Роль хімії в житті суспільства

План

1. Значення хімії у створенні нових матеріалів.

2. Значення хімії у розв’язанні сировинної та енергетичної проблеми.

3. Хімія та екологія.

1. Значення хімії у створенні нових матеріалів.

Для здійснення кожного хіміко-технологічного процесу потрібна апаратура, виготовлена з таких матеріалів, які здатні опиратися різним агресивним впливам, у тім числі хімічним, механічним, термічним, електричним, часом і радіаційним та біологічним.

Хімія робить суттєвий внесок у створення різноманітних матеріалів: металічних і неметалічних. Серед металічних ма­теріалів найчастіше використовуються сплави на основі залі­за— чавун і сталь, на основі міді — латунь і бронза, на основі алюмінію, магнію, нікелю, ніобію, титану, танталу, цирконію та інших металів. З металічних сплавів ви­готовляються теплообмінники, ємкості, мішалки, трубопрово­ди, контактні апарати, колони та інші апарати.

Для поліпшення якості металічних матеріалів використо­вують порошкову металургію. Вона включає процеси вироб­ництва металічних порошків і спікання з них виробів. Сучасна порошкова металургія займається, по-перше, створенням ма­теріалів і виробів з такими характеристиками (склад, струк­тура, властивості), яких досі неможливо досягти відомими ме­тодами плавки; по-друге, виготовленням традиційних мате­ріалів і виробів, але за вигідніших техніко-економічних показ­ників виробництва.

Серед неметалічних матеріалів важливого значення набули полімери на основі фенолформальдегідних смол, полівініл­хлориду, поліетилену і фторопластів. Ці матеріали, на відміну від металічних, виявляють високу стійкість до агресивних середовищ, мають низьку густину, високу тривкість до стирання, добрі діелектричні й теплоізоляційні властивості Окрім цього, важливе значення мають каучуки та різні мате­ріали на їх основі — бутилкаучук, фторкаучук, силіконові каучуки тощо.

До групи неметалічних матеріалів належать і такі тради­ційні матеріали, як кераміка, порцеляна, фаянс, скло, цемент бетон, графіт, які знаходять дедалі нове і нове використання.

Багатьма своїми властивостями — міцністю, ударною в'язкістю, міцністю від утоми тощо — композити значно пе­ревищують традиційні матеріали, завдяки чому потреби су­спільства в них і взагалі у нових матеріалах безперервно зростають. На виготовлення композитів витрачають великі кошти, цим пояснюється той факт, що головними спожива­чами композитів поки що є авіаційна і космічна промисло­вості.

2. Значення хімії у розв’язанні сировинної та енергетичної проблеми.

Сировина— невід'ємний елемент будь-якого виробничого процесу, в тім числі й хіміко-технологічного. Природа, що нас оточує, здається, є невичерпною коморою, з якої промисловість бере сировину. У міру розвитку науки і техніки дедалі більше нових корисних копалин використовується для добування продуктів виробництва, з'являються нові види сировини, розширюється сировинна база промисловості.

Невідповідність між запасами і споживанням деяких видів сировини висуває проблему її бережливого й раціонального використання. У зв'язку з цим хіміки ставлять перед собою такі найголовніші завдання:

1) розвідування й застосування дешевої сировини, нових видів альтернативних сировинних матеріалів;

2) комплексне використання сировини;

3) розробка нових ефективних методів рециркуляції, тобто багаторазового використання різних видів сировини, напри­клад металів;

4) використання відходів як сировини.

Останнім часом хіміки намагаються застосовувати місцеву сировину. Це вигідно, оскільки не вимагає витрат на далекі перевезення.

Історія розвитку хімічної промисловості знає чимало при­кладів, коли та чи інша речовина з пустої породи або відходів виробництва перетворювалася на цінну сировину. Наприклад, хлорид калію КСl наприкінці минулого сторіччя був пустою породою під час добування кухонної солі з сильвініту. Тепер сильвініт переробляють з метою вилучення з нього хлориду калію КС1 для виробництва цінних мінераль­них добрив, а хлорид натрію NаСl перетворився на відходи.

Хімія має велике значення і в розробці способів переведен­ня речовин, що прореагували, у початковий стан для їх повтор­ного використання.

Невичерпним джерелом сировини є промислові й побутові відходи. Вони отруюють водойми, заражують ґрунт і повітря, захаращують території. Завдання хіміків полягає у знешко­дженні відходів. Для цього будують спеціальні очисні спо­руди.

Забезпеченість енергією є найважливішою умовою соці­ально-економічного розвитку будь-якої країни, її промисло­вості, транспорту, сільського господарства, сфер культури і побуту.

Особливо багато енергії споживає хімічна промисловість. Енергія витрачається на здійснення ендотермічних процесів, на транспортування матеріалів, кришіння та здрібнення твер­дих речовин, фільтрування, стиснення газів тощо. Значних затрат енергії потребують виробництва карбіду кальцію, фос­фору, аміаку, поліетилену, ізопрену, стиролу тощо. Хімічні ви­робництва разом із нафтохімічними є найенергоємнішими га­лузями індустрії.

Джерелами енергії найчастіше є традиційні невідновні при­родні ресурси — вугілля, нафта, природний газ, торф, сланці.

У різних країнах енергетичну проблему розв'язують по-різ­ному, проте всюди в її розв'язання значний внесок робить хімія. Розроблено хімічні методи вилучення в'язкої нафти (містить високомолекулярні вуглеводні), значна частина якої зали­шається у підземних коморах. Для збільшення виходу нафти у воду, яку закачують у пласт, додають поверхнево-активні ре­човини, їхні молекули розміщуються на межі нафта — вода, що збільшує рухливість нафти.

Дуже перспективною видається воднева енергетика, що ґрунтується на спалюванні водню, під час якого шкідливі ви­киди не виникають. Проте для її розвитку потрібно розв'язати низку завдань, поєднаних зі зниженням собівартості водню, створенням надійних засобів його зберігання та транспорту­вання тощо. Якщо ці завдання будуть розв'язані, водень буде широко використовуватися в авіації, водному і наземному транспорті, промисловому і сільськогосподарському вироб­ництвах.

Невичерпні можливості містить ядерна енергетика, її роз­виток для виробництва електроенергії та теплоти дає змогу вивільнити значну кількість органічного палива. Тут перед міміками стоїть завдання створити комплексні технологічні системи покриття енергетичних витрат, що відбуваються під час здійснення ендотермічних реакцій, за допомогою ядерної енергій.

Для виготовлення сонячних батарей головним напівпровідниковим матеріалом є силіцій та сполуки силіцію. Нині хіміки працюють над розробкою нових матеріалів-перетворювачів енергії. Це можуть бути різні системи солей як накопичувачі енергії. Подальші успіхи геліоенергетики залежать від тих матеріалів, які запропонують хіміки для перетворення енергії.

3. Хімія та екологія.

У живій і неживій природі відбуваються різні фізичні, хі­мічні та біологічні процеси, які у більшості випадків взаємо­зв'язані й перебувають у нестійкій рівновазі; спостерігається так званий колообіг хімічних елементів і речовин, наприклад кисню, води, оксиду карбону (ІV).

Діяльність людини внесла зміни у природний колообіг еле­ментів і речовин. У XX ст. у зв'язку з науково-технічним про­гресом особливо посилився вплив людини на природу, що спричинило різні негативні зміни у навколишньому середо­вищі: отруєння і забруднення прісної води, забруднення Світо­вого океану і земної атмосфери, спустошення надр, винищення тварин і птахів аж до зникнення багатьох біологічних видів тощо. У зв'язку з цим особливого значення набуває екологія як наукова основа раціонального природокористування та охоро­ни живих організмів, серед них і людини.

Екологія — це наука про відношення організ­мів між собою та з довкіллям.

У побуті існує думка, що головну шкоду навколишньому середовищу завдає хімія, хімічні виробництва. Це не зовсім так. Головними забрудниками є теплоелектростанції, кольоро­ва металургія, транспорт. Наприклад, в атмосферу щорічно викидається 100 млн т оксиду сульфуру (ІV) SO2. Більше поло­вини цієї кількості припадає на частку теплоелектростанцій, четверта частина — на частку кольорової металургії і лише кілька відсотків — на частку чорної металургії та основної хімічної промисловості. Те саме можна сказати про викиди оксидів нітрогену та оксиду карбону (ІV), про тверді пилові викиди і канцерогенні мікроелементи.

Хімічна промисловість разом із нафтохімічною насправді відповідальна за появу в атмосфері аміаку, сірководню, хлори­дів і фторидів, формальдегіду, нафталіну, стиролу, толуолу, метанолу, нітратної, фосфатної, ацетатної і синільної кислот. Тепер у хімічній промисловості використовують різні фільтри, пилогазовловлювачі, які значно зменшують викидання Шкідливих речовин в атмосферу. Уловлюють і оксид силь фуру (ІV) SO2, який уходить до складу випального газу, а потім спрямовують його для добування сульфатної кислоти. На жаль, оксид сульфуру (ІV) ТЕЦ поки що не вловлюється. По­руч із ТЕЦ нагромаджуються величезні кількості попелу і шла­ків, які займають великі земельні площі. Хіміки розробили методи їх утилізації, наприклад виготовляють будівельні мате­ріали — цемент, цеглу, плитки.

Синтетичні полімери на відміну від природних не розкла­даються ферментами і залишаються в природі. Коли ж їх після використання спалюють, то тим самим лише збільшують за­бруднення повітря. Перед хіміками стоїть завдання розробки способів утилізації синтетичних матеріалів і створення нових полімерів, які б розкладалися в природі.

Дуже гостро стоїть питання про раціональне використання води і неприпустимість забруднення водойм. При цьому вра­ховується, що прісна вода становить тільки близько 2,5% від загальної кількості води на Землі. Кардинальне розв'язання проблеми полягає у створенні замкнених (безстічних) техно­логічних систем, коли використана вода очищується і знову повертається у виробництво.

Для України, де розвиток виробництва й урбанізація знач­но розширили витрачання води, це особливо важливо. Загаль­ний обсяг водоспоживання з урахуванням втрат в Україні досяг 30 км3 на рік, що становить 60% усього стоку її річок. Уже зараз відчувається нестача води у Донбасі, Криворіжжі, Приазов'ї, Криму.

Нині в Україні багато зроблено щодо захисту вод від за­бруднень. На багатьох заводах зведено очисні споруди, нейтралізатори, ставки-відстійники з повторним ви­користанням води, установки біохімічного очищення промислових стоків (Криворізький коксохімічний завод).

Конституція України встановлює, що в інтересах ниніш­нього і майбутнього поколінь в Україні вживаються необхідні заходи для охорони і науково обґрунтованого раціонального використання землі, її надр, природних ресурсів з метою по­ліпшення навколишнього середовища, в якому живе людина. Екологічні проблеми, породжені сучасним суспільним роз­витком, спричинили в усьому світі суспільно-політичний рух проти забруднення довкілля та інших негативних наслідків науково-технічного прогресу. В Україні у цьому плані діє Партія зелених.