Реферат на тему:
Хімія та вирішення сировинного та енергетичного дефіциту.
План
1. Використання сировини зростає, запас зменшуються.
2. Метали.
3. Карбон.
4. Справи з неметалічною сировиною.
5. Перспективи використання вторинної сировини.
6. Взаємозв’язок хімії і енергетики.
7. Змагання видів енергії.
Використання сировини зростає, запас зменшуються.
Найважливішою характеристикою кожного хімічного виробництва є перетворення сировини в цінні хімічні сировини. Вихідним пунктом для кожного такого перетворення є природні ресурси. Сировиною може бути все, що оточує нас в природі. Починаючи з 1960 року виробництво продуктів на душу населення, так само як і населення Землі, зростає щорічно приблизно на 6%. Кожні 11 років необхідність в матеріалах на нашій планеті подвоюється. Але при зростанні населення і прогресуючій індустріалізації попит на матеріали буде зростати і зростати.
До цього часу людство дуже мало використовувало потенціально-придатні до розробок області Землі – атмосферу, верхні шари земної кори, гідросферу і біосферу. Доступний сучасним засобам розробки верхній шар кори досяг 1км і лише рідко 2км. Тим не менше цей «тонкий» шар містить не менше 20000 блн.т заліза, 40 блн.т міді, 40 блн.т цинку, 7,2 блн.т свинцю – це лише деякі приклади. А земна кора має товщину 16км, хоча і складає 1/418 частину загального об’єму земної кулі. Майже 98,6% цього шару складають 8 елементів: Оксисен, Силіцій, Алюміній, Ферум, Кальцій, Натрій і Магній, а на долю всіх інших – 1,4% маси. Не дивлячись на це, запаси всіх важливих елементів в земній корі настільки великі що для них немає наочного масштабу порівняння.
Хоча вміст хімічних елементів в земній корі абсолютно великий, але дуже мало для рентабельного добування завдяки їх розсіяності. Тому, як і раніше, використовуються місця, в яких зосереджені великі запаси того чи іншого елемента. Нажаль таких родовищ мало і до того ж вони нерівномірно розділені на земній кулі, а тому швидко вичерпуються.
Майже жодна країна світу немає всіх необхідних видів сировини і не може обійтись без її імпорту. Особливе місце займає Росія. Так, по запасам свинцю, заліза, марганцю, хрому і платини – вона займає перше місце, а по запасам золота, міді, цинку, нікелю, титану, вольфраму і кадмію – друге.
Слід констатувати, що сировина, яка добувається сучасними технічними засобами, у всіх частинах світу, вичерпується. Дійсно, ресурси матері Землі хоч і дуже великі, але не невичерпні, тому людське суспільство на планеті не зможе довго розвиватися на основі дідівських методів добування сировини. Але з іншої сторони, елементи, які є в природі, як інтенсивно вони не експлуатувались, не знищуються, а лише переходять в інші сполуки. Таким чином, резерви елементів на Землі залишаються постійними і зменшуються швидкими темпами не природні ресурси взагалі, а лише та їх частина, яка вводиться в економічний оборот на сучасному рівні розвитку.
Коли в XVII і XVIIIст. французькі ліси, що служили в той час калійною сировиною для виробництва скла, були спустошені, говорили про кризу промисловості скла і її загибель у Франції. Нічого подібного не відбулось, дефіцит був своєчасно ліквідований Лебланком (садовий прогрес 1789р.). Якщо якийсь прогрес в майбутньому в подібній ситуації, то криза йому не загрожує, може тільки зросте ціна розв’язання проблеми, оскільки «валютою», якою платять за подібні дефіцити, стає енергія.
Щодо вартості сировини, то на протязі ХХст. відчувались дві протилежні тенденції. До1971-1972років спостерігався міжнародний рух цін на користь готових товарів. Тоді розвиваючі країни були змушені під тиском імперіалістичних держав продавати свою сировину, особливо нафту і газ за низькі ціни. Колосальні надприбутки і швидкий ріст економіки промислово розвинених країн був зумовлений ножицями цін.
В 1972-1973 роках відбулося зрушення в цьому неправильному економічному балансі. Статистика відмітила небувалий вибух цін на сировину і паливо. Якщо прийняти ціну 1970рік за 100, то в другому кварталі 1974р. вона була вже 270, а на деяку мінеральну сировину – 424, ціна на нафту до 484, вугілля – 395, деревину – 330, залізо і сталь – 270!
Великі надії покладаються на області нашої планети, які геологічно ще мало розвідані. Перспективним є морський шельф, що знаходиться на глибині біля 200м. Площа підводних континентів у півтора рази більша від площі Азії. В майбутньому вони стануть джерелом багатьох видів сировини. Щорічно з морської води на початку 70-тих років добувалось сировини на суму більш ніж в млрд. карбованців, а в кінці тисячоліття на суму 40-50 млрд. крб.
Коли мова йде про проблеми сировини, то центр тяжіння переноситься на обговорення, як стоїть справа з металами. Тому доречно сказать : потурбуємось про метали!
Метали.
Хоча більшість металів є в невичерпній кількості, але їх доля в тих формах сполук, з яких вони можуть бути вилучені для господарських цілей, дуже ограничені, а в багатьох випадках їм загрожує повне зникнення у зв’язку з тим що запаси їх повністю вичерпуються.
За розрахунками, зробленими в США, особливо по відношенню свинцю, міді, золота, цинку, олова, срібла і урану, при збереженні теперішніх масштабів їх використання запаси їх уже в цьому столітті підійдуть до кінця. В середині наступного століття ще можна буде добувати в достатній кількості вугілля, заліза, марганець, хром, нікель, молібден, кобальт і алюміній.
На питання чи може більш як в міліардне населення планети досягти у відношенні використання металів сучасного рівня життя розвинених країн, американці вчені відповідають негативно, оскільки для цього необхідно мати в обороті
50-60млрд.т. заліза;
1млрд.т. свинцю;
600млн.т. цинку;
80млн.т. олова.
Інакше кажучи, треба 100-400 разів збільшити їх виробництво, не враховуючи витрат внаслідок окислення і тертя. Запаси деяких металів, наприклад свинцю, мідій і цинку, на їхню думку, набагато менше, ніж треба для господарських нужд.
Най необхідніші і найважливішим з усіх металів є залізо. Це четвертий за поширенням в земній корі елемент. Його є в загальній сумі 12блн.т. Надійно розвідані і використовуються світові запаси залізних руд лише 100млрд.т.
Серед країн з великими залізорудними запасами слід відмітити Росію, Україну, Австралію, Канаду, США, Бразилію. В районі Курської магнітної аномалії зосереджено 30млрд.т. залізних руд, тобто 1/3 світових запасів.
37% родовищ міді знаходиться в Чілі експлуатуючи їх американські мідні концесії одержали прибуток за минулі 60 років на суму 11млрд.доларів, що дорівнює загальному національному доходу Чілі за 400 років. Мідь як електропровідник в цій своїй найважливішій області застосування, НА ЩАСТЯ, може бути замінена алюмінієм – основним серед не залізних металів. Вміст алюмінію в доступних для розробки у частках земної кори досягає такого значення, що добутим з них металам можна покрити земну кулю шаром 80м. Але лише 0,008% цієї маси алюмінію існує у формі цінної сировини – бокситів, світовий запас яких сьогодні оцінюється в 6млрд.тонн (з них більше 1/3 запасів зосереджено в Австралії). Щорічний приріст виробництва алюмінію в світі складає біля 9%. На кінець тисячоліття зі збільшенням населення щорічно необхідність алюмінію склала 30млн.т. А якщо враховувати що в подальшому залізо буде замінятися алюмінієм, то його щорічна необхідність зросте до 100млн.т.Бокситів на це на довго не вистачить, на що вказує група експертів ООН. Тому рано чи пізно прийдеться вернутися до використання глини і навіть до алюмосилікатів вулканічних порід, які містять до 10% алюмінію. Вони розповсюджені всюди в невичерпних кількостях, тому забезпечать любу необхідність в металі. Але для цього повинні бути розроблені методи добування алюмінію з цієї сировини. Розробки ведуться повним ходом. Так, в США розроблений енерго економічний спосіб: сировину обробляють хлором, одержаний хлорид алюмінію електролітичним способом розкладають на алюміній і хлор.
А щодо іншого легкого металу – магнію, то запаси його колосальні і ще дуже довго не буде ніяких проблем з його сировиною.
Титан – корозійно стійкий суперник алюмінію і сталі. Застосування його в хімічній промисловості різко зросло за останні роки.
Уран і Торій – матеріали енергетики майбутнього. Тантал – родоначальник, особливо міцних кислотно і жаростійких сплавів. Без Платини, Іридію і Родію була б неможливою хімія каталізаторів. Найбільша кількість платинових металів, тобто більше 98%, знаходиться в південній Африці, Канаді і Росії. Світове виробництво їх складає 119 т., причому 60% цієї кількості виробляє Росія.
В морських водах нашої планети розчинено 4,5 млрд.т. урану, приблизно 3 млрд.т. марганцю, ванадію і нікелю, в млрд.т. золота(по 1,5 т. на кожного жителя нашої планети).
А які справи з неметалічною сировиною?
Якщо метали цікавили нас в елементарному стані, то значення неметалів полягає в утворених ними сполуках.
Хімікам ще довгий час можна не турбуватись за запаси таких елементів як сірка, фосфор, азон; оксиген і хлор. Крім піриту FeS2 є цілий ряд мінералів, що містять сірку. Це рентабельні родовища гіпсу CaSO4 x 2H2O, ангідриду (CaSO4 ), кізериту (MgSo4 xH2O).
Відомі величезні запаси мінералів, що містять фосфор. Світове виробництво фосфору досягло в 1974р. 25млн.т. Його вистачить і на XXI століття.
Значення азоту – складової частини білку ключового елементу виробництва добрив і інших важливих промислових продуктів – важко переоцінити. Проблема нестачі азоту на Землі ніколи не виникне хоча його доля 0,03% земної маси і він відноситься до елементів різноземельних. На кожен м2 поверхні планети приходиться більше 7,5т. азоту. Повітря – це оксан азоту!
Одним із найважливіших видів хімічної сировини є кисень. Найважливіші хімічні реакції – процеси окиснення – протікають при прямій участі цього елемента. Оксисен – найпоширеніший елемент. Нехватка кисню, навіть враховуючи забруднення навколишнього середовища, нам не загрожує. Причому, запаси кисню постійно поновлюються завдяки процесам життєдіяльності рослин( 1га лісу постачає 60тюкисню на рік), а також розщепленню ультрафіолетових випромінюванням водяної парив атмосферу.