Чем занимается современная химия

Что изучает наука химия

Химия как наука изучает вещества, их свойства, как и почему вещества соединяются или разделяются, образуя другие вещества, и как они взаимодействуют с энергией.

Многие люди думают, что химики — это научные люди в белых халатах, которые смешивают странные жидкости в лаборатории, но на самом деле мы все химики. Понимание основных понятий химии как науки важно практически для каждой профессии.

Химия-это часть всего в нашей жизни.

Каждый существующий материал состоит из материи — даже наши собственные организмы. Химия участвует во всем, что делает человек, от выращивания и приготовления пищи до уборки дома и запуска космического аппарата.

Химия — это одна из основополагающих наук, которая помогает нам описывать и объяснять наш мир.

Разделы науки химии

Существует пять основных разделов химии, каждый из которых имеет много областей изучения.

Аналитическая

Аналитическая химия как наука развивает теорию химического анализа веществ и материалов, разрабатывает методы идентификации и обнаружения. Проводит анализ и определяет химические элементы веществ с целью получения информации о природе вещества.

Анализ аналитических методов необходим для поиска возможностей практического применения теории.
Аналитическая химия использует качественные и количественные наблюдения для выявления и измерения физических и химических свойств веществ. В определенном смысле вся химия аналитична.

Неорганическая

Неорганическая химия изучает такие вещества и газы в состав которых не входит углерод.
Раздел науки изучает металлы и неметаллы, оксиды и соли, гидроксиды и кислоты, нитриды и гидриды, а также технологии применения в производстве, защите и использовании сельскохозяйственных культур и скота.

Химическая технология

Инженеры-химики исследуют и разрабатывают новые материалы или процессы, связанные с химическими реакциями. Химическая инженерия сочетает в себе основы науки с инженерными и экономическими концепциями для решения технологических проблем.
Химическое машиностроение представляет базовую отрасль экономики как химическая и нефтехимическая промышленность и делится на две основные группы: промышленное применение и разработка новых продуктов.
Отрасли промышленности требуют от инженеров-химиков разработки новых способов сделать производство своей продукции более легким и экономически эффективным. Ученые-химики участвуют в проектировании и эксплуатации перерабатывающих предприятий, разрабатывают процедуры безопасности при обращении с опасными материалами и контролируют производство почти каждого продукта, который мы используем. Ученые-химики работают над разработкой новых продуктов и процессов в любой области-от фармацевтики до топлива и компьютерных компонентов.

Геохимия

Геохимики объединяют химию и геологию для изучения состава и взаимодействия между веществами, находящимися в земле.

Геохимики могут тратить больше времени на полевые исследования, чем другие ученые. Многие работают в службах по охране окружающей среды, определяя, как горнодобывающие операции и отходы могут повлиять на качество воды и окружающую среду. Они могут направляться в отдаленные заброшенные шахты для сбора проб и проведения грубых полевых оценок, а затем следовать за потоком через его водосбор, чтобы оценить, как загрязняющие вещества перемещаются через систему. Ученые раздела нефтяной геологии занимаются вопросами химического изучения состава нефти и связанных с ней природных образований. Они работают в нефтегазовых компаниях, чтобы помочь найти новые запасы энергии. Ученые этой науки также могут работать на трубопроводах и нефтяных вышках, чтобы предотвратить химические реакции, которые могут вызвать взрывы или разливы.

Судебная химия

Судебно-медицинские химики собирают и анализируют вещественные доказательства, оставленные на месте происшествия, чтобы помочь установить личности причастных лиц, а также ответить на другие жизненно важные вопросы, касающиеся того, как и почему было совершено событие. Судебно-медицинские химики используют широкий спектр методов анализа, таких как хроматография, спектрометрия и спектроскопия.
Например, химики разработали систему, которая выходит за рамки идентификации отпечатков пальцев. Этот метод может захватывать молекулы, содержащиеся в отпечатке пальца, включая липиды, белки, генетический материал или даже следовые количества взрывчатых веществ, которые могут быть дополнительно проанализированы. Новый инструмент по существу снимает тайну с определения химического состава отпечатков пальцев на местах событий.

Агрохимия

Агрохимия как неорганическая наука связана с веществами и химическими реакциями, которые участвуют в производстве, защите и использовании сельскохозяйственных культур и скота. Это междисциплинарная область которая опирается на связи со многими другими науками. Сельскохозяйственные химики необходимы в сельском хозяйстве, агентствах по охране окружающей среды, управлениях по контролю за продуктами питания и лекарствами или в частном секторе.

Агрохимия как наука разрабатывает удобрения, инсектициды и гербициды, необходимые для крупномасштабного растениеводства. Ученые занимающиеся этой наукой следят за тем, как используются продукты и как они влияют на окружающую среду. Они также разрабатывают пищевые добавки для повышения продуктивности мясных и молочных стад.
Сельскохозяйственная биотехнология является быстро растущим направлением в науке. Генетически манипулирующие культуры, чтобы быть устойчивыми к гербицидам, используемым для борьбы с сорняками на полях, требуют детального понимания как самих растений, так и химических веществ на молекулярном уровне. Биохимия как наука должна понимать генетику и потребности бизнеса в разработке культур, которые легче транспортировать или которые имеют более длительный срок хранения.

Органическая

Органическая химия специально изучает соединения, содержащие элемент углерод.
Углерод обладает многими уникальными свойствами, которые позволяют ему образовывать сложные химические связи и очень крупные молекулы.
Органическая химия известна как «химия жизни», потому что все молекулы живой ткани, имеют углерод в своем составе.
Органических соединений теоретически может быть бесчисленное множество, а их строение более сложное, чем минеральные (неорганические) вещества.
Ученые, занимающиеся вопросами неорганической химии, разделились на множество самостоятельных наук.

Биохимия

Биохимия-это изучение химических процессов, происходящих внутри живых организмов.

В рамках этих широких категорий находятся бесчисленные области исследований, многие из которых оказывают важное влияние на нашу повседневную жизнь. Химики улучшают многие продукты, начиная с пищи, которую мы едим, и одежды, которую мы носим, и заканчивая материалами, из которых мы строим наши дома. Биохимия помогает защитить нашу окружающую среду и ищет новые источники энергии.

Пищевая

Пищевая наука имеет дело с тремя биологическими компонентами пищи — углеводами, липидами и белками.

Наш организм может синтезировать некоторые аминокислоты, однако восемь из них, незаменимые аминокислоты, должны быть приняты в качестве части нашей пищи. Ученые-пищевики также занимаются неорганическими компонентами продуктов питания, такими как содержание в них воды, минералов, витаминов и ферментов.

Ученые-химики улучшают качество, безопасность, хранение и вкус наших продуктов. Они создают качественные продовольственные изделия и методы анализа пищевых производств. Они также работают в учреждениях по улучшению переработки и контролю за продуктами питания и лекарствами, чтобы проверять пищевые продукты и защищают нас от загрязнения или вредных практик.

Ученые-химики тестируют продукты, чтобы предоставить информацию, используемую для этикеток пищевых продуктов, или определить, как упаковка и хранение влияют на безопасность и качество продуктов питания. Ученые создают пищевые ароматизаторы и работают с химическими веществами, чтобы изменить вкус пищи.

Химики могут также работать над другими способами улучшения сенсорной привлекательности, такими как улучшение цвета, запаха или текстуры.

Химия окружающей среды

Химики-экологи изучают, как химические вещества взаимодействуют с окружающей средой.
Экологическая химия-это междисциплинарная наука, которая включает в себя как аналитическую химию, так и понимание науки об окружающей среде. Химики-экологи должны изучать химические вещества и химические реакции, присутствующие в естественных процессах в почве, воде и воздухе. Отбор проб и анализ показать, не загрязняла ли человеческая деятельность окружающую среду или не вызывала ли она вредных реакций.
Качество воды является важной областью химии окружающей среды. «Чистой» воды в природе не существует, в ней всегда растворены какие-либо минералы или другие вещества. Химики проверяют качество воды в реках, озерах и океанах на такие характеристики, как растворенный кислород, соленость, мутность, взвешенные осадки и водородный показатель РН. Вода, предназначенная для потребления человеком, должна быть свободна от вредных примесей и может быть обработана такими добавками, как фтор и хлор, чтобы повысить ее безопасность.

Физическая химия

Физическая химия как наука изучает общие законы и закономерности, определяющие строение и физикохимические свойства веществ, механизм и динамику их химических превращений при различных природных условиях.

Это активно развивающаяся наука которая решает множество прикладных задач по получению количественных и качественных данных о о свойствах соединений. В этой части развиваются новые направления связанные с пониманием свойств наноразмерных объектов и выяснением влияния биологиче­ски активных сред.

Роль физической химии в понимании фундаментальных. основ химии как науки на современном этапе является определяющей.

Источник

Современная химия

Развитие и современная структура химических знаний. Химический состав Земли и внеземных объектов. Рациональное использование запасов углерода. Процесс переработки нефти, называемый крекингом. Масштабы химической индустрии и перспективы развития химии.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Развитие и современная структура химических знаний

В началеXIX в. английский химик и физик Дж. Дальтон заложил основы химической атомистики. Он впервые ввел понятие «атомный вес», определил атомные массы (веса) ряда элементов и открыл в 1803 г. закон кратных отношений:если два химических элемента образуют друг с другом более одного соединения, то массы одного элемента, приходящиеся на одну и ту же массу другого, относятся как целые числа, обычно небольшие.

В 1811 г. итальянский физик и химик А. Авогадро ввел термин «молекула» и выдвинул молекулярную гипотезу строения вещества. Молекула-микрочастица, образованная из атомов и способная к самостоятельному существованию. Атомно-молекулярные представления утвердились лишь в 60-х годах XIX века. В те годы, а именно в 1861 г., выдающийся русский химик A.M. Бутлеров создал и обосновал теорию химического строения вещества, согласно которой свойства веществ определяются порядком связей атомов в молекулах и их взаимным влиянием.

Одним из фундаментальных законов естествознания является периодический закон химических элементов, открытый в 1869 г. выдающимся русским ученым Д.И.Менделеевым. Современная формулировка этого закона такова:с войства элементов находятся в периодической зависимости от заряда атомных ядер. Согласно периодическому закону Д.И. Менделеев расположил все известные химические элементы в виде периодической системы, широко известной как «таблица Менделеева».Заряд ядра равен атомному (порядковому) номеру элемента в Периодической системе Менделеева.

С конца XIX в. важнейшими задачами химии являются разработка способов управления химическими процессами и синтез химических соединений с новыми свойствами.

По мере развития химии формировались многие ее отрасли: органическая химия, физическая химия, аналитическая химия и др. На стыке химических и других отраслей естествознания появились биохимия, агрохимия, геохимия и т.д. Результаты химических исследований составляют основу многих современных технологий.

Современная химия вышла на уровень молекулярных исследований, который позволил раскрыть механизмы многих процессов в живом организме, синтезировать несуществующие в природе вещества, расшифровать генные механизмы наследственности.

Успехи в развитии современной химии во многом определяются эффективностью управления трансформацией химических веществ, повышению которой способствует внедрение новых экспериментальных методов контроля и анализа сложных молекулярных структур. Химическое превращение начинается со смешивания реагентов и заканчивается образованием конечных продуктов. В большинстве случаев оно включает ряд промежуточных стадий, и для полного понимания механизма реакции нужны сведения о свойствах промежуточных веществ, образующихся на каждой стадии, протекающей, как правило, очень быстро. Если 20-30 лет назад технические средства эксперимента позволяли проследить за промежуточными молекулами со временем жизни около одной миллионной доли секунды, то современные лазерные источники излучения существенно расширили временной диапазон исследований до 10-15 с.

При взаимодействии двух химических соединений образование продуктов реакции определяется статистической вероятностью, зависящей от исходного энергетического состояния, возбуждения и взаимной ориентации молекул при столкновениях, в которых принимают участие молекулы реагирующих соединений. Современная вакуумная техника открывает новые возможности для взаимодействия реагирующих соединений при столкновении молекул. В глубоком вакууме, где длина свободного пробега молекул велика, столкновение молекул может происходить в сравнительно небольшом объеме, составляющем зону перекрытия двух молекулярных пучков реагирующих соединений, в которой возрастает вероятность участия каждой молекулы не более чем в одном столкновении, приводящем к реакции. Это означает, что появилась реальная возможность для изучения тонких процессов и управления химическими превращениями.

Один из способов эффективного управления химическими процессами заключается в повышении селективности (избирательности) вступающих в реакцию химических соединений. Для реализации такого способа необходимо определить реакционную способность соединений для всех видов химической связи и создать при их взаимодействии оптимальную ориентацию молекул с вполне определенными периодической пространственной конфигурацией и структурой.

Высокая эффективность управления химическими процессами достигается при фотохимическом синтезе, основанном на действии электромагнитного излучения, способствующего переходу молекул в возбужденное энергетическое состояние, при котором повышается активность многих химических превращений. При воздействии излучения даже некоторые химически инертные вещества становятся реакционноспособными. В результате фотохимического синтеза получены биологически активные соединения: алкалоид атизин, антибиотики, провитамин D3 и др. Активность фотохимического синтеза в значительной степени зависит от длины волны возбуждающего излучения.

При воспроизведении природных веществ, обладающих определенными свойствами и выполняющих те или иные функции, процесс управления химическим синтезом включает ряд операций:

обнаружение воспроизводимого природного соединения и его химическое выделение;

определение химического состава и структуры;

синтез искусственного вещества с заданными свойствами.

Именно так синтезированы многие искусственные лекарственные вещества: антибиотики, витамины, гормоны, и др.

В управлении химическими процессами большую роль играет катализ, который широко применяется для синтеза огромного разнообразия органических и неорганических соединений.

Хорошо известна реакция между кислородом и водородом, приводящая к образованию воды

Смесь двух объемов газообразного водорода и одного объема кислорода, называемая гремучим газом, способна реагировать со взрывом и выделением большого количества тепла. Однако реакция протекает настолько медленно, что даже после продолжительной выдержки этой смеси вряд ли удастся обнаружить хоть какое-нибудь количество воды. Скорость реакции существенно повышается при нагревании реакционной смеси или при воздействии на нее электромагнитного излучения. Аналогичное действие оказывает и введение катализатора, который помогает преодолеть энергетический барьер, препятствующий началу реакции.

К довольно эффективным катализаторам относятся ионообменные смолы, металлорганические соединения, мембранные катализаторы. Каталитическими свойствами обладают металлы платиновой группы и редкоземельные металлы.

В технологическом процессе некоторые катализаторы позволяют существенно снизить не только температуру, но и давление. Например, синтез метанола с помощью катализатора осуществляется при давлении 50 атм и температуре 260-290 °С, в то время как раньше он производился при давлении до 1000 атм и температуре 300-400 °С.

Катализаторы существенно ускоряют химические реакции. С участием катализатора скорость некоторых реакций увеличивается в 10 млрд. раз. Селективные катализаторы оказывают такое же сильное влияние, но лишь на одну из многих конкурирующих реакций. Стереоселективные катализаторы позволяют не просто контролировать состав конечного продукта, но и способствуют образованию молекул определенной формы и зачастую сильно влияют на физические и биологические свойства продукта.

Каталитические процессы принято классифицировать с учетом их физической и химической природы. Различают несколько основных видов катализа: гетерогенный и гомогенный, электрокатализ, фотокатализ и ферментативный катализ.

В гетерогенном катализе химическая реакция происходит в поверхностных слоях на границе раздела твердого тела и газообразной или жидкой смеси реагентов.

При гомогенном катализе исходные реагенты находятся в одной фазе (газовой или жидкой).

В электрокатализе реакция протекает на поверхности электрода в контакте с раствором и под действием электрического тока. В нем в отличие от гетерогенного катализа возможно управление химическим процессом при изменении силы электрического тока.

При фотокатализе химическая реакция стимулируется энергией поглощенного излучения и может происходить на поверхности твердого тела (в том числе и на поверхности электрода) или в жидком растворе.

2. Химический состав Земли и внеземных объектов

Большой интерес для космохимии представляют метеориты: они дают необходимую информацию об эволюции небесных тел, находящихся на разных стадиях развития. При этом важную роль играет анализ изотопного состава многих металлов и газообразных веществ, найденных в метеоритах. Первые результаты о химическом составе небесных тел получены с помощью спектрального анализа. В химических лабораториях, кроме того, исследовался состав метеоритного вещества. Состав метеоритов оказался единообразным, как если бы они происходили из одного и того же рудника. До сих пор ни в одном метеорите не найден химический элемент, который не встречался бы на Земле! С помощью самых точных методов анализа в метеоритах обнаружены почти все известные на нашей планете химические элементы. Характерная особенность большинства метеоритов заключается в том, что они содержат много чистого железа и очень мало наиболее распространенного на Земле кварца. Вещества, которые указывали бы на существование жизни в космосе, пока не найдены, хотя углерод обнаружен в виде крошечных алмазов, графита и аморфного угля. Относительно недавно появилось сообщение об обнаружении бактериоподобной структуры в метеорите с Марса, что является предметом дальнейшей дискуссии о существовании жизни на этой планете в далеком прошлом.

Наиболее часто встречающиеся каменные метеориты, как и большинство земных пород, состоят в основном из силиката магния. Железные метеориты содержат до 90% железа, 6-20% никеля. Кроме того, метеориты содержат кобальт, медь, хром, фосфор, серу, платину, палладий, серебро, иридий, золото и другие элементы. Встречаются включения газов: водорода, оксида и диоксида углерода.

Прямая геологическая разведка небесных тел началась 21 июля 1969 г., когда человек впервые ступил на поверхность Луны и взял пробы лунного грунта. Результаты анализа показали, что за исключением несколько повышенного содержания тугоплавких соединений титана, циркония, хрома и железа, лунные породы по своему составу очень похожи на земные. Некоторые различия выявились в свойствах металлов. Так, лунное железо ржавеет медленнее, чем земное. В верхнем слое лунного грунта обнаружен удивительный минерал, получивший название реголит, имеющий сравнительно низкую теплопроводность.

Продолжается исследование планет Солнечной системы. С помощью космического зонда, отправленного к Венере, в результате гамма-спектрального анализа установлено, что грунт Венеры по химическому составу соответствует граниту.

Основная масса сырья для химической промышленности добывалась и добывается из поверхностного слоя земной коры. Доступная современным средствам массовой добычи толщина верхнего слоя земной коры не превышает 2 км. Вещество поверхностного слоя состоит в основном из восьми химических элементов:

Среднее содержание химических элементов в земной коре хотя и абсолютно велико, но слишком мало для рентабельной повсеместной добычи ввиду их рассеянности. Рентабельны лишь те месторождения, где сосредоточены существенные запасы тех или иных полезных ископаемых. Они встречаются редко и неравномерно распределены по земному шару. Ни одна страна планете не располагает всеми необходимыми видами природного сырья достаточном количестве. Тем не менее, на территории России находятся многие месторождения наиболее важных видов ценного природного сырья: железных руд, нефти, природного газа, каменного угля и др.

Ограниченность природных ресурсов в богатых месторождениях и возрастающая их потребность уже сегодня приводят к необходимости:

осваивать морские шельфы, и добывать сырье, содержащееся в морской воде;

разрабатывать бедные месторождения;

увеличивать объемы утилизации отходов;

ускорить замену дефицитного сырья.

Весьма перспективен для добычи морской шельф, находящийся на глубине до 200 м. Подводные окраины материков, общая площадь которых чрезвычайно велика, в ближайшем будущем станут основным источником многих видов природного сырья.

Металлы. В недрах Земли содержится сравнительно большое количество металлов, но их доля в соединениях, из которых они извлекаются для промышленной переработки, весьма ограничена. При современных темпах и масштабах добычи, по предварительным оценкам, основные запасы таких металлов, как свинец, медь, золото, цинк, олово, серебро и уран, уже в ближайшие десятилетия могут быть исчерпаны. В то же время железо, марганец, хром, никель, молибден, кобальт и алюминий будут добываться в достаточном количестве даже в середине XXI в.

Самое необходимое, важное и широко потребляемое из всего металлического сырья железо занимает четвертое место по распространенности в земной коре. Его разведанные и используемые мировые запасы составляют примерно 100 млрд. т. Наибольшими запасами железных руд располагают Россия (примерно 40% всех руд), Австралия, Канада, СЩА и Бразилия. В одной только Курской магнитной аномалии сосредоточено около 30 млрд, т железных руд, т.е. почти треть мировых запасов.

Рациональное использование запасов углерода возможно при выполнении следующих условий:

химические технологии должны обеспечить синтез разнообразных

необходимых соединений из любого имеющегося углеродного сырья;

для химической промышленности следует применять огромные запасы повсеместно встречающихся карбонатов;

для энергетики нецелесообразно потреблять углерод, связанный в органические ископаемые соединения.

В действительности же и энергетика, и химическая промышленность интенсивно потребляют горючие ископаемые: уголь, нефть и природный газ. Причем производство углеводородов из нефти и газа экономически гораздо более выгодно, чем из угля. Производительность труда в нефтехимии примерно в 12-16 раз выше, чем в химии карбонатов. Быстрыми темпами растет потребление природного газа. Он используется для производства электроэнергии и бытовых нужд, а также как сырье для промышленного производства ацетилена, формальдегида, метанола, синильной кислоты, водорода и т.д.

На смену нефти и природному газу придет уголь, и лидирующее место займут химические технологии по переработке угля. Уже разработаны способы эффективного производства моторного топлива и других химических продуктов при переработке угля. Запасы угля гораздо больше, чем нефти и природного газа, но все же они ограничены.

Чего же следует ожидать после истощения богатых ресурсов природного газа, нефти и угля? Вероятно, углерод будет извлекаться и из карбонатов, когда их химическое превращение станет энергетически выгодным. Уже наметились пути уменьшения затрат энергии при их переработке. На стадии разработки находится каталитический метод превращения углекислого газа СО2 воздуха в полезные органические соединения без высоких температур и давления. Не следует забывать об углероде, накопленном в биосфере. Растительный мир Земли можно рассматривать как непрерывно работающие химические фабрики, потребляющие энергию Солнца и благодаря фотосинтезу производящие многие органические вещества естественного происхождения. При рациональном потреблении продукции таких фабрик хватит на продолжительный срок.

Основную массу природного органического сырья, потребляемого для производства тепла, электроэнергии и разнообразной химической продукции, составляют горючие вещества: нефть, уголь, природный газ, горючие сланцы, смоляные пески, торф, биомасса и древесина.

Значительная доля нефти расходуется на производство топлива для различных энергоустановок, в том числе и для транспорта.

Добычу нефти осуществляют в три этапа. На первом этапе извлекается 10-30% нефти при естественном давлении из природного резервуара, заполненного сложными образованиями из пористых пород. На втором этапе при закачивании в скважины воды, газа или пара нефть выталкивается на поверхность, что позволяет получить дополнительно до 35 % разведанных запасов. На третьем этапе применяют поверхностно-активные вещества и полимерные растворители для извлечения нефтяных фракций из водной среды.

Процесс переработки нефти, называемый крекингом, начинается с перегонки, при которой различные компоненты нефти разделяются на фракции в соответствии с их температурой кипения. Вначале извлекаются наиболее летучие углеводороды, один из них октан C8H18. По октановому эквиваленту оценивается качество моторного топлива. В процессе переработки удаляются различные примеси, включая серу, и в результате каталитического крекинга производится расщепление больших молекул, при котором образуются соединения с более низкой температурой кипения.

Для переработки нефти используются катализаторы из платины, палладия, родия и иридия. С применением платинового катализатора алканы превращаются в углеводороды с лучшими горючими свойствами и большим октановым числом. Относительно недавно освоены новые каталитические процессы с применением цеолитовых молекулярных сит (алюмосиликатов). В последнее время в добываемой нефти возрастает доля нефти с относительно большой концентрацией примесей серы, хлора, ванадия, никеля и др., затрудняющих процесс катализа. Поэтому технологический цикл переработки нефти необходимо совершенствовать, чтобы производить высокооктановое топливо, продукты сгорания которого не загрязняли бы окружающую среду.

Производство синтез-газа пока экономически невыгодно. Тем не менее, промышленная переработка угля уже достигала крупных масштабов. Так, во время Второй мировой войны в Германии, лишенной доступа к источникам нефти, из угля получено 585 тыс. т углеводородного топлива. Синтез-газ превращался в моторное топливо с помощью кобальтового катализатора. В недалеком прошлом в ЮАР около 40%топлива (1 750 тыс. т в год) производилось из угля с применением железного катализатора.

Природный газ легко транспортируется по трубопроводу. В последние десятилетия его потребление резко возросло. Значительная доля мировых ресурсов природного газа принадлежит России. Его запасы, например в США, несколько превосходят запасы нефти. Во всем мире источники природного газа быстро истощаются и при нынешних темпах использования запасы природного газа иссякнут через 80 лет.

3.Масштабы химической индустрии и перспективы развития химии

Химические технологии и связанное с ними промышленное производство охватывают в основном все важнейшие сферы хозяйственной деятельности человека:

Химическая, текстильная, целлюлозно-бумажная и легкая промышленность, производство стекла и керамики, производство различных материалов, строительство, горное дело, металлургия.

Машино- и приборостроение, электроника и электротехника, средства связи, военное дело, сельское и лесное хозяйство, пищевая промышленность, охрана окружающей среды, здравоохранение, домашнее хозяйство, средства информации.

Повышение производительности труда, экономия материалов;

Улучшение условий труда и быта, рационализация умственного труда;

Здоровье, питание, одежда, отдых;

Жилище, культура, воспитание, образование, охрана окружающей среды, оборона. химический знание крекинг

Приведем несколько примеров внедрения химических технологий. Один из них связан с изготовлением интегральных схем для микроэлектроники с применением химически чистого кремния, которого в природе нет. Однако такой кремний можно получить в результате химического превращения диоксида кремния в виде песка, а это означает, что химические технологии позволяют превратить обычный песок в элементный кремний.

Около десяти лет назад насчитывалось более 1 млн. разновидностей продукции, выпускаемой химической промышленностью. К тому времени общее число известных химических соединений составляло более 8 млн., в том числе примерно 60 тыс. неорганических соединений. Сегодня известно более 18 млн. химических соединений. В последнее время во всех лабораториях нашей планеты ежедневно синтезируется 200-250 новых химических соединений. Все это свидетельствует об огромных масштабах современной химической индустрии.

Перспективы развития химии. В последние десятилетия благодаря открытию новых явлений и эффектов, прежде всего физических, и созданию на их основе высокочувствительных приборов (электронных микроскопов, спектроскопов, масс-спектрометров и др.) появилась реальная возможность проводить экспериментальные химические исследования на современном молекулярном уровне. Такие исследования позволили раскрыть механизм многих процессов в живом организме, синтезировать не существующие в природе вещества с необычными свойствами, установить сложную структуру молекулы ДНК, расшифровать молекулярный генный механизм наследственности и многое другое.

Молекулярный уровень экспериментальных исследований позволяет создавать не только сверхпрочные, сверхпроводящие и другие материалы с новыми свойствами, но и производить операции с фрагментами ДНК, изменяя ее генетический код. Сегодня уже говорят о конструировании устройств из отдельных молекул и создании молекулярного компьютера, обладающего чрезвычайно большими возможностями.

В последние десятилетия бурно развивается химия композиционных материалов (композитов). К настоящему времени синтезировано множество композитов с уникальными свойствами, среди которых можно назвать неметаллические проводники из чередующихся слоев, многослойную керамику для соединения полупроводниковых систем и др. Особый интерес представляют композиты на сверхтонких волокнах. Тонкие волокна толщиной 50-100 нм (тоньше человеческого волоса) существенно изменяют свойства вещества, в котором они равномерно распределены.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Химический взгляд на природу, истоки и современное состояние. Предмет познания химической науки и ее структура. Взаимосвязь химии и физики. Взаимосвязь химии и биологии. Химия изучает качественное многообразие материальных носителей химических явлений.

реферат [99,4 K], добавлен 15.03.2004

Элективный курс «Химия и медицина»: содержание данного курса обучения, перечень тематик, структура и количество часов. Развитие исследований по химии природных веществ. Современная химия и медицина. Примеры решения заданий, объяснение их с позиций химии.

методичка [32,7 K], добавлен 14.03.2011

Происхождение термина «химия». Основные периоды развития химической науки. Типы наивысшего развития алхимии. Период зарождения научной химии. Открытие основных законов химии. Системный подход в химии. Современный период развития химической науки.

реферат [30,3 K], добавлен 11.03.2009

Общие тенденции развития современной химии. Основные направления развития химии в ХХI. Компьютерное моделирование молекул (молекулярный дизайн) и химических реакций. Спиновая химия. Нанохимия. Фемтохимия. Синтез фуллеренов и нанотрубок.

курсовая работа [37,4 K], добавлен 05.06.2005

История открытия периодического закона Д.И. Менделеева, его авторская и современная формулировка. Важнейшие направления развития химии на основе данного закона. Структура системы химических элементов. Строение атома, основные положения его ядерной модели.

презентация [3,1 M], добавлен 02.02.2014

Источник