Учение о химическом производстве, основные задачи, решаемые химической технологией, характеристика важнейших химических производств и аппаратов. Современные требования к химическим производствам экономического, структурного и экологического характера, проблема техники безопасности, химизация экономики и социально-бытовой сферы общества. Химия и энергетика. Химия и новые материалы. Химия и биорегуляция. Химия и создание продуктов питания. Проблема направленного синтеза практически важных продуктов.
Прикладная химия - это раздел науки, изучающий основные области применения химии в народном хозяйстве и с применением продуктов конкретных химических и биохимических производств.
Целью изучаемой дисциплины является подготовка высококвалифицированных учителей химии, способных освещать в школьном курсе, в том числе в условиях профильного обучения вопросы химической и биологической технологии на уровне современного состояния науки и промышленности.
Задачи изучаемой дисциплины:
сформировать представление об основных направлениях и тенденциях химизации в мире и в нашей стране.
изучить проблемы энергетики и основные направления использования традиционного топлива и перспективных источников энергии.
рассмотреть направления решения проблемы создания материалов с заданными свойствами.
показать социальные, экологические и научные проблемы использования удобрений и пестицидов, основные направления использования достижений химии в сельском хозяйстве.
рассмотреть основные средства бытовой химии (синтетические моющие средства, чистящие и отбеливающие вещества, краски, средства гигиены) и правила безопасного обращения с ними.
познакомить студентов с химической сущностью процессов, происходящих при кулинарной обработке пищевых продуктов и правилами рациональной кулинарной обработки продуктов.
рассмотреть, в каких темах школьного курса, и в каком объеме изучаются вопросы прикладной химии.
Междисциплинарный характер.
неорганическая, органическая, физическая химия виды энергоресурсов, Процессы окисления
органическая химия: Состав горючих полезных ископаемых
неорганическая химия: Водород как топливо
биология, биохимия: Фотолиз воды, Жиры, белки, углеводы, превращение веществ в организме, витамины
неорганическая химия, физика: Ядерное топливо
общая и физическая химия: Химические источники тока, Защитные покрытия
химия окружающей среды: Проблемы энергетики
физическая и коллоидная химия: ПАВ
Химическая промышленность объединяет множество специализированных отраслей, разнородных по сырью и назначению выпускаемой продукции, но сходных по технологии производства.
В состав современной химической промышленности России входят следующие отрасли и подотрасли.
Отрасли химической промышленности:
горно-химическая (добыча и обогащение химического минерального сырья - фосфоритов, апатитов, калийных и поваренных солей, серного колчедана);
основная (неорганическая) химия (производство неорганических кислот, минеральных солей, щелочей, удобрений, химических кормовых средств, хлора, аммиака, кальцинированной и каустической соды);
органическая химия:
производство синтетических красителей (выработка органических красителей, полупродуктов, синтетических дубителей);
производство синтетических смол и пластических масс;
производство искусственных и синтетических волокон и нитей;
производство химических реактивов, особо чистых веществ и катализаторов;
фотохимическая (производство фотокинопленки, магнитных лент и других фотоматериалов);
лакокрасочная (получение белил, красок, лаков, эмалей, нитроэмалей и т.п.);
химико-фармацевтическая (производство лекарственных веществ и препаратов);
производство химических средств защиты растений;
7. производство товаров бытовой химии;
производство пластмассовых изделий, стекловолокнистых материалов, стеклопластиков и изделий из них.
8. микробиологическая отрасль.
Отрасли нефтехимической промышленности:
производство синтетического каучука;
производство продуктов основного органического синтеза, включая нефтепродукты и технический углерод;
резиноасбестовая (производство резинотехнических, асбестовых изделий).
Кроме того, на базе отходящих газов и побочных продуктов определенная часть химической продукции вырабатывается в коксохимической промышленности, цветной металлургии, целлюлозно-бумажной, деревообрабатывающей (лесохимия) и других отраслях. По технологическому признаку к химической промышленности можно отнести производство цемента и других вяжущих, керамики, фарфора, стекла, ряда продуктов пищевой, а также микробиологической промышленности (белково-витаминные концентраты, аминокислоты, витамины, антибиотики и др.).
Учение о химическом производстве. Современное химическое производство представляет собой многотоннажное специализированное производство, основанное на достижениях науки и техники. Научной основой химического производства является химическая технология. Химическая технология - это отрасль химической науки, изучающая вещества и процессы их превращений в ходе химического производства.
Роль химии в обществе. Учение об устойчивом развитии общества. Производство конкурентоспособных техники и товаров невозможно без использования химических материалов и технологий. Они являются основными факторами, обеспечивающими прогресс таких ключевых отраслей производства как электротехника, электроника, авиа - и ракетостроение, связь. Состояние химической отрасли промышленности имеет первостепенное значение для народного хозяйства в целом.
Химизация - один из аспектов прикладной химии. Сущность химизации экономики и социально-бытовой сферы. Основные понятия (химизация, экономическая эффективность химизации, химикоемкость, химическая продукция и ее классификация). Условия осуществления химизации. Научно-технический прогресс (взаимосвязанное поступательное развитие науки и техники) в химической промышленности отличают следующие направления: совершенствование средств труда, изменение существующих и создание новых технологий, улучшение использования сырья, всесторонняя автоматизация химического производства. Важнейшим результатом НТП в химической промышленности стало широкое внедрение ее достижений во все сферы народного хозяйства - эффективная его химизация. Химизацией народного хозяйства называется процесс внедрения методов химической технологии, химического сырья и химических материалов и изделий из них в материальное производство. Целью химизации народного хозяйства является интенсификация и повышение эффективности производства, а в непроизводственной сфере улучшение условий труда и качества обслуживания. Количественной оценкой уровня химизации соответствующей отрасли служит "коэффициент химикоемкости" Кх:
Кх = Мхим / Мхим +Мнехим,
где: Мхим и Мнехим - стоимость продукции, произведенной, соответственно, с использованием химических методов и материалов и без них. Максимальное значение Кх имеет на транспорте и в связи, что обусловлено широким использованием в этих отраслях синтетических полимерных метериалов.
Химическая промышленность подразделяется на отрасли широкой специализации (горная химия, основная химия, производства органического синтеза и т.д.) и отрасли узкой специализации (производство минеральных удобрений, пластмасс, синтетических каучуков, красителей и т.д.). Продукция химической промышленности по принятой в стране классификации сгруппирована в 7 классов:
1) продукты неорганического синтеза,
2) полимерный материалы (синтетические каучуки, пластмассы, химические волокна),
3) лакокрасочные материалы,
4) синтетические красители и полупродукты,
5) продукты органического синтеза (нефте-, коксо - и лесохимия),
6) химические реактивы и чистые вещества,
7) химико-фармацевтические препараты.
История вопроса. Химическая технология - научная дисциплина, которая сформировалась в ее современном виде к середине XX столетия. Теоретические основы науки создавались параллельно в России и за рубежом. В 1803 году в Российской АН была впервые создана кафедра химической технологии. В 1808 году выходит в свет учебник И.А. Двигубского "Начальные основания технологии или краткое показание работ на заводах и фабриках производимых". Научные основы химической технологии закладываются позже в работах крупнейших ученых-химиков: Д.И. Менделеева, Н.Н. Зинина, Н.Д. Зелинского, И.Н. Каблукова и других. В стране организуется сеть научных учреждений, в которых разрабатывалась теория химико-технологических процессов конкретных производств.
Основные направления химизации в различных регионах мира. С химизацией народного хозяйства РФ в настоящее время тесно связана проблема конверсии оборонного производства. Она вытекает из необходимости перестройки всей промышленности, в которой удельный вес продукции для нужд военно-промышленного комплекса и сосредоточившего высококвалифицированные научно-технические кадры, достигает 80-90%. Перевод значительной части оборонного потенциала на производство гражданской продукции, в том числе и химического назначения.
Основные задачи, решаемые химической технологией. Между задачами, целями и содержанием теоретической химии и химической технологии существуют принципиальные различия, вызванные спецификой объекта изучения - производственного процесса, что накладывает ряд дополнительных условий и на сам метод изучения. Технология - это наука о наиболее экономических методах и средствах массовой переработки сырых природных веществ в продукты потребления и промежуточные продукты. В химическом производстве собственно химическим превращениям сопутствуют разнообразные физические, физико-химические и механические процессы.