Лекция 10. Современная химия: экономический и социальный аспекты

Цель: обобщение представлений о масштабах современного химического производства

Вопросы:

1. Масштабы современного химического производства.

2. Проблемы сырьевых ресурсов и химия.

3. Химические процессы и материалы (традиционные материалы – дерево, стекло, керамика; применение металлов и сплавов, силикатных материалов, полимеров, биологически активных веществ).

4. Материалы для создания носителей информации (композиты, оптические материалы) Химия и нанотехнологии.

5. Химико-энергетические процессы в природе и технике (альтернативные виды топлива, «зеленая химия»).

Блок базовых понятий:

1. Масштабы современного химического производства

Начиная с середины XX века, достижения химической науки стали активно внедряться в промышленное производство и формирование экономики. Возникли химические технологии, на основе которых строились промышленные комплексы или отдельные предприятия.

Широкое развитие получило явление химизации всех отраслей экономики. Химизация понимается как совершенствование механических производственных процессов на основе химических явлений. Это привело к удешевлению производимой продукции и расширению ее ассортимента, получению огромного числа новых материалов и синтетического сырья.

Химизация промышленного производства имеет ряд направлений: использование химических процессов в большинстве производственных отраслей; использование синтетических материалов в качестве основного сырья; развитие производства минеральных удобрений; использование новых химических материалов в легкой промышленности, энергетике, строительстве, медицине, сельском хозяйстве, пищевой промышленности.

Структура отраслей экономики развитых стран в настоящее время включает целый ряд производств, в основе которых лежат химические технологии или их элементы.

Энергетика использует следующие химические технологии: электролиз, плазмолиз, газификация твердого топлива, преобразование солнечной энергии. Строительство – производство стекла, цемента, лаков и красок, эффективных материалов с заданными свойствами. Электроника – легирование материалов, эпитаксия материалов, получение полупроводниковых и иных материалов. Металлургия – прямое восстановление металлов, получение кокса. Нефтеперерабатывающая промышленность – производство различных видов топлива, получение полимеров и других материалов. Сельское хозяйство – минеральные удобрения, кормовой синтетический белок, фунгициды, инсектициды. Легкая промышленность – синтетический каучук, синтетические волокна и ткани, бумага, красители, парфюмерия. Пищевая промышленность – сиропы, эссенции, пищевые добавки, красители, ингибиторы, спирты, шоколад, сахар, белки. Медицина – лекарственные препараты, вата, антисептики. Автотранспорт – топливо, авторезина, смазочные материалы. Существует химическая отрасль промышленности, в которой формируется искусственная сырьевая база для дальнейшего экономического производства.

Можно утверждать, что в начале XXI века химии принадлежит важнейшая роль в обеспечении ведущих отраслей экономики сырьем и энергоресурсами, а также конструкционными материалами. Сложность современного производства требует соответствующего оборудования и материалов, которые обладают повышенными механическими и химическими свойствами, создание которых возможно только на основе новейших достижений химической науки.

Все конструкционные материалы подразделяют на металлические, неметаллические и композиционные.

Металлические материалы имеют продолжительную историю использования. Объемы производства различных металлов в мире постоянно увеличиваются, что требует совершенствования химических технологий их получения и защиты от коррозии. Все чаще используют металлы не в чистом виде, а в виде сплавов, свойства, создание которых сопряжено с глубоким пониманием химической природы веществ и их соединений. Первостепенную роль играют сплавы на основе железа: сталь –сплав, содержащий не более 2% углерода; чугун – сплав железа, в котором углерода более 2%.

Неметаллические конструкционные материалы в свою очередь можно подразделить на неорганические и органические.

В качестве неорганических конструкционных материалов используют керамику, фарфор, стекло, цемент, графит и др. Кроме искусственных неорганических материалом человек продолжает использовать природные материалы - гранит, мрамор, известняк, песчаник.

Органические материалы также разделяются на природные и синтетические. Культура человеческого общества построена на использовании широкого круга натуральных органических материалов – кожи, меха, хлопка, льна, шелка, древесины, каучука и др. Появление синтетических материалов обусловлено ростом производительных сил человеческого общества и экономическими принципами производства. Количество наименований искусственных материалов превышает тысячи и непрерывно возрастает.

Значительную роль играют среди искусственных материалов композиты, состоящие из пластичной основы в виде матрицы, наполнение которой определяется потребностями и интересами человека. В качестве матриц можно использовать металлы и их сплавы, полимеры, керамику. Наличие значительного потенциала в конструировании материалов с заданными свойствами позволяет говорить о том, что человечество способно найти верные пути своего развития в условиях ограниченных естественных ресурсов.

Химизация производства и повседневной жизни человека позволила решить целый ряд экономических и социальных проблем, связанных с наращиванием промышленного потенциала, энергетической и продовольственной безопасности. Однако явление химизации в глобальных масштабах привело к возникновению чрезвычайно важных проблем, связанных с сохранением равновесия природы в условиях активной человеческой деятельности. Отдельной проблемой становиться сохранение здоровья человека в ухудшающейся экологической обстановке. Учитывая специфику химических технологий и сопутствующих им явлений, необходимо отметить, что под их влиянием оказалась и атмосфера, и водные ресурсы, и почвы. Химически активные вещества способны проникать в живые организмы и оказывать негативные воздействия.

Используя химическую науку в интересах создания благоприятных условий существования, человечество поставило себя в зависимость от результатов химизации производства в плане выживания. Это усложняет отношение науки и политики, общества и экономики. Таким образом, роль химии в развитии современного общества и его экономической системы необходимо рассматривать исходя из сложности взаимоотношений природы и социума, которые в рамках техногенной цивилизации видятся совершенно иными, чем в условиях традиционного существования человека.