Масштабы химической индустрии и перспективы развития химии

Масштабы химической индустрии. Долгое время необходимые человеку товары повседневного спроса (продукты питания, одежда, краски и т. п.) производились путем переработки преимущественно природного сырья растительного происхождения. Современные химические технологии позволяют синтезировать из сырья не только естественного, но и искусственного происхождения многочисленную и многообразную по свойствам продукцию, не уступающую по качеству природным аналогам. Потенциальные возможности химических превращений природных веществ поистине безграничны. Возрастающие с каждым годом потоки природного сырья — нефти, газа, угля, минеральных солей, силикатов, руды превращаются в краски, лаки, мыло, минеральные удобрения, моторное топливо, пластмассы, искусственные волокна, средства защиты растений, биологически активные вещества, лекарства и различное исходное сырье для производства других необходимых и ценных веществ, обеспечивающих жизнедеятельность современного человека.

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

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

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

Повышение производительности труда, экономия материалов;

Улучшение условий труда и быта, рационализация умственного труда;

Здоровье, питание, одежда, отдых;

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

Другой характерный пример касается сжигания топлива. Автомобильный транспорт потребляет громадное количество топлива. Что нужно сделать, чтобы добиться минимального загрязнения атмосферы выхлопными газами? Частично проблема решается с помощью автомобильного каталитического конвертора выхлопных газов. Радикальное же ее решение заключается в химическом превращении исходного сырья — сырой нефти — в очищенные продукты. Химические технологии и связанная с ними индустрия вынуждены реагировать на осознанное (особенно в последние десятилетия) стремление общества сохранить окружающую среду.

Представляют интерес некоторые цифры, характеризующие выпускаемую и потребляемую химическую продукцию. Во второй половине XX в. средний горожанин использовал в повседневной жизни 300−500 разнообразных химических продуктов, из них около 60 — в виде текстильных изделий, примерно 200 — в быту, на рабочем месте и во время отдыха, примерно 50 медикаментов и столько же продуктов питания и средств приготовления пищи. Технология изготовления некоторых пищевых продуктов включает до 200 различных химических процессов.

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

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

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

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