczego. Utwardzanie i wybielanie, merceryzacja i barwienie, drukowanie wzorów i wykańczanie tkanin są procesami chemicznymi i do ich realizacji wymagają użycia produktów przemysłu chemicznego: alkaliów, podchlorynów, barwników, kwasu octowego, różnych soli stosowanych jako zaprawy, detergenty itp. Do zaopatrzenia przemysł tekstylny za pomocą barwników, rozwinął się potężny przemysł chemiczny anilochemiczny.
Chemia przeniknęła szeroko do dziedziny kultury. Produkcja papieru, przygotowanie farb drukarskich i stopów, produkcja materiałów na sprzęt radiowo-telewizyjny, filmów i materiałów fotograficznych opiera się na wykorzystaniu produktów chemii i przemysłu chemicznego.
Chemia ma ogromne znaczenie dla opieki zdrowotnej. Od drugiej połowy XIX wieku produkty syntezy organicznej znalazły coraz szersze zastosowanie w leczeniu, uśmierzaniu bólu i dezynfekcji. Pierwszym sukcesem tej syntezy były dobrze znane leki, takie jak aspiryna, fenacetyna, salol, metenamina. W ostatnich latach medycyna otrzymała z chemii tak ważne leki syntetyczne do leczenia chorób, jak streptocyd, sulfidyna, sulfazol, streptomycyna, witaminy itp.
Chemia na szeroką skalę wkroczyła we współczesne życie człowieka nie tylko pośrednio, poprzez wykorzystanie żywności, odzieży, obuwia, paliwa, mieszkań, ale także bezpośrednio, poprzez użycie mydła, proszków do prania, sody, środków dezynfekcyjnych i profilaktycznych, odplamiaczy , aromaty spożywcze itp. P.
Naprawdę wielkim jasnowidzem był M.V. Łomonosow, kiedy u zarania współczesnej chemii w swoim przemówieniu „Słowo o korzyściach płynących z chemii” w 1751 r. Powiedział: „Chemia szeroko rozkłada ręce na sprawy ludzkie, słuchacze”. Realizują się przewidywania K. Marksa, że w miarę opanowywania przez ludzkość metod i reakcji chemicznych, obróbka mechaniczna będzie coraz gorsza od metody działania chemicznego.
Stamtąd staje się jasne, dlaczego partia komunistyczna i rząd radziecki poświęciły i zwracają największą uwagę na rozwój chemii i przemysłu chemicznego w naszym kraju.
I tak w raporcie N. S. Chruszczowa na XXII Zjeździe KPZR w sprawie Programu Partii stwierdza się: „Przemysł chemiczny zyskuje wyjątkowego znaczenia. W ciągu 20 lat jej produkty, przy intensywnym poszerzaniu asortymentu, wzrosną około 17-krotnie. Chemia polimerów stanie się powszechna. Produkcja żywic syntetycznych i tworzyw sztucznych wzrośnie około 60-krotnie. Produkcja włókien sztucznych i syntetycznych, które mają szczególne znaczenie w produkcji dóbr konsumpcyjnych, wzrośnie około 15-krotnie. Trzeba będzie zwiększyć produkcję nawozów mineralnych 9-10 razy” („Materiały XXII Zjazdu KPZR”, Gospolitizdat, M., 1961, s. 149).
Program Partii Komunistycznej stawia za zadanie kompleksowy rozwój chemii, przemysłu chemicznego i wprowadzenie chemicznych metod obróbki materiałów w różnych gałęziach produkcji.
„Jednym z największych zadań jest wszechstronny rozwój przemysłu chemicznego, pełne wykorzystanie we wszystkich sektorach gospodarki narodowej osiągnięć współczesnej chemii, co znacznie poszerza możliwości wzrostu bogactwa narodowego, produkcji nowych, bardziej zaawansowanych i tańszych środków produkcji i dóbr konsumpcyjnych. Metal, drewno i inne materiały będą coraz częściej zastępowane ekonomicznymi, praktycznymi i lekkimi materiałami syntetycznymi. Gwałtownie rośnie produkcja nawozów mineralnych i chemicznych środków ochrony roślin” (tamże, s. 372).
Zatem, aby zrozumieć procesy chemiczne zachodzące w przyrodzie, aby opanować naukowe zasady współczesnej produkcji, a zatem mieć politechniczne perspektywy, aby zrozumieć istotę chemizacji kraju, aby być gotowym do pracy w dziedzinie nowoczesnej produkcji, kultury i życia konieczna jest znajomość podstaw współczesnej chemii.
Od pracowników masowych zawodów przemysłowych wymaga się obecnie znajomości składu i właściwości różnego rodzaju surowców i materiałów, metod ich chemicznej zmiany, właściwości najpowszechniejszych odczynników chemicznych, charakteru ich wpływu na główne materiały itp. Od wszystkich pracowników masowych zawodów rolniczych wymaga się obecnie znajomości składu roślin i gleb, chemii żywienia i chemicznych metod zwalczania chwastów, szkodników i chorób roślin, właściwości i metod przechowywania nawozów, herbicydów, insektobójców, chemii żywienia i hodowli zwierząt gospodarskich , podstawy naukowe zapobiegania korozji maszyn rolniczych, znajomość składu i właściwości paliwa silnikowego, teorie racjonalnego jego spalania itp. Pracownicy budowlani mają obowiązek znać skład i właściwości materiałów budowlanych, chemiczne podstawy ich stosowania itp. .
Wraz z postępem technologicznym, zniesieniem istotnej różnicy między pracą umysłową i fizyczną oraz wyniesieniem pracowników produkcyjnych do poziomu pracowników intelektualnych, te wymagania edukacyjne będą coraz szersze i głębsze.
Aby sprostać tym wymogom budownictwa komunistycznego, konieczne jest, aby nasi uczniowie w trakcie nauki otrzymali solidną i systematyczną wiedzę z zakresu chemii, orientację w naukowych zasadach produkcji chemicznej, informacje o sukcesach i wyzwaniach chemizacji kraju oraz wiedzę praktyczną umiejętności posługiwania się produktami przemysłu chemicznego. Studenci posiadający podstawy chemii, praktyczną wiedzę i umiejętności szybko i lepiej opanują różne rodzaje prac na produkcji, a jednocześnie będą dobrym uzupełnieniem szkół technicznych i uniwersytetów kształcących wykwalifikowaną kadrę dla gospodarki narodowej w coraz większym stopniu opartej na chemii kraju.
Znaczenie chemii we współczesnym społeczeństwie
Wiedza chemiczna to potężna siła w rękach ludzkości. Znajomość właściwości substancji chemicznych i metod ich otrzymywania pozwala nie tylko badać i rozumieć przyrodę, ale także uzyskiwać nowe, wciąż nieznane substancje i zakładać istnienie substancji o niezbędnych właściwościach.
Jednak chemikalia mogą również stanowić zagrożenie dla ludzi i środowiska. Słynny pisarz science fiction i chemik Isaac Asimov napisał: „Chemia to śmierć zapakowana w puszki i pudełka”. To, co zostało powiedziane, dotyczy nie tylko chemii, ale także elektryczności, elektroniki radiowej i transportu. Bez prądu nie możemy żyć, ale goły drut jest zabójczy, samochody pomagają nam się poruszać, ale ludzie często giną pod ich kołami. Korzystanie przez ludzkość z osiągnięć współczesnej nauki i techniki, w tym chemii, wymaga głębokiej wiedzy i wysokiej kultury ogólnej.
Tylko odpowiedzialne, racjonalne wykorzystanie zasobów naturalnych może stać się kluczem do zrównoważonego rozwoju naszej cywilizacji!
Chemia w życiu codziennym
Nie można sobie wyobrazić współczesnego życia bez chemii. I nie tylko pośrednio, poprzez wykorzystanie żywności, odzieży, obuwia, paliwa, mieszkań, ale także bezpośrednio, poprzez wykorzystanie szkła, tworzyw sztucznych, porcelany i wyrobów ceramicznych, leków, środków dezynfekcyjnych, kosmetyków, różnego rodzaju klejów, lakierów, farb, żywności dodatki itp.
Różne detergenty w końcu wkroczyły do naszej codzienności. Ale oprócz mydeł i szamponów używamy wielu innych produktów, w szczególności wybielaczy. Działanie większości z nich opiera się na właściwościach związków zawierających chlor, które są silnymi utleniaczami. Niektóre produkty mają oznaczenie „Nie zawierają chloru”. Takie produkty zawierają inne silne utleniacze, na przykład nadboran sodu NaBO 2. H2O2. 3H 2 O lub nadwęglan sodu Na 2 CO 3. 1,5H2O2. H 2 O. Twarda woda może uszkodzić pralki, dlatego stosujemy zmiękczacze wody.
Tworzenie nowych materiałów
Tworzenie nowych materiałów jest koniecznością współczesnego życia. Materiały o nowych, ulepszonych właściwościach powinny zastępować te przestarzałe. Nowe materiały wymagają także branże zaawansowanych technologii: technologia kosmiczna i nuklearna, elektronika. Praktyczne potrzeby wymagają metali, polimerów, ceramiki, barwników, włókien i innych.
Kompozyty zajmują szczególne miejsce wśród nowych materiałów. Pod wieloma właściwościami – wytrzymałością, wytrzymałością – kompozyty znacznie przewyższają tradycyjne materiały, przez co zapotrzebowanie społeczeństwa na nie stale rośnie. Na tworzenie kompozytów przeznacza się coraz więcej środków, a głównymi odbiorcami kompozytów są dziś przemysł motoryzacyjny i kosmiczny (ryc. 40.1).
Biomateriały
Wraz z rozwojem medycyny pojawiła się potrzeba wymiany narządów i tkanek w organizmie człowieka. W laboratoriach chemicznych powstają materiały, z których można wykonać różne implanty. Protezy metalowe są łatwe w produkcji, bardzo trwałe, chemicznie obojętne i stosunkowo tanie. Główną wadą metali jest to, że podlegają one korozji, przez co zmniejsza się wytrzymałość mechaniczna, a ciało jest zatruwane jonami pierwiastków metalowych. Stopy tytanu (na przykład Ti-Al-V) są dość obiecujące do produkcji implantów. Są trwałe, stosunkowo lekkie i odporne na korozję.
Obecnie coraz częściej stosuje się bioimplanty ceramiczne. Ceramika to wspaniały biomateriał: jest trwały i nie koroduje. Dodatkowo ceramika nie ściera się, co jest istotne przy sztucznych stawach, a ponadto charakteryzuje się biokompatybilnością.
Ryż. 40.1. Zastosowanie materiałów kompozytowych: tkanina węglowa (włókno węglowe) (a) służy do wzmacniania części rowerów i samochodów, z włókna szklanego wykonuje się kadłuby kajaków i małych łódek (b), a nawet całe domy.
Ryż. 40.2. Nowoczesne biomateriały wykorzystywane są do produkcji sztucznych stawów i wielofunkcyjnych protez kończyn
Racjonalne wykorzystanie surowców naturalnych
Przyroda jawi się jako niewyczerpany magazyn, z którego ludzkość czerpie niezbędne surowce. W ciągu ostatnich 20 lat zużyto więcej minerałów niż w całej historii ludzkości. Na świecie wydobywa się i przetwarza około 100 miliardów ton skał rocznie. Wiele źródeł surowców zostało już wyczerpanych, więc problem surowcowy jest poważny. Już dziś wielu krajom brakuje pewnych zasobów naturalnych. Na Ukrainie na przykład brakuje ropy i gazu ziemnego.
Zintegrowane wykorzystanie surowców i odpadów jest podstawą łączonej produkcji (różnej chemicznej, chemicznej z metalurgicznej itp.). Konieczne jest wprowadzenie technologii bezodpadowych, czyli procesów produkcyjnych, w których odpady z jednej produkcji stają się surowcami (odczynnikami) dla drugiej.
Niewyczerpanym źródłem surowców są odpady przemysłowe i bytowe. Zadaniem chemików jest opracowanie metod efektywnego wykorzystania tego typu odpadów. Zastosowanie surowców wtórnych pozwala zaoszczędzić naturalne surowce i energię, a także obniżyć koszt produktu, ponieważ zużycie zasobów jest 2-3 razy (a dla niektórych typów nawet 6 razy) mniejsze niż produkcja z surowców pierwotnych surowy materiał. Na przykład wytop stali ze złomu wymaga 6-7 razy mniejszych kosztów energii i 25 razy taniej niż produkcja stali z rudy.
Kluczowy pomysł
Chemia wkroczyła we wszystkie sfery życia i działalności ludzkości. W życiu codziennym używamy wielu produktów chemicznych. Chemia umożliwia tworzenie nowych materiałów, które nie istnieją w naturze.
Pytania kontrolne
486. Wymień produkty chemiczne, których używasz na co dzień.
487. Podaj przykłady niekorzystnego wpływu chemikaliów i technologii na środowisko lub ludzi.
488. Opisz, jak wyglądałoby Twoje życie, gdyby nie było w nim produktów chemicznych.
489. Opisz rolę chemii w tworzeniu nowych materiałów i rozwiązywaniu problemów energetycznych i surowcowych.
Zadania na opanowanie materiału
490*. Dowiedz się od dorosłych, czy w Twoim mieście, miasteczku lub regionie znajdują się przedsiębiorstwa chemiczne. Który? Co produkują? Jak wpływają na środowisko? Czy można odmówić produktów tych branż? Uzasadnij swoją odpowiedź.
491* Poszukaj w dodatkowych źródłach informacji o zasadach zarządzania środowiskowego i znaczeniu chemii we wdrażaniu tych zasad.
To jest materiał podręcznikowy
Rozwój przemysłu chemicznego przenosi życie ludzkie na zupełnie nowy poziom jakościowy. Jednak większość ludzi uważa chemię za bardzo nauka skomplikowana i niepraktyczna robienie abstrakcyjnych rzeczy, które są zupełnie niepotrzebne w życiu. Spróbujmy rozwiać ten mit.
W kontakcie z
Dlaczego ludzkość potrzebuje chemii?
Rola chemii we współczesnym świecie jest bardzo duża. W rzeczywistości procesy chemiczne otaczają nas nieustannie dotyczy to nie tylko produkcji przemysłowej czy spraw życia codziennego.
Reakcje chemiczne w naszym organizmie zachodzą co sekundę, rozkładając substancje organiczne na proste związki, takie jak dwutlenek węgla, w wyniku czego otrzymujemy energię do wykonywania podstawowych czynności.
Jednocześnie tworzymy nowe substancje niezbędne do życia i funkcjonowania wszystkich narządów. Procesy się tylko zatrzymują po śmierci człowieka i jego całkowity rozkład.
Źródłem pożywienia wielu organizmów, w tym człowieka, są rośliny posiadające zdolność wytwarzania substancji organicznych z wody i dwutlenku węgla.
Proces ten obejmuje łańcuch złożonych przemian chemicznych, w wyniku czego powstają biopolimery: błonnik, skrobia, celuloza.
Uwaga! Jako nauka podstawowa, chemia zajmuje się tworzeniem idei na temat świata, zachodzących w nim relacji, jedności tego, co dyskretne i ciągłe.
Chemia w życiu codziennym
Chemia jest obecna w życiu człowieka na co dzień, mamy do czynienia z całym łańcuchem przemian chemicznych podczas:
- używanie mydła;
- robienie herbaty z cytryną;
- soda gaśnicza;
- zapalenie zapałki lub palnika gazowego;
- przygotowanie kiszonej kapusty;
- przy użyciu proszków i innych detergentów.
Wszystko to są reakcje chemiczne, podczas których z jednej substancji powstają inne, a osoba czerpie z tego procesu pewne korzyści. Nowoczesne proszki zawierają enzymy rozkładające się w wysokich temperaturach, dlatego mycie w gorącej wodzie jest niepraktyczne. Efekt wyżarcia plam będzie minimalny.
Działanie mydła w twardej wodzie również jest znacznie zmniejszone, ale na powierzchni pojawiają się płatki. Wodę można zmiękczyć poprzez gotowanie, jednak czasami jest to możliwe jedynie za pomocą środków chemicznych dodawanych do produktów do pralek, które ograniczają proces tworzenia się kamienia.
Chemia i organizm ludzki
Zaczyna się rola chemii w życiu człowieka z oddychaniem i trawieniem pokarmu.
Wszystkie procesy zachodzące w naszym organizmie zachodzą w postaci rozpuszczonej, a uniwersalnym rozpuszczalnikiem jest woda. Kiedyś dopuszczono jego magiczne właściwości pojawienie się życia na Ziemi i są teraz bardzo ważne.
Podstawą budowy chemicznej człowieka jest spożywana przez niego żywność. Im jest on lepszy i pełniejszy, tym lepiej skoordynowany mechanizm funkcji życiowych.
Jeżeli w diecie brakuje jakiejś substancji, trwające procesy zostają zahamowane, a funkcjonowanie organizmu zostaje zakłócone. Najczęściej za takie ważne substancje uznajemy witaminy. Są to jednak substancje najbardziej zauważalne, których niedobór objawia się szybko. Brak innych elementów może nie być aż tak widoczny.
Przykładowo wegetarianizm ma swoje negatywne aspekty związane z brakiem dostarczenia z pożywieniem niektórych pełnowartościowych białek i aminokwasów w nich zawartych. W takiej sytuacji organizm nie jest w stanie syntetyzować części własnych białek, co prowadzi do różne naruszenia.
Nawet sól kuchenna musi być zawarta w diecie, ponieważ jej jony pomagają w utrzymaniu ciśnienia osmotycznego, są częścią soku żołądkowego, pomóc w pracy.
W przypadku różnych odchyleń w działaniu narządów i układów, osoba zwraca się przede wszystkim do apteki, która jest głównym propagatorem osiągnięć człowieka w dziedzinie chemii.
Ponad 90 procent leków eksponowanych na półkach aptecznych to leki sztucznie syntetyzowane, nawet jeśli występują w przyrodzie, dziś łatwiej jest je stworzyć w fabryce z pojedynczych komponentów, niż hodować w naturalnych warunkach. I chociaż wiele z nich ma skutki uboczne, pozytywna wartość w wyeliminowaniu choroby jest znacznie większa.
Uwaga! Kosmetologia niemal w całości opiera się na osiągnięciach chemików. Pozwala przedłużyć młodość i urodę człowieka, jednocześnie przynosząc znaczne dochody firmom kosmetycznym.
Chemia w służbie przemysłu
Początkowo nauką chemii kierowali ciekawscy, a także chciwi ludzie.
Pierwsi chcieli dowiedzieć się, z czego wszystko się składa i jak zamienia się w coś nowego, drudzy chcieli dowiedzieć się, jak stworzyć coś wartościowego, co pozwoliłoby im zdobyć bogactwa materialne.
Jedną z najcenniejszych substancji jest złoto, a w dalszej kolejności inne.
Dokładnie wydobycie i przetwarzanie rud do produkcji metali – pierwsze kierunki rozwoju chemii, są one nadal bardzo ważne. Ponieważ pozwalają kup nowe stopy, stosuj bardziej skuteczne metody czyszczenia metali i tak dalej.
Produkcja ceramiki i porcelany jest również bardzo stara, jest stopniowo udoskonalana, choć trudno prześcignąć niektórych starożytnych mistrzów.
Rafinacja ropy dzisiaj pokazuje ogromne H sens chemii, ponieważ oprócz benzyny i innych rodzajów paliw, z tych naturalnych surowców powstaje kilkaset różnych substancji:
- gumy i gumy;
- tkaniny syntetyczne, takie jak nylon, lycra, poliester;
- części samochodowe;
- tworzywa sztuczne;
- detergenty i chemia gospodarcza;
- instalacja wodociągowa;
- materiały piśmienne;
- meble;
- zabawki;
- a nawet jedzenie.
Przemysł farb i lakierów w całości opiera się na osiągnięciach chemii, całą jego różnorodność tworzą naukowcy, syntezę nowych substancji. Nawet dzisiejsze budownictwo w pełni wykorzystuje nowe materiały, które mają właściwości nietypowe dla substancji naturalnych. Ich jakość sukcesywnie się poprawia, udowadniając, że chemia jest niezbędna w życiu człowieka.
Dwie strony medalu
Rola chemii we współczesnym świecie jest ogromna, nie możemy już bez niej żyć, dostarcza nam wielu przydatnych substancji i zjawisk, ale jednocześnie powoduje pewna krzywda.
Szkodliwe działanie środków chemicznych
Jako czynnik negatywny, chemia stale pojawia się w życiu człowieka. Najczęściej świętujemy konsekwencje środowiskowe i zdrowie publiczne.
Obfitość materiałów obcych naszej planecie prowadzi do tego, że one zanieczyszczać glebę i wodę, nie podlegając naturalnym procesom rozkładu.
Ponadto podczas rozkładu lub spalania uwalniają się duże ilości substancje toksyczne, dalsze zatruwanie środowiska.
A jednak to pytanie można całkowicie rozwiązać za pomocą tej samej chemii.
Może być znaczna część substancji recykling, ponownie zamieniając się w niezbędne towary. Problem raczej nie wiąże się z wadami chemii jako nauki, ale z lenistwem człowieka i jego niechęć do dodatkowego wysiłku do przetwarzania odpadów.
Ten sam problem wiąże się z odpadami przemysłowymi, które dziś rzadko są efektywnie przetwarzane, zatruwanie środowiska i zdrowie ludzkie.
Drugi punkt, który mówi, że chemia i organizm ludzki są niezgodne, to sztuczne jedzenie, którymi wielu producentów próbuje nas nafaszerować. Ale tutaj nie chodzi o osiągnięcia chemii, ale o chciwość ludzi.
Postęp chemiczny ułatwia życie człowieka i być może rola chemii w rozwiązaniu problemu żywnościowego będzie nieoceniona, zwłaszcza w połączeniu z postępem genetyki. Niemożność wykorzystania tych osiągnięć i chęć zarobienia pieniędzy – to jest to głównymi wrogami zdrowia ludzkiego, a nie przemysł chemiczny.
Stosowanie dużej ilości konserwantów w żywności stał się problemem w niektórych krajach, gdzie mieszkańcy są tak nasyceni tymi substancjami, że po śmierci procesy w nich rozkładu zostają w znacznym stopniu zahamowane, w efekcie martwi po prostu nie gniją i leżą w ziemi przez wiele lat.
Źródłem często stają się chemikalia domowe reakcje alergiczne i zatrucia ciało. Nawozy mineralne i środki do zwalczania szkodników roślin są również niebezpieczne dla człowieka, a także wpływają na przyrodę mieć negatywny wpływ, stopniowo go niszcząc.
Korzyści z chemii
W psychologii istnieje takie pojęcie - które polega na usuwaniu napięcie wewnętrzne poprzez redystrybucję, aby osiągnąć wynik na jakimś dostępnym obszarze.
W chemii terminem tym określa się proces otrzymywania substancji gazowej z ciała stałego bez fazy ciekłej. Jednak podejście psychologiczne można zastosować również w tej branży.
Przekierowanie energii na postęp w różnych gałęziach przemysłu związanych z chemią niesie ze sobą wiele korzyści dla społeczeństwa.
Mówiąc o tym, dlaczego chemia jest potrzebna w życiu człowieka lub produkcji przemysłowej, przypominamy sobie wiele jej osiągnięć, które uczyniły nasze życie wygodnym i dłuższym:
- leki;
- nowoczesne materiały o unikalnych właściwościach;
- nawozy;
- źródła energii;
- źródła pożywienia i nie tylko.
Chemia w życiu człowieka
Gdyby nie było chemii. Po co uczyć się chemii
Wniosek
Rola chemii we współczesnym świecie jest niezaprzeczalna zajął ważne miejsce w systemie ludzkiej wiedzy gromadzonej przez tysiące lat. Jej aktywny rozwój w XX wieku jest nieco przerażający i skłania do zastanowienia się nad ostatecznym celem wykorzystania swojej wiedzy. Ale bez wiedzy ludzkość jest jedynie odrębną grupą jednostek o niezbyt najlepszych cechach.
