Химия – наука, без которой уже немыслим современный мир. Химия необходима для производства синтетической одежды, для производства бытовой химии, пищевых добавок для современных продуктов. Синтетические материалы стали для нас привычными. Не встретишь уже дома без полиэтиленовых пакетов, без пластиковых чашек или линолеума. Даже водопроводную воду хлорируют в целью дезинфекции.
Без химии и химических реакций невозможно представить ни черную, ни цветную металлургию , а также тяжелое машиностроение. Без химического процесса вулканизации не произвести даже самую простую резину.
Знания химии помогают человеку ориентироваться в домашнем хозяйстве. Мы давно привыкли стирать стиральными гелями, умываться пенкой для умывания, мыть руки с мылом, протирать зеркала и чистить ковры специальными химическими средствами.
Без химических знаний не произвести даже простого аспирина, даже простого пузырька с йодом. Вся фармацевтическая промышленность мира основана на химических реакциях и на синтезировании химических веществ.
На знании химии, физики и биологии базируется вся современная медицина. Сложно себе представить врача, который не знал бы, что рахит возникает при недостатке витамина Д, хрупкость костей – при недостатке кальция в организме, и что родство ребенка и его родителей можно установить с помощью химического теста ДНК.
Сегодня все чаще стали говорить уже о том, что химические средства существуют в нашем быту в избытке. Пенообразователи – в бутылке с пивом, консерванты – в печенье и в пакетах с молоком, стабилизаторы – в напитках, усилители вкуса – даже в обычной колбасе, остатки моющих средств и порошков – на выстиранной одежде, на теле человека и на посуде. Чрезмерное увлечение химическими продуктами не полезно, а очень вредно и зачастую опасно для человека. Следует всегда помнить об этом!
Значение химии в жизни человека трудно переоценить. Приведём фундаментальные области, в которых химия оказывает своё созидательное воздействие на жизнь людей.
1. Возникновение и развитие жизни человека не возможно без химии. Именно химические процессы, многие тайны которых учёные ещё не раскрыли, ответственны за тот гигантский переход от неживой материи к простейшим одноклеточным, и далее к вершине современного эволюционного процесса - человеку.
2. Большинство материальных потребностей, возникающих в жизни человека, обслуживается природной химией или получает удовлетворение в результате использования в производстве химических процессов.
3. Даже возвышенные и гуманистические устремления людей в своей основе опираются на химию человеческого организма, и, в частности, сильно зависят от химических процессов в мозге человека.
Конечно же, всё богатство и разнообразие жизни нельзя свести только к химии. Но наряду с физикой и психологией, химия как наука, представляет собой определяющий фактор развития человеческой цивилизации.
Химия жизни
Насколько сейчас известно, наша планета образовалась приблизительно 4.6 миллиарда лет назад, а простейшие ферментирующие одноклеточные формы жизни существуют 3.5 миллиарда лет. Уже 3.1 миллиарда лет они могли бы использовать фотосинтез, но геологические данные об окислительном состоянии осадочных отложений железа указывают, что атмосфера Земли приобрела окислительный характер лишь 1.8-1.4 миллиарда лет назад. Многоклеточные формы жизни, которые, по-видимому, зависели от изобилия энергии, возможного только при дыхании кислородом, появились На Земле приблизительно от миллиарда до 700 миллионов лет назад, и именно в то время наметился путь дальнейшей эволюции высших организмов. Наиболее революционным шагом, после зарождения самой жизни, было использование внеземного источника энергии, Солнца. В конечном итоге, именно это превратило жалкие ростки жизни, которые использовали случайно встречающиеся природные молекулы с большой свободной энергией, в огромную силу, способную преобразовать поверхность планеты и даже выйти за её пределы.
В настоящее время учёные придерживаются точки зрения, что зарождение жизни на Земле происходило в восстановительной атмосфере, которая состояла из аммиака, метана, воды и диоксида углерода, но не содержала свободного кислорода.
Первые живые организмы получали энергию, разлагая молекулы небиологического происхождения с большой свободной энергией на меньшие молекулы без их окисления. Предполагается, что на ранней стадии существования Земли она имела восстановительную атмосферу, состоящую из таких газов как водород, метан, вода, аммиак и сероводород, но содержащую очень мало свободного кислорода или вообще его не имевшего. Свободный кислород разрушал бы органические соединения быстрее, чем они могли синтезироваться в результате естественно протекающих процессов (под воздействием электрического разряда, ультрафиолетового излучения, теплоты или естественной радиоактивности). В этих восстановительных условиях органические молекулы, которые образовались небиологическими способами, не могли разрушаться в результате окисления, как это происходит в наше время, а продолжали накапливаться в течении тысячелетий, до тех пор, пока, наконец, не появились компактные локализованные образования из химических веществ, которые можно уже считать живыми организмами.
Появившиеся живые организмы могли поддерживать существование за счёт разрушения естественно образующихся органических соединений, поглощая их энергию. Но если бы это был единственный источник энергии, то жизнь на нашей планете была бы крайне ограниченной. К счастью, около 3 миллиардов лет назад появились важные соединения металлов с порфиринами, и это открыло путь к использованию совершенно нового источника энергии – солнечного света. Первым шагом, который поднял жизнь на Земле над ролью простого потребителя органических соединений, было включение в неё процессов координационной химии.
По-видимому, перестройка явилась побочным следствием появления нового способа запасания энергии – фотосинтеза*, – который давал его обладателям огромное преимущество над простыми ферментативными поглотителями энергии. Организмы, в которых развилось это новое свойство, могли использовать энергию солнечного света для синтеза своих собственных энергоёмких молекул и уже не зависеть от того, что находится среди их окружения. Они стали предшественниками всех зелёных растений.
Сегодня все живые организмы можно подразделить на две категории: те, которые способны изготовлять свою собственную пищу при помощи солнечного света, и те, которые не имеют такой возможности. Скорее всего, и родственные ей бактерии сегодня являются живыми ископаемыми, потомками тех древних способных к ферментации анаэробов, которые отступили в редкие анаэробные области мира, когда атмосфера в целом накопила большие количества свободного кислорода и приобрела окислительный характер. Поскольку организмы второй категории существуют за счёт поедаемых ими организмов первой категории, накопление энергии посредством фотосинтеза является источником движущей силы для всего живущего на Земле.
Общая реакция фотосинтеза в зелёных растениях обратна реакции сгорания глюкозы и проходит с поглощением значительного количества энергии.
6 CO2 + 6 H2 O --> C6 H12 O6 + 6 O2
Вода расщепляется на элементы, что создаёт источник атомов водорода для восстановления углекислого газа в глюкозу, а нежелательный газообразный кислород выделяется в атмосферу. Энергия, необходимая для осуществления этого в высшей степени несамопроизвольного процесса, обеспечивается солнечным светом. В наиболее древних формах бактериального фотосинтеза в качестве источника восстановительного водорода использовалась не вода, а сероводород, органические вещества или сам газообразный водород, но лёгкая доступность воды сделала этот источник наиболее удобным, и в настоящее время он используется всеми водорослями и зелёными растениями. Простейшими организмами, в которых осуществляется фотосинтез с высвобождением кислорода, являются сине-зелёные водоросли. Их правильнее обозначать современным названием цианобактерии, поскольку это, в самом деле бактерии, научившиеся добывать собственную пищу из углекислого газа, воды и солнечного света.
К сожалению, фотосинтез приводит к высвобождению опасного побочного продукта, кислорода. Кислород был не только бесполезен для ранних организмов, он конкурировал с ними, окисляя естественно образующиеся органические соединения прежде, чем они могли быть окислены в процессе метаболизма этими организмами. Кислород представлял собой гораздо более эффективный «пожиратель» энергоёмких соединений, чем живая материя. Ещё хуже было то, что слой озона, который постепенно образовывался из кислорода в верхней части атмосферы, преграждал доступ ультрафиолетовому излучению Солнца и ещё более замедлял естественный синтез органических соединений. Со всех современных точек зрения, появление свободного кислорода в атмосфере представляло собой угрозу для жизни.
Но, как часто случается, жизнь сумела обойти это препятствие и даже обратила его в преимущество. Отходами жизнедеятельности первичных простейших организмов были такие соединения, как молочная кислота и этанол. Эти вещества намного менее энергоёмки по сравнению с сахарами, но они способны высвобождать большое количество энергии, если полностью окисляются до СО2 и Н2 О. В результате эволюции возникли живые организмы, способные «фиксировать» опасный кислород в виде Н2 О и СО2, а взамен получать энергию сгорания того, что прежде было их отходами. Преимущества сжигания пищи с помощью кислорода оказались столь велики, что подавляющее большинство форм жизни – растения и животные – пользуются в настоящее время кислородным дыханием.
Когда появились новые источники энергии, возникла новая проблема, связанная уже не с получением пищи или кислорода, а с транспортировкой кислорода в надлежащее место организма. Малые организмы могли обходиться простой диффузией газов через содержащиеся в них жидкости, но этого недостаточно для многоклеточных существ. Так перед эволюцией возникла очередная преграда.
Выход из тупика в третий раз оказался возможен благодаря процессам координационной химии. Появились такие молекулы, состоящие из железа, порфирина и белка, в которых железо могло связывать молекулу кислорода, не окисляясь при этом. Кислород просто переносится в различные участки организма, чтобы высвободиться при надлежащих условиях – кислотности и недостатке кислорода. Одна из таких молекул, гемоглобин, переносит О2 в крови, а другая, миоглобин, получает и запасает (хранит) кислород в мышечных тканях до тех пор, пока он не понадобится в химических процессах. В результате появления миоглобина и гемоглобина были сняты ограничения на размеры живых организмов. Это привело к появлению разнообразных многоклеточных, и, в конечном итоге, человека.
* Фотосинтез – это процесс преобразования энергии света в энергию химической связи получающихся веществ.
** Метаболизм – расщепление богатых энергией веществ и извлечение их энергии.
Химия как зеркало жизни человека.
Оглянитесь вокруг, и Вы увидите, что жизнь современного человека невозможна без химии. Мы используем химию при производстве пищевых продуктов. Мы передвигаемся на автомобилях, металл, резина и пластик которых сделаны с использованием химических процессов. Мы используем духи, туалетную воду, мыло и дезодоранты, производство которых немыслимо без химии. Есть даже мнение, что самое возвышенное чувство человека, любовь, это набор определённых химических реакций в организме.
Такой подход к рассмотрению роли химии в жизни человека, является, на мой взгляд, упрощённым, и я предлагаю Вам его углубить и расширить, перейдя в совершенно новую плоскость оценки химии и её влияния на человеческое общество.
Относительно недавно человек понял, что сознательное подражание природе в технике может дать великолепный результат. Скопировав крыло птицы, мы создали самолёт. Рассмотрев способ передвижения червя, получили гусеницы трактора. Внимательнее приглядевшись к движениям кожи дельфинов и акул, смогли значительно увеличить скорость торпеды, при её движении в воде. Таких примеров можно привести ещё много, а ещё больше их станет, если мы чаще будем применять этот подход.
А что же химия? Неужели она, являясь на самом деле более «тонкой» и глубокой наукой, по сравнению с механикой макрообъектов, не даст нам никаких намёков и подсказок, рассмотрев которые, человек сделал бы очередной шаг в своём развитии. Оказывается, такие подсказки есть, просто их никто ещё не пытался найти и использовать. И оказалось, что эти подсказки касаются более высокой области, чем даваемые механикой.
Мир людей богат и разнообразен, но всё же поведение каждого человека в отдельности, и устойчивых человеческих групп или общностей, можно свести к определённому набору качеств. И здесь мы можем провести аналогию между атомом и человеком. Действительно, хотя количество различных атомов и ограничено, они могут располагаться в молекулах совершенно различными способами и на самом деле взаимодействовать по-разному, в зависимости от того, с чем приходится вступать в реакцию. Таков и человек.
Теперь дадим сравнение свойств атома (с точки зрения химии) и человека (с точки зрения человеческих взаимоотношений).
Самыми активными являются атомы щелочных металлов. Их отталкивающая защита из электронов мала и слаба, но зато они могут взаимодействовать практически со всеми химическими элементами. Человек такого типа, тоже может прекрасно общаться и уживаться с другими людьми. Но он потеряет при этом свою индивидуальность. Ведь и щелочные металлы не встречаются в чистом виде в природе, а находятся только в виде соединений.
С другой стороны инертные газа создают вокруг себя непреодолимый барьер из восьми электронов, и надо создать особые условия, чтобы заставить их вступить в реакцию. Так и люди. Отгораживаясь от всего мира, человек или общество, теряет способность к изменениям и к развитию, потому что взаимодействие – это взаимное действие. В его процессе изменяются обе стороны.
И наконец, идеал мира химических элементов – углерод. В этом элементе гармонично сочетаются защищённость (4 электрона) и открытость (4 вакансии). Причём распределение электронов может достаточно легко изменяться, не требуя больших энергетических затрат. Углерод способен образовать двойные и тройные связи, взаимодействуя с себе подобными.
В поисках идеала человека мы должны использовать эту информацию. Проявляя в своём поведении разумный компромисс между отстаиванием своих интересов (защита) и учётом мнения оппонента, изменяя слегка свои подходы к решению проблем, как атом углерода в процессе реакций изменяет расположение своих электронов и вакансий, мы продвинемся в деле получения результатов значительно дальше, чем, если бы сохраняли свою позицию неизменной.
С учётом того, что такой подход может быть применён большим количеством людей, то они, как одинаковые атомы углерода, смогут образовать прочные (двойные и тройные) связи. Тоже самое можно сказать и в отношении человеческих общностей (небольших групп, общественных объединений и целых государств).
Развивая эту мысль можно предположить, что наиболее перспективным путём развития человечества является направление, при котором в обществе будет существовать большое разнообразие взглядов и мнений, будет разрешено законом значительное количество способов действия, но большинство людей будет обладать универсальностью, способностью понимать других людей и взаимодействовать с ними, схожей с универсальность атома углерода. При таких условиях жизнь общества будет гармоничной и стабильной.
Пример водорода, в этом вопросе также очень показателен. Сократите сферу своего влияния (или уменьшите область своих запросов) и Вы, подобно атому водорода, сможете взаимодействовать и объединяться со значительно большим числом людей (элементов).
Итак, резюмируя всё выше сказанное, отметим, что химия в жизни человека может стать путеводной звездой для гармоничного развития всего человеческого общества.
Прикладные вопросы влияния химии на развитие жизни человека.
В предыдущей главе мы осветили философский подход к оценке химии в жизни человека. Это был, так сказать общий взгляд. Здесь же мы рассмотрим роль химии и её влияние на жизнь человека с позиций стратегии.
Если принять за главную цель существования человеческой цивилизации её гармоничное и всестороннее развитие, особенно в интеллектуальных вопросах, то встаёт вопрос, что на этом пути может сделать химия. Изучая поведение людей и особенно влияние на их поведение того, чем они питаются, можно сделать однозначное заключение. В натуральной здоровой пище содержатся вещества, которые могут не только повысить физическую отдачу организма, но и стимулировать его мозговую деятельность. Поэтому, применяя такую пищу в нужное время в нужных количествах, мы могли бы ускорить развитие человеческой цивилизации, не затрачивая на это больше ресурсов, чем сейчас. Такой подход является новой социальной инновацией, а, следовательно, роль химии в жизни человека возрастёт еще больше.
Необходимо провести крупномасштабные научные исследования в этой области и применить их результаты в повседневной жизни. Ведь даже такое социальное зло, как алкоголизм можно победить, грамотно используя «пищевой вопрос» в отношении страдающих этим недугом людей.
Скажу даже больше. Применение такого подхода в вопросах питания, находящихся в заключении людей, однозначно способно снизить уровень рецидива преступлений.
Этот же метод можно применить и к планированию рождаемости.
Конечно, в каждой из предложенных областей, мы не должны посягать на свободу выбора человека. Но учитывая, что - мы то, что мы едим – применение вышеупомянутых стратегий является вполне обоснованной альтернативой современным способам.
А теперь о самой, на мой взгляд, решающей старатегии, которую необходимо внедрить. Эта страница является частью сайта посвящённого общей теории взаимодействий, новой альтернативной теории. Химические процессы, да и само строение атомов, в этой теории показаны простым человеческим языком и с применением анимации, сравните это взгляды с теми, которые Вы встречали в учебниках. И сделайте совй выбор. Возможно, он будет не в пользу общей теории взаимодействий, но одно можно сказать точно. Химия предстанет перед Вами как интересная, без разрывов и несоответствий во взглядах, без необоснованных постулатов, наука, в которой нет границ для творчества. Вы можете используя общую теорию взаимодействий понять многие, очень туманно объяснённые вопросы. Причём описания, сделанные мною Вам даже не придётся запоминать, они сами зафиксируются в вашей памяти, потому что просты и непротиворечивы. Правда сдавать на экзамене Вам придётся нечто другое.
Значение химии в жизни человека трудно переоценить. Приведём фундаментальные области, в которых химия оказывает своё созидательное воздействие на жизнь людей.
1. Возникновение и развитие жизни человека не возможно без химии. Именно химические процессы, многие тайны которых учёные ещё не раскрыли, ответственны за тот гигантский переход от неживой материи к простейшим одноклеточным, и далее к вершине современного эволюционного процесса - человеку.
2. Большинство материальных потребностей, возникающих в жизни человека, обслуживается природной химией или получает удовлетворение в результате использования в производстве химических процессов.
3. Даже возвышенные и гуманистические устремления людей в своей основе опираются на химию человеческого организма, и, в частности, сильно зависят от химических процессов в мозге человека.
Конечно же, всё богатство и разнообразие жизни нельзя свести только к химии. Но наряду с физикой и психологией, химия как наука, представляет собой определяющий фактор развития человеческой цивилизации.
Химия жизни
Насколько сейчас известно, наша планета образовалась приблизительно 4.6 миллиарда лет назад, а простейшие ферментирующие одноклеточные формы жизни существуют 3.5 миллиарда лет. Уже 3.1 миллиарда лет они могли бы использовать фотосинтез, но геологические данные об окислительном состоянии осадочных отложений железа указывают, что атмосфера Земли приобрела окислительный характер лишь 1.8-1.4 миллиарда лет назад. Многоклеточные формы жизни, которые, по-видимому, зависели от изобилия энергии, возможного только при дыхании кислородом, появились На Земле приблизительно от миллиарда до 700 миллионов лет назад, и именно в то время наметился путь дальнейшей эволюции высших организмов. Наиболее революционным шагом, после зарождения самой жизни, было использование внеземного источника энергии, Солнца. В конечном итоге, именно это превратило жалкие ростки жизни, которые использовали случайно встречающиеся природные молекулы с большой свободной энергией, в огромную силу, способную преобразовать поверхность планеты и даже выйти за её пределы.
В настоящее время учёные придерживаются точки зрения, что зарождение жизни на Земле происходило в восстановительной атмосфере, которая состояла из аммиака, метана, воды и диоксида углерода, но не содержала свободного кислорода.
Первые живые организмы получали энергию, разлагая молекулы небиологического происхождения с большой свободной энергией на меньшие молекулы без их окисления. Предполагается, что на ранней стадии существования Земли она имела восстановительную атмосферу, состоящую из таких газов как водород, метан, вода, аммиак и сероводород, но содержащую очень мало свободного кислорода или вообще его не имевшего. Свободный кислород разрушал бы органические соединения быстрее, чем они могли синтезироваться в результате естественно протекающих процессов (под воздействием электрического разряда, ультрафиолетового излучения, теплоты или естественной радиоактивности). В этих восстановительных условиях органические молекулы, которые образовались небиологическими способами, не могли разрушаться в результате окисления, как это происходит в наше время, а продолжали накапливаться в течении тысячелетий, до тех пор, пока, наконец, не появились компактные локализованные образования из химических веществ, которые можно уже считать живыми организмами.
Появившиеся живые организмы могли поддерживать существование за счёт разрушения естественно образующихся органических соединений, поглощая их энергию. Но если бы это был единственный источник энергии, то жизнь на нашей планете была бы крайне ограниченной. К счастью, около 3 миллиардов лет назад появились важные соединения металлов с порфиринами, и это открыло путь к использованию совершенно нового источника энергии – солнечного света. Первым шагом, который поднял жизнь на Земле над ролью простого потребителя органических соединений, было включение в неё процессов координационной химии.
По-видимому, перестройка явилась побочным следствием появления нового способа запасания энергии – фотосинтеза*, – который давал его обладателям огромное преимущество над простыми ферментативными поглотителями энергии. Организмы, в которых развилось это новое свойство, могли использовать энергию солнечного света для синтеза своих собственных энергоёмких молекул и уже не зависеть от того, что находится среди их окружения. Они стали предшественниками всех зелёных растений.
Сегодня все живые организмы можно подразделить на две категории: те, которые способны изготовлять свою собственную пищу при помощи солнечного света, и те, которые не имеют такой возможности. Скорее всего, и родственные ей бактерии сегодня являются живыми ископаемыми, потомками тех древних способных к ферментации анаэробов, которые отступили в редкие анаэробные области мира, когда атмосфера в целом накопила большие количества свободного кислорода и приобрела окислительный характер. Поскольку организмы второй категории существуют за счёт поедаемых ими организмов первой категории, накопление энергии посредством фотосинтеза является источником движущей силы для всего живущего на Земле.
Общая реакция фотосинтеза в зелёных растениях обратна реакции сгорания глюкозы и проходит с поглощением значительного количества энергии.
6 CO 2 + 6 H 2 O --> C 6 H 12 O 6 + 6 O 2
Вода расщепляется на элементы, что создаёт источник атомов водорода для восстановления углекислого газа в глюкозу, а нежелательный газообразный кислород выделяется в атмосферу. Энергия, необходимая для осуществления этого в высшей степени несамопроизвольного процесса, обеспечивается солнечным светом. В наиболее древних формах бактериального фотосинтеза в качестве источника восстановительного водорода использовалась не вода, а сероводород, органические вещества или сам газообразный водород, но лёгкая доступность воды сделала этот источник наиболее удобным, и в настоящее время он используется всеми водорослями и зелёными растениями. Простейшими организмами, в которых осуществляется фотосинтез с высвобождением кислорода, являются сине-зелёные водоросли. Их правильнее обозначать современным названием цианобактерии, поскольку это, в самом деле бактерии, научившиеся добывать собственную пищу из углекислого газа, воды и солнечного света.
К сожалению, фотосинтез приводит к высвобождению опасного побочного продукта, кислорода. Кислород был не только бесполезен для ранних организмов, он конкурировал с ними, окисляя естественно образующиеся органические соединения прежде, чем они могли быть окислены в процессе метаболизма этими организмами. Кислород представлял собой гораздо более эффективный «пожиратель» энергоёмких соединений, чем живая материя. Ещё хуже было то, что слой озона, который постепенно образовывался из кислорода в верхней части атмосферы, преграждал доступ ультрафиолетовому излучению Солнца и ещё более замедлял естественный синтез органических соединений. Со всех современных точек зрения, появление свободного кислорода в атмосфере представляло собой угрозу для жизни.
Но, как часто случается, жизнь сумела обойти это препятствие и даже обратила его в преимущество. Отходами жизнедеятельности первичных простейших организмов были такие соединения, как молочная кислота и этанол. Эти вещества намного менее энергоёмки по сравнению с сахарами, но они способны высвобождать большое количество энергии, если полностью окисляются до СО 2
и Н 2
О. В результате эволюции возникли живые организмы, способные «фиксировать» опасный кислород в виде Н 2
О и СО 2
, а взамен получать энергию сгорания того, что прежде было их отходами. Преимущества сжигания пищи с помощью кислорода оказались столь велики, что подавляющее большинство форм жизни – растения и животные – пользуются в настоящее время кислородным дыханием.
Когда появились новые источники энергии, возникла новая проблема, связанная уже не с получением пищи или кислорода, а с транспортировкой кислорода в надлежащее место организма. Малые организмы могли обходиться простой диффузией газов через содержащиеся в них жидкости, но этого недостаточно для многоклеточных существ. Так перед эволюцией возникла очередная преграда.
Выход из тупика в третий раз оказался возможен благодаря процессам координационной химии. Появились такие молекулы, состоящие из железа, порфирина и белка, в которых железо могло связывать молекулу кислорода, не окисляясь при этом. Кислород просто переносится в различные участки организма, чтобы высвободиться при надлежащих условиях – кислотности и недостатке кислорода. Одна из таких молекул, гемоглобин, переносит О 2
в крови, а другая, миоглобин, получает и запасает (хранит) кислород в мышечных тканях до тех пор, пока он не понадобится в химических процессах. В результате появления миоглобина и гемоглобина были сняты ограничения на размеры живых организмов. Это привело к появлению разнообразных многоклеточных, и, в конечном итоге, человека.
* Фотосинтез – это процесс преобразования энергии света в энергию химической связи получающихся веществ.
** Метаболизм – расщепление богатых энергией веществ и извлечение их энергии.
Химия как зеркало жизни человека.
Оглянитесь вокруг, и Вы увидите, что жизнь современного человека невозможна без химии. Мы используем химию при производстве пищевых продуктов. Мы передвигаемся на автомобилях, металл, резина и пластик которых сделаны с использованием химических процессов. Мы используем духи, туалетную воду, мыло и дезодоранты, производство которых немыслимо без химии. Есть даже мнение, что самое возвышенное чувство человека, любовь, это набор определённых химических реакций в организме.
Такой подход к рассмотрению роли химии в жизни человека, является, на мой взгляд, упрощённым, и я предлагаю Вам его углубить и расширить, перейдя в совершенно новую плоскость оценки химии и её влияния на человеческое общество.
Мы полностью состоим из химических реакций. Мы люди. Все живое состоит из химических реакции. Все что есть на Земле появилось в результате различных химических реакций.
Химия в нашей стране служит одним из мощных средств построения общества. Мощный химической промышленности, непрерывно растет и развивается требуется пополнение кадров высококвалифицированных химиков. Химию широко применяют в в сих отраслях промышленности.
Химия делает существенный вклад в создание различных материалов: металлических и неметаллических.
Во все времена химия служит человеку в его практической деятельности. Еще в древности возникли ремесла, в основе которых лежали химические процессы: получение металла, стекла, керамики, красителей. Большую роль играет химия в современной промышленности. Химическая и нефтехимическая промышленность являются важнейшими отраслями, без которых невозможно функционирование экономики. Среди важнейших продуктов химии следует назвать кислоты, щелочи, слои, минеральные удобрения, растворители, масла, пластмассы, каучуки и резины, синтетические волокна и многое другое. В настоящее время химическая промышленность выпускает несколько десятков тысяч наименований продукции. Исключительно важную роль играют химические продукты и процессы в энергетике, которая использует энергию химических реакций. Для энергетических целей используются многие продукты переработки нефти(бензин, керосин, мазут), каменный и бурый уголь, сланц и торф. В связи с уменьшением природных запасов нефти вырабатывается синтетическое топливо путем химической переработки различного природного сырья и отходов производства. Развитие многих отраслей промышленности связано с химией: металлургия, машиностроение, транспорт, промышленность строительных материалов, электроника, легкая, пищевая промышленность- вот неполный список отраслей экономики, широко использующих химические продукты и процессы. Во многих отраслях применяются химические методы, например, катализ(ускорение процессов), химическая обработка металлов, защита металлов от коррозии, очистка воды. Большую роль играет химия в развитии фармацевтической промышленности. Если есть химия, многие люди будут живы. И все это только благодаря химии. Роль химии в жизни современного человека трудно переоценить. Без неё немыслима ни медицина, ни косметология, ни кулинария, ни наш повседневный быт. Все крутится вокруг неё - химии.
Но есть и плохие второны химии:
1) химические вещества могут быть опасными:
взрывоопасные;
окисляющие;
чрезвычайно воспламеняющиеся;
воспламеняющиеся.
2)биалогическая опасность - хим. в-ва токсичные;
вредные;
агрессивные;
раздражающие;
канцерогенные;
мутагенные;
тератогенные.
Выбери из этого
Исследуя процессы, совершающиеся в природе, и открывая законы, управляющие ими, химия вместе с другими естественными науками составляет основу химической промышленности и химизации народного хозяйства страны.
Химическая промышленность преследует цель снабдить народное хозяйство различными веществами, материалами, продуктами, получаемыми ею путем изменения состава или структуры исходных веществ, т. е. химическими способами. Эти способы химической промышленности доставляет химия вместе с механикой, физикой и другими естественными науками, которые развиваются под влиянием требований материального производства. Химическая промышленность своими потребностями оказывает решающее влияние на развитие химической науки.
Химизация народного хозяйства - это внедрение химических методов обработки материалов и продуктов химической промышленности во все отрасли производства, культуры и быта. Она является, как мы видели выше, одним из основных направлений научно-технического прогресса, создания материально- технической базы коммунизма. Химизация ускоряет технический прогресс, внося неоценимый вклад в совершенствование материалов, орудий труда, технологии производства. Она способствует повышению производительности труда и созданию изобилия продуктов, необходимых для всестороннего удовлетворения потребностей людей. Для осуществления химизации народного хозяйства необходимо развитие химической науки и химической промышленности, распространение химических знаний в народе
Отсюда видно значение химии в строительстве коммунистического общества. Рассмотрим более подробно роль химии в современной жизни.
Важнейшее значение для промышленности, сельского хозяйства, транспорта, обороны страны и быта имеет твердое, жидкое и газообразное топливо. Химии принадлежит выдающаяся роль в разработке процессов производства этих видов топлива. Она обосновала способы производства из угля, торфа, горючих сланцев различных видов газообразного и жидкого топлива. Она разработала способы разгонки и различных видов крекинга нефти, обеспечивающие получение из нее большого количества бензина, керосина и других видов моторного топлива. Химия выработала способы получения топлива для реактивных двигателей и с этой стороны обеспечила развитие реактивного движения. Вместе с физикой она создала научные основы получения горючего для атомных реакторов. Химия раскрыла научные основы рационального сжигания топлива с высоким коэффициентом полезного действия. Другими словами, химия играет выдающуюся роль в современной энергетике.
Современное производство немыслимо без машин и инструментов. Главными материалами, из которых изготовляются они, являются металлы и их сплавы, которые получаются на основе химической переработки природных материалов. Химия предоставляет металлургии методы исследования материалов природы с целью определения содержания в них нужных металлов, методы обогащения сырья необходимыми веществами, методы получения металлов и сплавов из этих веществ. В основе современных методов производства металлов лежат окислительно-восстановительные процессы. Производство чугуна основано на восстановлении железа окисью углерода, получающейся при сжигании кокса. Обжиг сернистых руд и восстановление металлов углем составляет основу получения меди, цинка, свинца. Восстановление металлов водородом из окислов применяется в производстве молибдена, вольфрама, ванадия и других металлов. Восстановление в электрических печах хрома и марганца из их окислов лежит в основе производства феррохрома и ферромарганца Восстановление электрическим током используется в производстве алюминия, магния, натрия, калия, а также при рафинировании меди и других металлов. Применение кислорода в металлургии повышает производительность труда. Химия имеет большое значение для развития металлургии.
Производство машин и приборов - это в основном физикомеханическое производство, требующее изготовления разнообразных деталей и их сборки. Но и в производство приборов и машин глубоко проникла химия. Широким потоком идут в машиностроение и приборостроение продукты химической индустрии пластмассы для изготовления деталей, каучук для изготовления шин, покрышек и прокладок, различные изоляционные материалы для электротехники и радиоэлектроники, смазочные масла для предупреждения изнашивания трущихся поверхностей и т. д. Химия подсказала правильные пути предупреждения металлов от коррозии: оксидирование, меднение, хромирование, никелирование, покрытие металлов лаками и красками, применение различных ингибиторов и т. д. В связи с этим в машиностроении широко используются кислоты и соли, лаки и краски, синтетические смолы и т. д. Машиностроительное производство широко использует химические методы и продукты химической промышленности.
Строительная промышленность для выполнения своих задач нуждается в стали, кирпиче, цементе, стекле, блоках, панелях, керамических изделиях, в красках, лаках, олифе, в различных синтетических материалах (для покрытия полов, дверей, потолков, стен), являющихся продуктами физико-химической переработки природных материалов. Монтаж зданий из панелей и блоков, кладка кирпичных стен и их штукатурка, бетонирование, цементирование - это важные процессы строительного дела. Раскрытие химических основ этих процессов имело большое значение для рационального и производительного выполнения строительных работ. Химия доставляет производству строительных материалов способы их получения, а строительному делу - химические методы соединения материалов, отделки помещений и т. д.
Производство продуктов питания - задача сельского хозяйства. Высокие урожаи немыслимы без применения минеральных и органо-минеральных удобрений, химических средств борьбы с сорняками (гербициды), с вредителями и болезнями сельскохозяйственных растений (инсектофунгициды), без стимуляторов роста и т. д. С каждым годом увеличивается потребление в сельском хозяйстве фосфорных, калийных и азотных удобрений, соединений бора, марганца, молибдена и других веществ, используемых в качестве микроудобрений, гексахлорана, ДДТ, парахлорбензола, дихлорэтана и многих других средств борьбы с вредителями и болезнями культурных растений, получаемых в химической промышленности. Для производства удобрений химическая промышленность потребляет сотни тысяч тонн азотной кислоты и миллионы тонн серной кислоты. Животноводству химия доставляет кормовые, лечебные и санитарные средства. Многие процессы пищевой промышленности, перерабатывающей первичные сельскохозяйственные продукты, базируются на химии - производство крахмальной патоки, уксусной кислоты, спирта, сахара, маргарина и пр. Химия глубоко проникла в сельское хозяйство и пищевую промышленность.
В производстве одежды и обуви также широкое применение имеют продукты химической промышленности и методы химической технологии. В последние годы химия стала успешно соревноваться с природой в изготовлении искусственного (вискоза, ацетатный шелк) и синтетического (капрон, нейлон, энант, хлорин и т. д.) волокон для текстильной и кожзаменителей для обувной промышленности. Бучение и беление, мерсеризация и крашение, набивка рисунков и аппретирование- тканей являются химическими процессами и для своего выполнения требуют применения продуктов химической промышленности: щелочей, гипохлоритов, красителей, уксусной кислоты, разнообразных солей, применяемых в качестве протрав, моющих средств и т. д. Для обеспечения текстильной промышленности красителями развилась мощная анилокрасочная химическая промышленность.
Широко проникла химия в область культуры. Изготовление бумаги, приготовление типографских красок и сплавов, производство материалов для радио и телевизионной аппаратуры, кинолент, фотоматериалов основано на применении химии и продуктов химической промышленности.
Огромное значение имеет химия для здравоохранения. Со второй половины XIX столетия все в большей и большей мере для лечения, обезболивания и дезинфекции стали применять продукты органического синтеза. Всем известные лекарства, как аспирин, фенацетин, салол, уротропин, были первыми успехами этого синтеза. В последние годы медицина получила от химии такие важные синтетические средства для лечения болезней, как стрептоцид, сульфидин, сульфазол, стрептомицин, витамины и т. д.
Химия широко вошла в современный быт людей не только опосредствованно, через применение пищи, одежды, обуви, топлива, жилищ, но и непосредственно, путем использования мыла, стиральных порошков, соды, дезинфицирующих и профилактических веществ, средств для выведения пятен, пищевкусовых веществ и т. п.
Поистине великим провидцем был М. В. Ломоносов, когда еще на заре современной химии в своей речи «Слово о пользе химии» в 1751 г. говорил: «Широко распростирает химия руки свои в дела человеческие, слушатели». Осуществляется предвидение К. Маркса о том, что по мере овладения человечеством химическими методами и реакциями механическая обработка будет все более и более уступать методу химического воздействия.
Отсюда становится понятным, почему Коммунистическая партия и Советское правительство уделяли и уделяют самое пристальное внимание развитию химии и химической промышленности в нашей стране.
Так, в докладе Н. С. Хрущева на XXII съезде КПСС о Программе партии говорится: «Исключительное значение приобретает химическая индустрия. За 20 лет ее продукция при интенсивном расширении номенклатуры возрастет примерно в 17 раз. Широчайшее распространение получит химия полимеров. Производство синтетических смол и пластических масс будет увеличено примерно в 60 раз. Выпуск искусственного и синтетического волокна, имеющего особое значение для производства товаров широкого потребления, возрастет примерно в 15 раз. Производство минеральных удобрений предстоит увеличить в 9-10 раз» («Материалы XXII съезда КПСС»,Гос- политиздат, М., 1961, стр. 149).
В Программе Коммунистической партии ставится задача всемерного развития химии, химической промышленности и внедрения химических методов обработки материалов в различные отрасли производства.
«Одна из крупнейших задач - всемерное развитие химической промышленности, полное использование во всех отраслях народного хозяйства достижений современной химии, в огромной степени расширяющей возможности роста народного богатства, выпуска новых, более совершенных и дешевых средств производства и предметов народного потребления. Металл, дерево и другие материалы будут все более заменяться экономичными, практичными и легкими синтетическими материалами. Резко возрастает производство минеральных удобрений и химических средств защиты растений» (там же, стр. 372).
Таким образом, чтобы понять химические процессы, совершающиеся в природе, чтобы овладеть научными принципами современного производства и, следовательно, иметь политехнический кругозор, чтобы понять сущность химизации страны, чтобы быть готовым к труду в области современного производства, культуры и быта, необходимо знать основы современной химии.
От работников массовых профессий промышленности теперь требуется знание состава и свойств разнообразных видов сырья и материалов, способов химического изменения их, свойств наиболее распространенных химических реагентов, характера воздействия их на главнейшие материалы и т. д. От всех работников массовых профессий сельскохозяйственного труда теперь требуется знание состава растений и почв, химии питания и химических способов борьбы с сорняками, вредителями и болезнями растений, свойств и способов хранения удобрений, гербицидов, инсектофунгицидов, химии питания и содержания сельскохозяйственных животных, научных основ предупреждения коррозии сельскохозяйственных машин, знание состава и свойств моторного топлива, теории рационального сжигания его и т. п. От работников строительства требуется знание состава и свойств строительных материалов, химических основ их применения и пр.
По мере технического прогресса, ликвидации существенного различия между умственным и физическим трудом, подъема работников производства до уровня работников интеллигентного труда эти требования к образованию будут становиться все более широкими и глубокими.
Для удовлетворения этих требований коммунистического строительства необходимо, чтобы наши учащиеся за время обучения в школе получили прочные и систематические знания по химии, ориентировку в научных принципах химического производства, сведения об успехах и задачах химизации страны, некоторые практические навыки в обращении с продуктами химической индустрии. Учащиеся, владеющие основами химии, практическими знаниями и навыками, быстрее и лучше овладеют различными видами труда в производстве и вместе с тем будут хорошим пополнением техникумов и вузов, подготовляющих квалифицированные кадры для все более и более химизирующегося народного хозяйства страны.