Химическая тема. Химия в повседневной жизни общества. Методики проведения опытов

РЕФЕРАТ

по курсу "Концепции современного естествознания"

по теме: "Химия в современном естествознании"

1. Химия в системе "общество - природа"

На протяжении длительного развития человечество не раз сталкивалось с большим числом проблем, от которых нередко зависело само его существование. Чтобы выжить, наш предок научился изготавливать и использовать простейшие орудия труда, чем компенсировал свои природные недостатки. В дальнейшем первобытный человек, оказавшись перед проблемой обеспечения пищей, освоил охоту, а затем земледелие и скотоводство. Освоение все более сложных орудий и предметов труда вызвало энергетическую проблему, потребовало перехода от естественных источников энергии к более совершенным. Энергетическая проблема последовательно привела человека к освоению энергии пара, тепловой, электрической энергии, наконец, энергии атома.

Необходимость повышения производительности труда и эффективности производства, роста темпов добычи и переработки громадного объема минеральных ресурсов, наряду с необходимостью решения многих жизненно важных проблем вызвали к жизни использование химической технологии, всеобщую химизацию, а затем и компьютеризацию общественного производства и быта.

Суммируя, можно сказать, что лейтмотивом, осью развития человеческой цивилизации была и есть проблема выживания человеческого общества в условиях окружающей среды, природы в целом. Мотив выживания, как представляется, есть ведущий мотив всей преобразующей деятельности человека на земле. Для своего выражения человек всегда будет вынужден решать вечные проблемы овладения веществом, энергией и информацией.

Успехи человека в решении больших и малых проблем выживания в значительной мере были достигнуты благодаря развитию химии, становлению различных химических технологий. Успехи многих отраслей человеческой деятельности, таких как энергетика, металлургия, машиностроение, легкая и пищевая промышленность и других, во многом зависят от состояния и развития химии. Огромное значение химия имеет для успешной работы сельскохозяйственного производства, фармацевтической промышленности, обеспечения быта человека.

Химическая промышленность производит десятки тысяч наименований продуктов, многие из которых по технологическим и экономическим характеристикам успешно конкурируют с традиционными материалами, а часть - являются уникальными по своим параметрам. Химия дает материалы с заранее заданными свойствами, в том числе и такими, которые не встречаются в природе. Подобные материалы позволяют проводить технологические процессы с большими скоростями, температурами, давлениями, в условиях агрессивных сред. Для промышленности химия поставляет такие продукты, как кислоты и щелочи, краски, синтетические волокна и т. п. Для сельского хозяйства химическая промышленность выпускает минеральные удобрения, средства защиты от вредителей, химические добавки и консерванты к кормам для животных. Для домашнего хозяйства и быта химия поставляет моющие средства, краски, аэрозоли и другие продукты.

Химия характерна не только тем, что обеспечивает производство многих необходимых продуктов, материалов, лекарств. Во многих отраслях промышленности и сельскохозяйственного производства широко используются также химические методы обработки: беление, крашение, печатание в текстильной промышленности; обезжиривание, травление, цианирование в машиностроении; кислородное дутье в металлургии; консервация, синтезирование витаминов и аминокислот - в пищевой и фармацевтической промышленности и т. д. Внедрение химических методов ведет к интенсификации технологических процессов, увеличению выхода полезного вещества, снижению отходов, повышению качества продукции.

Таким образом, химизация, как процесс внедрения химических методов в общественное производство и быт, позволила человеку решить многие технические, экономические и социальные проблемы. Однако масштабность, а нередко и неуправляемость этого процесса обернулась "второй стороной медали". Химия прямо или опосредованно затронула практически все компоненты окружающей среды - сушу, атмосферу, воду Мирового океана, внедрилась в природные круговороты веществ. В результате этого нарушилось сложившееся в течение миллионов лет равновесие природных процессов на планете, химизация стала заметно отражаться на здоровье самого человека. Получилась ситуация, которую ученые обоснованно именуют химической войной против населения Земли. За последние 30-40 лет в этой войне пострадали сотни миллионов жителей планеты. Возникла самостоятельная ветвь экологической науки - химическая экология.

Основными источниками, загрязняющими окружающую среду, кроме собственно химической промышленности, являются металлургия, автомобильный транспорт, тепловые электростанции. Они дают большой объем газообразных отходов, загрязняют водоемы рек и озер сточными водами, используемыми в технологических целях. Газообразные отходы содержат оксиды углерода, серы, азота, соединения свинца, ртути, бензопирен, сероводород и другие вредные вещества. В связи со сжиганием топлива в больших объемах возникла проблема снижения концентрации кислорода и озона в атмосфере, получившая название "кислородного голодания".

К твердым отходам относятся отходы горнодобывающей промышленности, строительный и бытовой мусор. Сточные воды содержат многие неорганические соединения - ионы ртути, цинка, кадмия, меди, никеля и т. д. Пятая часть вод Мирового океана загрязнена нефтью и нефтепродуктами. Значительный ущерб водоемам вследствие вымывания удобрений из почвы наносят загрязнения, связанные с сельскохозяйственным производством. Вредные вещества из воздуха и воды попадают в почву, в которой накапливаются тяжелые металлы, радиоактивные элементы.

В организм человека вредные вещества попадают через воздух, воду и пищу. Таким образом, человечество, пройдя ряд этапов развития - от огня костра до термоядерной бомбы, - в начале XXI века оказалось в условиях, когда в очередной раз встал вопрос о его выживании. Угроза экологической катастрофы требует решительного пересмотра отношений современной "химической" цивилизации и природы в сторону оптимизации этих отношений. Задача заключается в том, чтобы через новые технологии гармонизировать отношения "общество - природа" таким образом, чтобы компенсаторных возможностей окружающей среды было достаточно для нейтрализации антропогенных воздействий на нее.

Новые технологии по своим параметрам должны приближаться к природным процессам, отличаться от промышленных своей безотходностью или малоотходностью. В безотходном производстве технологический цикл "сырье - производство - использование готовое продукта - вторичное сырье" вписывается в окружающую среду, не нарушая экономического развития. В настоящее время наметились следующие пути решения сложных экологических проблем: комплексная переработка сырья; пересмотр традиционных процессов и схем получения известных продуктов; внедрение бессточных и замкнутых схем водопотребления; очистка выбрасываемых газов; использование промышленных комплексов с замкнутой структурой материальных и энергетических потоков.

Проблема выживания человека в конце XX века оказалась усложненной проблемами геополитического, социального и чисто технического характера. Решение последних затруднено ввиду потребительского характера сложившейся цивилизации и эгоцентризма индустриально развитых стран. Однако, опираясь на идеи В.И. Вернадского о перерастании биосферы в ноосферу, можно говорить о неслучайности появления человека на Земле, о его предназначении в кризисной ситуации сыграть роль спасителя природы.

Экологические проблемы порождены не только экономикой и техникой, но и нравственным состоянием человека. Вопрос состоит не только в том, чтобы остановить процесс разрушения природы техническими средствами. Вопрос состоит в том, чтобы в корне изменить потребительское отношение человека к окружающему миру. Человечество должно стремиться не просто к выживанию, но и к нормальной, достойной каждого человека жизни в условиях гармонии с природой.

Из сказанного вытекает, что место и роль химии в современной цивилизации должны рассматриваться системно, т. е. во всем многообразии отношений, существующих между обществом и природной средой в рамках критерия экологической безопасности. При этом неизбежно рассмотрение химии как активного элемента сложной системы "общество - природа", представляющего собой, в свою очередь, открытую систему со своей структурой и взаимообменом между веществом, энергией и информацией.

2. Предмет химии

Химия - это естественная наука, изучающая состав, свойства и химические превращения веществ, явления, которые сопровождают эти превращения, а также рассматривает вопросы использования результатов этих превращений. Самое краткое определение предмета химии дал великий русский ученый-химик Д.И. Менделеев в книге "Основы химии". По Менделееву, химия - это учение об элементах и их соединениях.

Отдельные химические процессы (получение материалов из руд, крашение тканей и др.) использовались еще на заре становления человеческой цивилизации. Позже, в Ш-IV веках, зародилась алхимия, задачей которой было превращение неблагородных металлов в благородные (золото, серебро). Начиная с эпохи Возрождения, химические исследования все в большей мере стали использовать для практических целей (металлургия, стеклоделие, керамика, получение красок и т. д.). Во второй половине XVII века Р. Бойль дал научное определение понятия "химический элемент".

Превращение химии в подлинную науку завершилось во второй половине XVIII века, когда был сформулирован закон сохранения массы вещества при химических реакциях (М.В. Ломоносов, А.Л. Лавуазье). В начале XIX века Дж. Дальтон ввел понятие "молекула". Атомно-молекулярные представления утвердились в 60-х годах XIX века. В этот период A.M. Бутлеров создал теорию строения химических соединений, а Д.И. Менделеев (1869 г.) открыл периодический закон (периодическая система элементов Менделеева). С конца XIX - начала XX века важнейшим направлением химии стала разработка теоретических основ науки (атомно-молекулярное учение), изучение закономерностей химических процессов.

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.

Развитие химической промышленности переносит жизнь человека на совершенно новый качественный уровень. Однако, большинство людей считают химию очень сложной и непрактичной наукой , занимающейся отвлеченными вещами, совершенно ненужными в жизни. Попробуем развеять этот миф.

Вконтакте

Зачем человечеству химия

Роль химии в современном мире очень велика. На самом деле, химические процессы окружают нас постоянно , это касается не только промышленного производства или бытовых моментов.

Химические реакции в нашем собственном организме протекают ежесекундно, разлагая органические вещества до простых соединений вроде углекислого газа и , в результате чего мы получаем энергию на совершение элементарных действий.

Параллельно создаем новые вещества, необходимые для жизнедеятельности и работы всех органов. Останавливаются процессы только после смерти человека и его полного разложения.

Источником питания для многих организмов, в том числе и человека, являются растения, обладающие способностью вырабатывать органические вещества из воды и углекислого газа.

Этот процесс включает цепь сложных химических превращений , итогом которой становится образование биополимеров: клетчатки, крахмала, целлюлозы.

Внимание! Как фундаментальная наука, химия занимается формированием представлений о мире, о взаимосвязях в нем, единстве дискретного и непрерывного.

Химия в быту

Химия в быту человека присутствует ежедневно, мы сталкиваемся с осуществлением целой цепочки химических превращений при:

использовании мыла;
приготовлении чая с лимоном;
гашении соды;
поджигании спички или газовой конфорки;
приготовлении квашеной капусты;
использовании порошков и других моющих средств.

Все это химические реакции, в ходе которых из одних веществ образуются другие, а человек получает от этого процесса какую-то пользу. Современные порошки содержат ферменты, которые при высоких температурах разлагаются, поэтому стирка в горячей воде нецелесообразна. Эффект отъедания пятен будет минимальным.

Действие мыла в жесткой воде тоже значительно снижается, зато появляются хлопья на поверхности. Смягчить воду можно кипячением, но иногда это возможно только с помощью химических веществ, которые как раз и добавляют в средства для стиральной машины, снижающие процесс образования накипи.

Химия и организм человека

Роль химии в жизни человека начинается с дыхания и переваривания пищи .

Все процессы, происходящие в нашем организме, осуществляются в растворенном виде, а универсальным растворителем выступает вода. Ее волшебные свойства позволили когда-то возникнуть жизни на Земле , и сейчас очень важны.

Основой химического строения человека выступает пища, которую он потребляет. Чем она качественнее и полноценнее, тем лучше работает слаженный механизм жизнедеятельности.

При недостатке какого-либо вещества в питании, тормозятся протекающие процессы , и работа организма нарушается. Чаще всего, такими важными веществами мы считаем витамины. Но это наиболее заметные вещества, недостаток которых проявляется быстро. Нехватка других компонентов может быть не так видна.

К примеру, вегетарианство имеет негативные стороны, связанные с непоступлением с пищей некоторых полноценных белков и, содержащихся в них, аминокислот. В такой ситуации организм не может синтезировать некоторые собственные белки, что приводит к различным нарушениям .

Даже поваренная соль должна обязательно входить в рацион, поскольку ее ионы помогают осуществлять осмотическое давление, входят в состав желудочного сока, помогают работе .

При различных отклонениях в деятельности органов и систем человек в первую очередь, обращается в аптеку, выступающую в качестве главного пропагандиста достижений человечества в области химии.

Более 90 процентов медикаментов, выставленных на полках аптек, являются искусственно синтезированными , даже если они присутствуют в природе, сегодня проще создать их на заводе из отдельных компонентов, чем вырастить в естественных условиях. И хотя многие из них имеют побочный эффект, положительное значение от устранения заболевания намного выше.

Внимание! Косметология практически полностью построена на достижениях химиков. Она позволяет продлить молодость и красоту человека, параллельно принося солидные доходы косметическим компаниям.

Химия на службе промышленности

Изначально науку химию двигали люди любопытные, а также жадные.

Первым было интересно узнать из чего все состоит и как превращается во что-то новое, вторым хотелось научиться создавать нечто ценное, позволяющее приобрести материальные блага.

Одним из самых ценных веществ является золото, а за ним идут и другие .

Именно добыча и переработка руды для получения металлов – первые направления развития химии, они и сегодня очень важны. Поскольку позволяют получать новые сплавы , использовать более эффективные способы очистки металлов и так далее.

Производство керамики и фарфора тоже очень древнее, оно постепенно совершенствуется, хотя превзойти некоторых старинных мастеров сложно.

Переработка нефти сегодня показывает огромное з начение химии, ведь помимо бензина и других видов топлива, из этого природного сырья создается несколько сотен различных веществ:

каучуки и резины;
синтетические ткани, такие как нейлон, лайкра, полиэстер;
детали автомобилей;
пластмассы;
моющие средства и бытовая химия;
сантехника;
канцелярские товары;
мебель;
игрушки;
и даже пища.

Лакокрасочная промышленность полностью основана на достижениях химии, все ее разнообразие создается учеными, синтезирующими новые вещества . Даже строительство сегодня вовсю применяет новые материалы, обладающие свойствами, нехарактерными природным веществам. Их качество постепенно улучшается, доказывая, что химия в жизни человека необходима.

Две стороны медали

Роль химии в современном мире огромна, жить без нее мы уже не сможем, она дает нам массу полезных веществ и явлений, но в то же время и наносит определенный вред .

Вредное воздействие химии

Как негативный фактор, химия в жизни человека появляется постоянно. Чаще всего мы отмечаем последствия в экологической сфере и здоровье населения.

Изобилие материалов, чужеродных нашей планете приводит к тому, что они засоряют почву и воду , не подвергаясь естественным процессам гниения.

При этом в ходе разложения или горения они выделяют большое количество токсичных веществ , дополнительно отравляющих окружающую среду.

И тем не менее, вопрос этот вполне разрешим с помощью той же самой химии.

Значительную часть веществ можно повторно переработать , снова превратив в нужные товары. Проблема, скорее, связана не с недостатками химии как науки, а с ленью человека, и его нежеланием потратить дополнительные усилия на переработку продуктов жизнедеятельности.

Такая же проблема связана и с отходами промышленного производства, которые сегодня редко перерабатываются качественно, отравляя окружающую среду и здоровье человека.

Второй момент, говорящий, что химия и организм человека несовместимы, это искусственная пища , которой нас пытаются пичкать многие производители. Но здесь вопрос не столько достижений химии, сколько жадности людей.

Химические успехи позволяют сделать жизнь человека проще и возможно, роль химии в решении продовольственной проблемы окажется бесценной, особенно в сочетании с достижениями генетики. Неумение пользоваться этими достижениями и желание заработать – вот главные враги здоровья человека , а вовсе не химическая промышленность.

Применение большого количества консервантов в пище стало проблемой в некоторых странах, где жители настолько пропитались этими веществами, что после смерти процессы разложения в них сильно заторможены, в результате умершие просто не сгнивают , а долгие годы лежат в земле.

Бытовая химия часто становится источником аллергических реакций и отравлений организма. Минеральные удобрения и средства для обработки растений от вредителей тоже опасны для человека, да и на природу они оказывают негативное воздействие , постепенно разрушая ее.

Польза химии

В психологии существует такое понятие – , заключающееся в снятии внутреннего напряжения через перераспределение , для достижения результата в какой-то доступной области.

В химии этот термин используют как обозначение процесса получения из твердого вещества газообразного без жидкой стадии. Однако и в данной отрасли можно применить подход психологии.

Перенаправление энергии на достижения в разных отраслях, связанных с химией приносит много пользы обществу .

Говоря о том, зачем нужна химия в быту человека или промышленном производстве мы вспоминаем многие ее достижения, сделавшие нашу жизнь комфортной и более долгой:

лекарства;
современные материалы с уникальными свойствами;
удобрения;
источники энергии;
источники пищи и многое другое.

Химия в жизни человека

Если бы химии не существовала. Зачем изучать химию

Заключение

Роль химии в современном мире неоспорима, она заняла важное место в системе знаний человечества, накопленных в течение тысячелетий. Ее активное развитие в 20 веке несколько пугает и заставляет людей задуматься о конечной цели применения своих знаний. Но без знания человечество – только отдельная группа индивидуумов, обладающая не самыми лучшими характеристиками.

Проектная работа по химии.

Разработка и постановка сказки «Путешествие Коли и Оли в царство химии».

Выполнила ученица 9 класса Рылеева Светлана.

Научный руководитель учитель химии Елизарова О.В.

МБОУ СОШ № 22, г Мытищи

Введение

Сценарий

Методика проведения опытов

Комментарии по выступлению

Список литературы

Цель работы : придумать и поставить сказку для учащихся 8 класса на уроке химии по теме «Химия – наука о веществах».

Задачи :

1 Создать сценарий сказки, продумать список демонстрационных опытов.

2 Собрать оборудование и реактивы, отработать методику проведения опытов.

3 Выступить со сказкой на первом уроке химии в 8 классе.

Введение .

Проектная работа выполнена с целью пропаганды позитивного значения химии в жизни человека и предостережения от необдуманного и небрежного использования знаний по химии.

Разработанная в работе сказка рассчитана на 20 минут урока химии в 8 классе.

Демонстрационные опыты, включенные в сценарий, соответствуют правилам техники безопасности.

Сценарий.

Действующие лица:

царица Химия

ученик 9 класса Коля

ученица 9 класса Оля

Действие происходит в лаборатории, где собраны все знания по химии и где господствует царица Химия.

Царица сидит за столом, заставленным подносами с наборами реактивов и оборудования, и размышляет:

Уже более 2000 лет я помогаю людям находить решения для удовлетворения их потребностей. Сколько замечательных открытий сделано за это время, облегчающих жизнь и быт людей. Со сколькими выдающимися химиками я познакомилась.

За спиной царицы на экране сменяются картинки с датами, авторами химических открытий.

Царица продолжает размышлять:

Но, до меня дошли слухи, что в погоне за наживой, некоторые люди стали злоупотреблять свойствами веществ. Вещества, полезные в небольших количествах, в больших количествах причиняют вред. Посмотрю ка я, насколько крепкие знания по химии у современных школьников, и могу ли я быть спокойна за будущее людей.

Царица взмахивает волшебной палочкой и оказывается на уроке химии в классе, где учатся Коля и Оля.

За столом сидят мальчик и девочка и выполняют задания по химии.

Коля читает:

Задание №1. В ряду химических знаков и цифр, расставьте запятые так, чтобы получились правильные формулы веществ.

На экране за спиной Коли и Оли появляется ряд химических знаков и цифр.

Коля расставляет запятые, но делает ошибку.

На экране получаются формулы

Fe2O3,H2SO4,Na2O,H2OCl2,KOH,HJ,BaCL2,AgNO3,MgO

Коля говорит:

Для проведения опытов нам потребуется вода, но колба пуста, хотя перед уроком была полной.

Оля отвечает:

Да, действительно, может быть, так получилось из-за того, что ты ошибся при выполнении задания. Каждое вещество имеет свой состав и свою формулу. Формула воды Н2О.

Оля исправляет на доске формулы веществ и в колбе появляется вода.

Задание № 2. Определите, в каком стакане глюкоза, в каком сахароза.

Коля восклицает:

О, это мне известно, для этого нужно провести реакцию серебряного зеркала.

Коля проводит реакцию и показывает:

Здесь раствор глюкозы, а здесь раствор сахарозы.

Коля читает последнее задание:

Задание №3. Определите, в какой склянке содержится раствор кислоты, а в какой раствор щелочи.

Оля говорит и показывает опыты:

Я могу это сделать с помощью специальных индикаторов. Если при добавлении фенолфталеина к раствору, появляется малиновая окраска, или синяя окраска при добавлении лакмуса, значит, в растворе присутствует щелочь. Если при добавлении лакмуса появляется красная окраска, значит, в растворе присутствует кислота.

Царица взмахивает палочкой и оказывается снова в лаборатории.

Речь царицы Химии:

Ну что ж, в целом, я довольна знаниями школьников. Коля и Оля внимательно слушали учителя, четко выполняли задания, поэтому им можно доверить будущее людей.

Методики проведения опытов.

Реакция серебряного зеркала

Оборудование: стакан с глюкозой, стакан с сахарозой, колба с водой, аммиачный раствор оксида серебра, штатив с пробирками, держатель для пробирки, спиртовка, спички.

Ход опыта.

Приготовить растворы глюкозы и сахарозы. В первую пробирку налить 1 мл раствора глюкозы, во вторую пробирку налить 1 мл раствора сахарозы. Добавить в обе пробирки по 1 мл аммиачного раствора серебра. Закрепить пробирки в держателе и нагреть. Серебро образуется только на стенках первой пробирки.

Определение среды раствора с помощью индикаторов.

Оборудование: штатив с пробирками, 2 %-ный раствор серной кислоты, 2 %-ный раствор гидроксида натрия, раствор фенолфталеина, раствор лакмуса.

Ход опыта.

В две пробирки налить по 1 мл раствора кислоты, в другие две пробирки по 1 мл щелочи. В первую и третью пробирки добавить несколько капель раствора фенолфталеина, во вторую и четвертую пробирки добавить несколько капель раствора лакмуса. В первой пробирке раствор бесцветный, во второй пробирке раствор малинового цвета, в третьей пробирке раствор красный, в четвертой пробирке раствор синий.

Химия находит применение в различных отраслях деятельности человека – медицине, сельском хозяйстве, производстве керамических изделий, лаков, красок, автомобильной, текстильной, металлургической и других отраслях промышленности. В повседневной жизни человека химия нашла отражение прежде всего в различных предметах бытовой химии (моющие и дезинфицирующие средства, средства по уходу за мебелью, стеклянными и зеркальными поверхностями и т.д.), лекарственных препаратах, косметических средствах, различных изделиях из пластмасс, красках, клеях, средствах для борьбы с насекомыми, удобрениями и т.д. Этот список можно продолжать практически бесконечно, рассмотрим лишь некоторые его пункты.

Предметы бытовой химии

Из предметов бытовой химии первое место по масштабам производства и применения занимают моющие средства, среди которых наиболее популярны различные мыла, стиральные порошки и жидкие моющие средства (шампуни и гели).

Мыла представляют собой смеси солей (калиевые или натриевые) жирных ненасыщенных кислот (стеариновая, пальмитиновая и др.), причем натриевые соли образуют твердые мыла, а калиевые – жидкие.

Мыла получают по реакции гидролиза жиров в присутствии щелочей (омыление). Рассмотрим получение мыла на примере омыления тристеарина (триглицерид стеариновой кислоты):

где C 17 H 35 COONa и есть мыло – натриевая соль стеариновой кислоты (стеарат натрия).

Получение мыла возможно и с использованием в качестве сырья алкилсульфатов (соли сложных эфиров высших спиртов и серной кислоты):

R-CH 2 -OH + H 2 SO 4 = R-CH 2 -O-SO 2 –OH (сложный эфир серной кислоты) + H 2 O

R-CH 2 -O-SO 2 –OH + NaOH = R-CH 2 -O-SO 2 –ONa (мыло – алкилсульфат натрия) + H 2 O

В зависимости от сферы применения выделяют хозяйственные, косметические (жидкие и твердые) мыла, а также мыло ручной работы. В мыло дополнительно можно ввести различные ароматизаторы, красители или отдушки.

Синтетические моющие средства (стиральные порошки, гели, пасты, шампуни) представляют собой сложные по химическому составу смеси нескольких компонентов, главной составляющей частью которых являются поверхностно-активные вещества (ПАВ). Среди ПАВов выделяют ионогенные (анионные, катионные, амфотерные) и неионогенные ПАВ. Для производства синтетических моющих средств обычно применяют иногенные анионные ПАВы, представляющие собой алкилсульфаты, аминосульфаты, сульфосукцинаты и др. соединения, которые диссоциируют на ионы в водном растворе.

Порошкообразные моющие средства обычно содержат различные добавки для устранения жировых загрязнений. Чаще всего это кальцинированная или питьевая соду, фосфаты натрия.

К некоторым порошками добавляют химические отбеливатели — органические и неорганические соединения, при разложении которых происходит выделение активного кислорода или хлора. Иногда, в качестве отбеливающих добавок используют ферменты, которые за счет быстрого процесса расщепления белка хорошо удаляют загрязнения органического происхождения.

Изделия из полимеров

Полимеры- высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых, состоят из «мономерных звеньев» — молекул неорганических или органических веществ, соединённых соединенных между собой химическими или координационными связями.

Изделия из полимеров нашли широкое применение в повседневной жизни человечества – это всевозможные бытовые принадлежности — кухонная утварь, предметы для ванной комнаты, приборы хозяйственного и бытового назначения, емкости, для хранения, упаковочные материалы и т.д. Волокна полимеров применяются для изготовления разнообразных тканей, трикотажа, чулочно-носочных изделий, искусственного меха гардин, ковров, обивочных материалов для мебели и автомашин. Из синтетического каучук производят резинотехнические изделия (сапоги, галоши, кеды, коврики, подошвы для обуви и т.д.).

Среди множества полимерных материалов широко используют полиэтилен, полипропилен, поливинлхлорид, тефлон, полиакрилат и пенопласт.

Среди изделий из полиэтилена наибольшую известность в быту получили полиэтиленовая плёнка, всевозможная тара (бутылки, банки, ящики, канистры и т.д.), трубы для канализации, дренажа, водо-, газоснабжения, броня, теплоизоляторы, термоклей и т.д. Всю эту продукцию производят из полиэтилена, получаемого двумя способами – при высоком (1) и низком давлении (2):

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Полипропилен – полимер, полученный полимеризацией пропилена в присутствии катализаторов (например, смесь TiCl 4 и AlR 3):

n CH 2 =CH(CH 3) → [-CH 2 -CH(CH 3)-] n

Широкое применение этот материал нашел в производстве упаковочных материалов, предметов домашнего обихода, нетканых материалов, одноразовых шприцов, в строительстве для вибро- и шумоизоляции межэтажных перекрытий в системах «плавающий пол».

Поливинилхлорид (ПВХ) – полимер, полученный суспензионной или эмульсионной полимеризацией винилхлорида, а также полимеризацией в массе:

Применяется для электроизоляции проводов и кабелей, производства листов, труб, пленок для натяжных потолков, искусственных кож, линолеума, профилей для изготовления окон и дверей.

Поливинилхлорид используют как уплотнитель в бытовых холодильниках, вместо относительно сложных механических затворов. Из ПВХ также делают презервативы для людей с аллергией на латекс.

Косметические средства

Основные продукты косметической химии – это всевозможные кремы, лосьоны, маски для лица, волос и тела, духи, туалетная вода, краски для волос, туши, лаки для волос и ногтей и т.д. В состав косметических средств входят вещества, которые содержатся в тканях, для которых предназначены эти средства. Так, в косметические препараты по уходу за ногтями, кожей и волосами входят аминокислоты, пептиды, жиры, масла, углеводы и витамины, т.е. вещества, необходимые для жизни клеток, составляющих эти ткани.

Помимо веществ, получаемых из природного сырья (например, всевозможные растительные экстракты) в производстве косметических средств широко используют синтетические виды сырья, которые получают путем химического (чаще органического) синтеза. Вещества, полученные таким путем, характеризуются высокой степенью чистоты.

Основные виды сырья для производства косметических средств естественные и синтетические животные (куриный, норковый, свиной) и растительные (хлопковое, льняное, касторовое масло) жиры, масла и воски, углеводороды, ПАВы, витамины и стабилизаторы.