Реферат на тему: "Історичні кроки розвитку хімії"


Поділитись з друзями:
 
 

Історія хімії почалася ще в далекій давнині. Метали, скло і перші будівельні цеглини - всі ці матеріали з'явилися в золі доісторичних печей. Однак формування хімії як науки почалося лише наприкінці XVIII ст. Дотепер існують розроблені в той час хімічні процеси, наприклад дубління, пивоварство, виплавка заліза. Тоді вони виконувалися без глибокого розуміння, але з великою досконалістю, воістину здавалися чудом хімічного мистецтва. Усі необхідне людині - їжа, одяг, ліки, фарби - виготовляли шляхом переробки майже винятково рослинної і тваринної сировини. Коли ж зростаючий попит не міг більше задоволнятися цією сировиною, хіміки стали проводити свої експерименти з іншими вихідними матеріалами, такими, як поварена сіль, вапняк, вугілля і кам'яновугільна смола. Але навіть і тоді вони усе ще не могли усвідомити майже безмежні можливості своєї науки.


Довгий час зусилля хіміків були спрямовані винятково на синтез природних речовин. Плоди початих у цьому напрямку зусиль тепер ми цілком можемо оцінити по достоїнству: у наші дні синтезуються найрізноманітніші продукти, починаючи від аміаку і кінчаючи гормонами комах. Однак основні матеріали, наприклад скло, залізо, сталь, мідь, цемент, кераміка і натуральні волокна, були відомі ще древнім грекам. З кінця XIX ст. цей перелік доповнився власне тільки целюлозою, гумою й алюмінієм. Здавалося, що хімії призначено споконвіку рухатися в границях, обкреслених природою. І тільки з появою в першій половині XX ст. синтетичних речовин хімікам вдалося перебороти цей «природний бар'єр». Тепер навіть простим людям ясно, що хімія володіє продуктивними силами, що дозволять далеко перевершити природні зразки. В міру розвитку хімії усе більше зростають можливості синтезування самих складних природних речовин.Але ще швидше росте можливість створення принципово нових речовин, у яких у природі немає ніякого аналогів : речовин з непередбаченими, незвичайними властивостями чи з комбінацією таких властивостей.


Заснований на аналізі речовин синтез зовсім нових продуктів і матеріалів робить хімію могутньою продуктивною силою. Потенційні можливості хімічного перетворення і зміни природних речовин в інтересах людини воістину безмежні. Все зростаючим потоком течуть у «реторти» хіміків нафта, газ, вугілля, мінеральні солі, силікати і руди, перетворюючи у фарби, лаки, мила, добрива, моторні палива, пластмаси, штучні волокна, засоби захисту рослин, біологічно активні речовини, ліки і вихідна сировина для хімічних виробництв. Отримані наприкінці більш-менш довгого ланцюга перетворень готові продукти часом мають у тисячі разів вбільшу цінність, чим вихідна сировина.Темпи науково-технічних в області хімії швидко ростуть в усьому світі. Якщо в середині XIX ст. на перетворення чорнового варіанта процесу електрохімічного одержання алюмінію (1854 р.) у промисловий метод треба було 35 років, то в 50-ті роки нашого століття великомасштабне виробництво поліетилену низького тиску було створено менше чим за 4 роки. На впровадження розробленого в лабораторії методу в промисловість у даний час потрібно в середньому 6-10 років, однак при дуже сприятливих умовах цей час може бути скорочений до трьох років. На великих підприємствах приблизно 25% загальних оборотних коштів витрачається протягом десятиліття на нові методи і вироби, а через 10 років хімічні заводи і фабрики вже обновляють свій асортимент. Таким чином, хімічні підприємства у всіх країнах у даний час випускають 50% продукції, який 20 років тому взагалі не було. На деяких хімічних комбінатах частка такої продукції досягає навіть 75-80%.


Однак розробка нових хімічних продуктів вимагає великих матеріальних витрат. Наприклад, щоб створити лише кілька нових лікарських препаратів, які можна буде пустити в промислове виробництво, потрібно виготовити не менш 4000 речовин. Для засобів захисту рослин ця цифра може досягати і 10 000. В недавньому минулому в США на кожний запроваджений у виробництво хімічний продукт приходилося 450 теоретичних розробок. З них відбирали 98 варіантів для лабораторних іспитів, а потім 8 для досвідченого виробництва на хімічних установках. Незважаючи на ці колосальні витрати не більш 50% відібраних після промислових іспитів продуктів мали яке-небудь господарське значения. Але значення цих продуктів таке високе, що без повністю перекриває вартість непродуктивної розробки. Користь хімічних виробів для суспільства окупає усі витрати на наукові розробки і впровадження їх у промисловість. Тому немає нічого дивного в тому, що в індустріальних країнах засоби, затрачувані на дослідження в області хімії, у середньому майже вдвічі перевищують асигнування на інші галузі промисловості. Майже 20% світових патентів видаються на відкриття винаходи в області хімії, у чому особливо яскраво відбивається прогресивний характер цієї науки.
 

Без сумніву, що зараз хімія зі своїми продуктами, методами і концепціями стоїть на шляхах, що ведуть у майбутнє. Але її успішне просування вперед тісно зв'язано з іншими дисциплінами, особливо з фізикою, технікою і біологією, і цей взаємозв'язок приводить до виникнення ''прикордонних'' наук в області яких хімія відіграє роль авторитетної «повитухи». Усе більш чітко виявляються в розвитку хімічної промисловості тенденції взаємного проникнення і взаємного впливу окремих складових частин і дисциплін. Розвиток сучасного хімічного виробництва немислимо без розвитку й удосконалювання методів монтажу установок, електроніки, вимірювальної, керуючої і регулюючої техніки, наукового приладобудування, а також без поліпшення сировинної бази й енергетичного господарства. Для всіх цих галузей господарства хімія стає головним споживачем. Одночасно для своїх основних постачальників вона розробляє нові продукти і методи, а також різні допоміжні засоби, що прискорюють прогрес цих галузей.
 

У зв'язку з цим планування науково-технічного прогресу в хімії стає усе більш складним і комплексним.

Усе починається із сировини й енергії

Споживання сировини збільшується, запаси зменшуються
 

Найважливішою характеристикою кожного хімічного виробництва є перетворення сировини в більш коштовні хімічні речовини. Вихідним пунктом для кожного такого перетворення служать природні ресурси. При досягнутому на сьогоднішній день стані розвитку промисловості сировиною стає буквально усе, що оточує нас у природі. Починаючи з 1960 р. виробництво продуктів на душу населення, так само як і населення Землі, зростають щорічно приблизно на 6%. Кожні 11 років потреби в матеріалах на нашій планеті подвоюються. Але при збільшенні населення і прогресуючої индустриалызацыъ споживання буде зростати экспоненцыально. Як довго казначейство планети в стані витримати таке навантаження?
 

Дотепер людство дуже мале використовувало потенційно придатні до розробки області Землі - атмосферу, верхні шари земної кори, гідросферу і біосферу. Доступний сучасним засобам розробки верхній шар кори досягає 1 км і лише в рідких випадках 2 км. Проте цей «тонкий» шар містить не менш 20000 блн. т заліза, 40 блн. т міді, 48 блн. т цинку, 7,2 блн. т це лише деякі приклади. Власне земна кора має товщину 16 км, хоча і складає тільки 1/418 частина загального обсягу земної кулі. Майже 98,6% цього шару складають всього вісім елементів: кисень, кремній, алюміній, залізо, кальцій, натрій, калій і магній, а на долю всіх інших елементів приходиться лише 1,4% маси. Кольорові і рідкісні метали містяться в кількості 0,01, 0,001 та навіть 0,0001%. Незважаючи на це, запаси усіх важливих элементів в земній корі мають величезне значення.
 

Але не слід зваблюватися цими цифрами. Середній вміст хімічних елементів у земній корі хоча абсолютно великий, але їх занадто мало для рентабельного видобутку через їхню розпорошеність. Тому, як і колись, використовуються родовища, в яких зосереджені великі запаси якого-небудь одного елемента.На жаль, таких родовищ занадто мало, вони дуже нерівномірно розподілені по земній кулі і швидко виснажуються. Майже жодна країна на планеті не має у своєму розпорядженні запаси всіх потрібних видів сировини і не може обійтися без їх імпорту.
 

І усе-таки варто констатувати, що сировина, що добувається сучасними технічними засобами, у всіх частинах світу більш чи менш загрозливо вичерпується. Звідси деякі коментатори роблять висновок, що усе більш швидко рухається експрес світової економіки який незабаром звалиться у безодню. Дійсно, ресурси матері-землі хоча і дуже великі, але обмежені, тому людське суспільство на нашій планеті не зможе довго розвиватися на основі дідівських методів видобутку сировини. Однак, з іншого боку, елементи, що знаходяться в природі, як би інтенсивно вони не експлуатувалися, не знищуються, а тільки переходять в інші з'єднання. Таким чином, резерви елементів на Землі залишаються постійними і зменшуються швидкими темпами не природні ресурси взагалі, а тільки та їхня частина, що вводиться в економічний оборот на сучасному рівні розвитку.
 

Коли в XVII і XVIII вв. французькі ліси, що служили в той час калієвою сировиною для виробництва скла, були спустошені, говорили про нездоланну кризу скляної про