Значение химии в создании новых материалов, красителей и волокон

Роль химии в создании новых материалов.

Лекция (обзорная) «Роль химии в жизни общества»

1. Место химии среди естественных наук

2. Химическая промышленность — основа современного производства.

3. Роль химии в создании новых материалов.

4. Значение химии в решении сырьевой проблемы.

5. Значение химии в решении энергетической проблемы.

6. Значение химии в решении повседневных бытовых проблем. Достижения современной химии на службе у медицины.

5. Значение химии в решении экологических проблем.

1. Место химии среди естественных наук. Естественные науки – науки, предметом изучения которых является природа. Природа реальна, она существует в виде материи и энергии. Существуют разные уровни организации материи. Упрощая, можно сказать, что первый уровень – макро- и микрочастицы изучает физика. Химия изучает второй уровень – вещества, т.е. совокупность частиц. А биология – третий уровень организации материи, живые организмы от одноклеточных до человека. Есть еще четвертый уровень и его изучает география, это совокупность живых и неживых объектов природы. Конечно, четкой границы между этими науками нет, но в целом понятно, что физика является основой всех естественных наук, а для изучения биологии нужно знать еще и химию, а серьезное изучение географии невозможно без знания физики, химии и биологии.

– биология(клетку, живые организмы от одноклеточных до человека и биосферы)

– химия (вещества, их строение, физические и химические свойства, получение и применение)

-физика (макро и микротела, их механическое движение, виды и свойства энергии, строение веществ и их физические свойства)

Знания о составе, строении, свойствах, применении различных веществ, о закономерностях химических процессов составляют научную картину химической реальности. А химические, физические и биологические знания в своей совокупности дают нам современную научную картину мира. Научная картина мира — общие свойства и закономерности окружающей нас природы.

2. Химическая промышленность — основа современного производства.

Человек с древнейших времен использовал различные вещества и химические процессы.

Краткая история химии: 1) Ремесла – знания о веществах накапливались в результате наблюдений в процессе работы, передавались в основном устно, были разрозненны и случайны. 2) Алхимики – накапливали знания в результате наблюдений и опытов, записывали и пытались их систематизировать и анализировать, но теории, увы, были ложные. 3) XVIII — XIX в.в. Промышленность . – стала использовать результаты наблюдений и опытов ученых. Ученые — пытаются объяснить результаты наблюдений и опытов, систематизировать их. Самые энергичные пытаются использовать научные открытия в производстве. Появились первые научные теории, которые подтвердились опытом ( 17-18 в. Ломоносов, Лавуазье, Дальтон) 4) XX — XXI в.в. – век НТРСовременные научные теории (Менделеев, Бутлеров 19 в., теория строения атома 20 в.) Наука не просто объясняет природные явления, она прогнозирует, подсказывает пути решения проблем. Появляются вещества, которых нет в природе, появляются новые технологии. Это все обеспечивает прогресс различных отраслей промышленного производства и сельского хозяйства, улучшает бытовые условия жизни, качество медицинских услуг и т.д. В свою очередь жизнь требует от науки решения тех или других проблем, направляет движение научной мысли. Эта сложная взаимосвязь химической промышленности и науки с другими отраслями человеческой деятельности – отличительная особенность современной химии. Ее принято называть термином «химизация». Химизация – это использование новых веществ, химических процессов и методов анализа в различных сферах практической деятельности человека.

Современная химия как система наук -общая, неорганическая, органическая, геохимия, биохимия, коллоидная, электрохимия, квантовая химия, физическая химия и т.д.

Диалектический характер химии, ее философское значение: 1) вселенная бессмертная, материя всегда была и будет 2) мир един, все вещества состоят из атомов, неживое превращается в живое и наоборот 3) химия – блестящая иллюстрация всех 3-х законов диалектики (количества в качество, единства и борьбы противоположностей, отрицания отрицания). В узком смысле диалектика химии в возникновении и решении экологических проблем.

Роль химии в создании новых материалов.

1) природные материалы: металлы, древесина, х/б ткань, кожа, шерсть и шелк.

2) традиционные химические материалы: сплавы, керамика, стекло, цемент, полимеры, пластмассы, искусственные и синтетические волокна, резина.

3) современные материалы: металлокерамика и керметы, фторопласты, стеклопласты, пенопласты, силиконы, керметы, резиноволокнистые материалы , стекловолокно и стеклокристаллические материалы (ситаллы), пласто- и пенобетон.

4) новые методы получения материалов: порошковая металлургия, зонная плавка и плавление в вакууме и инертной атмосфере, новые методы синтеза, в т.ч. с использованием металлорганических катализаторов, микробиологический синтез.

Реферат: Значение химии в создании новых материалов, красителей и волокон

Значение химии в создании новых материалов, красителей и волокон

Учеников 11-Б класса

Куйбышевской специализированной ООШ I-III ступеней

с углубленным изучением предметов »Интеллект»

Евсюнина И. В. Писаренко А. В.

Содержание

1. Создание новых материалов – необходимость нашей современности.

Создание новых материалов –это существенная необходимость нашей современности. В современных технологиях часто используют большое давление, температуру и агрессивное действие действие химических веществ. Материалы, которые используются, в частности в машиностроении, недостаточно стойкие и крепкие. Поэтому аппаратура преждевременно изнашивается, требуя частых замен и ремонтов. Новых материалов требуют и новые отрасли техники: космическая, атомная и др. Для практических потребностей необходимы такие материалы, как металлы, полимеры, керамика, красители, волокна.

2. Металлургия

Из металлов самыми необходимыми и далее будут стали Техническое переоснащение металлургической промышленности связано с переходом на выплавку сталей в конвертерах и электропечах. Это расширяет ассортимент изготовленных сталей. Удерживающим фактором здесь может быть дефицит жаростойких и огнеупорных материалов.

Важным источником добычи металлов является вторичное сырье. Например, при современном уровне рециркуляции меди ее хватит на 100 лет, а если его довести до 90% — то на 300 лет. К тому же строительство малых металлургических заводов, которые работают исключительно на металлоломе, показало их высокую эффективность в эксплуатации при добычи новых специальных видов проката.

Среди разнообразных способов обработки металлов особенное место занимает порошковая металлургия. Она заключается в формировании изделий из металлического порошка.

Все больше внедряется в металлургию беспрерывное разливание стали, что не только сокращает цикл производства но и повышает качество разливки. При обычной разливке заготовок верхняя часть слитка выходит пористой, ее нужно отрезать и вернуть на переплавку. Беспрерывное разливание освобождает от этой двойной работы, так как сплав образуется однородный.

Большое будущее в применении плазменной металлургии. В металургие под влиянием плазмы происходит термическая диссоциация руды, реагирующие вещества быстро образуют гомогенную систему. Под воздействием не только интенсифицируется восстановление железа, но и сокращается металлургический цикл. Плазменная металлургия дает возможность перерабатывать руды комплексно, а это способ решения проблемы безотходного производства в металлургии.

Как самостоятельный класс новых материалов можно рассматривать особенно чистые металлы. В них удалось снизить содержание примесей до 1 • 10 -6 — 1 • 10 -7 %. До 1925 г. весь титан в мире имел 0,5 — 5 % примесей, его технологически нельзя было обрабатывать. Сейчас добыть чистый титан, который вытягивается в провод, а в прокате образуются листы и даже фольга. Именно добыча чистых циркония и тантала дало возможность использовать их в машиностроении и атомной энергетике.

3. Природные красители, органические соединения,которыевырабатываются живыми организмами и окрашивают животные и растительные клетки и ткани.В основном соединения желтых, коричневых , черных и красных цветов разных оттенков, очень мало синих и фиолетовых, зеленые, как правило, отсутствуют.

До 2-ой половины XIX в. природные красители — единственные в — ва для крашения текстильных и парфюмерных изделий, кожи, бумаги, пищевых продуктов и др. С развитием промышленности органического синтеза, особенно анилокрасочной пром-ти, природные красители не выдержали конкуренции с красителями синтетическими и в основном утратили былое практическое значение. Их применяют также в пищевой и парфюмерной промышленностях, при исследованиях методами оптической и электронной микроскопии в цитологии и гистохимии, в аналитической химии. Многие природные красители обладают значительной физиологической и антибиотической активностью, вследствие чего их часто используют как лекарственные средства. Некоторые природные красители — регуляторы роста растений, а также сигнальные вещества, привлекающие насекомых-опылителей и отпугивающие вредителей.

Природные красители широко распространены в природе и крайне многообразны. Часто в различных природных источниках встречаются одни и те же или близкие по строению природные красители, поэтому наиболее целесообразно классифицировать их по типам химических соединений:

1.алифатические; 2.алицеклические; 3. ароматические; 4.гетероцеклические. 5.азотсодержащие гетероциклы.

Производные поррола включают три важные группы красителей:

1. Красный пигмент эритроцитов крови гемоглобин — железосодержащий комплекс протопорфирина и белка глобина.

2. Пигменты зеленых частей растений, содержащиеся в хлоропластах наряду с каротиноидами (в соотношении 3:1), сине-зеленый хлорофилл а и желто-зеленый хлорофилл б, играющие важную роль в процессах фотосинтеза.

3. Желчные пигменты.

Производные птеридина — широко распространенные пигменты, содержащиеся в крыльях бабочек и птиц.

4. Красители синтетические, органические соединения, используемые для крашения различных (преимущественно волокнистых) материалов и изделий. Представляют собой главным образом окрашенные соединения., некоторые бесцветные соединения, например, отбеливатели оптические, а также соединения, из которых красители образуются после нанесения на окрашиваемый материал. Цвет красителя обусловлен наличием в его молекуле хромофорной системы — достаточно развитой открытой или замкнутой системы сопряженных кратных связей и связанных с ней электронодонорных и (или) электроноакцепторных заместителей. Кроме того, в молекулах красителей могут содержаться заместители, придающие им различные свойства, например: способность растворяться в водных или неводных средах; образовывать внутрикомплексные соединения с металлами; химически связываться с окрашиваемым материалом.

Синтетические красители должны образовывать окраски, устойчивые к различным физико-химическим воздействиям в процессах последовательной переработки окрашенных материалов и при их эксплуатации, например, к обработке горячей водой и насыщение паром, к действию активного хлора, высоких температур ( в расплавах полимеров), света, морской воды, к погодным условиям, стирке, глажению, трению в сухом и мокром состояниях. Эти свойства оцениваются по пятибалльной шкале, только прочность к свету — по восьми балльной. Набор требований, предъявляемых к красителю, определяется назначением и способом производства окрашенного материала. Помимо устойчивости к различным воздействиям, синтетические красители характеризуют также по ровноте окрасок, чистоте их оттенка.

Производство синтетических красителей — отрасль промышленности тонкого органического синтеза. Синтетические красители получают в результате проведения многостадийного химического синтеза из промежуточных продуктов, производимых, в свою очередь, из ароматических и гетероароматических соединений, вырабатываемых угле- и нефтехимической промышленностью. Часто из одного промежуточного продукта получают несколько синтетических красителей. Промежуточные продукты, кроме того, широко используют для производства лекарственных веществ, пестицидов, ростовых веществ и многих других продуктов. Как правило, производство промежуточных продуктов организовано на заводах, которые вырабатывают синтетические красители.

Для промышленности синтетическим красителям характерны: многоассортиментность (большое число марок синтетических красителей), малотоннажность отдельных производств, многостадийность получения большинства красителей (иногда 10 и более стадий). Это затрудняет механизацию и автоматизацию производства и, следовательно, улучшение экономических показателей.

Основные пути прогресса в промышленности синтетических красителей: разработка для каждого вида крашения триад красителей (желтый — пурпурный голубой), смешением которых по данным расчета цветности на ЭВМ можно получить смесовые марки синтетических красителей любых цветов и оттенков ; организация гибких производств, позволяющих с помощью небольшого числа аппаратов повышенной мощности производить широкий ассортимент продукции; изыскание возможностей использования одних и тех же промежуточных продуктов для синтеза возможно большего числа синтетических красителей и применения в качестве промеж. продуктов соединений, производимых для синтеза лекарственных веществ, пестицидов, фотоматериалов и др..

Полученные в результате химического синтеза синтетические красители обычно мало пригодны для непосредственного применения в крашении и особенно в печатании. Чтобы красители были удобны в применении и для повышения степени их использования (например, исключение мех. потерь, более полная выбираемость из красильных ванн) из них готовят выпускные формы. Это стандартизованные товарные формы, в которых синтетические красители поступают потребителям; кроме красителя, взятого в строго определенной концентрации, в их состав входят различные вспомогательные вещества. На основе одного и того же синтетического красителя может быть приготовлено несколько выпускных форм. Синтетические красители производят в виде непылящих порошков, гранул и жидкостей, в виде растворов.

Применяют синтетические красители для крашения волокон и различных текстильных материалов, кожи, мехов, бумаги, древесины и др.; растворимые в органических средах синтетические красители — для окрашивания бензинов , парафина, спиртов, восков, растительных жиров, синтетических волокон при получении их формированием в массе, пластмасс, резин. Синтетические красители используют также в цветной и черно-белой кинематографии и фотографии, в электрофотографии аналитической химии, в медицине (средства диагностики, при биохимических исследованиях), в жидкостных лазерах, в различных физических приборах в качестве полупроводников и элементов, обладающих фотопроводимостью и некоторыми другими свойствами, как катализаторы.

5. Таблица волокон

Гигиенично, имеет высокую прочность, стойкость к стиранию, стирке, воздействию света, но не обладают необходимой упругостью, т. е. вытягивается и сильно мнется.

VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2015

ВОЗМОЖНОСТИ ХИМИИ В СОЗДАНИИ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

• Авторы
• Файлы работы
• Сертификаты

Химия и материаловедение играют большую роль в жизни людей. Материал – это вещество или предметы, идущие на изготовление чего-либо. От них зависит будущее человека, поскольку новый материал дает широкие возможности и не только в одной отрасли. Поиск и в конечном итоге результат, т.е. изготовление нового, осуществляют непосредственный прогресс, тем более в XXI веке возрастает важность решения подобной проблемы. А основные запасы часто используемых материалов (например: железо, медь, цинк, олово, золото, серебро и т.д.), при нынешних масштабах добычи, иссякнут практически в течение столетия, что за историю всего земного шара покажется моментальным.

И потому очень важно раскрыть все возможности химии и материаловедения в различных отраслях. Они помогут преобразить наш мир красками, улучшить экологию, создать новые лекарства, медикаменты и приборы, и просто сделать жизнь проще и комфортнее.

Но перед нами стоит ряд нерешенных вопросов, на некоторые из которых мы можем дать на сегодняшний день лишь поверхностный ответ. Рассмотрим некоторые пару из них: За какими материалами стоит будущее? Какими свойствами они должны обладать?

1 Возможности и разработки химии в создании новых материалов1.1 Существует ли материал XXI века?

Уже давно не секрет, что вещество может иметь две структуры, примером тому служат алмаз и графит. Таким же свойством обладает и железо, в результате чего сталь закаливается. Тем не менее, существуют и не железные сплавы, которые содержат подобное свойство, однако оно отличается. Отличие его в том, что материал обладает памятью формы. В этом случае изменение кристалла одной структуры в другую осуществляется так, что внешняя форма кристалла запоминается, и тогда его можно согнуть, и он разогнется лишь при нагревании. Именно такая память может стать одним из ведущих качеств, необходимых в различных отраслях. Материалом обладающим памятью форм является также металлическое стекло. Оно то прочное, как сталь, то пластичное, как полимерные материалы, способно пропустить ток и обладает высокой коррозионной стойкостью. В соответствии с его ролью такой материал нужно было бы назвать «материалом XXI века», если бы не хрупкость. Такое стекло заняло бы достойное место в медицине (имплантаты), радио и электротехнике. С нынешними материалами приходится чем-то жертвовать. Образцами того может служить еще целое множество материалов.

Так существует ли материал XXI века на самом деле? Определенного ответа на поставленный вопрос не существует. Поскольку век только начинается, нельзя с совершенной уверенностью дать ответ. Возможно, это металлическое стекло, силикон, или, быть может, композиционные материалы….

1.2 Композиционные материалы

Требования XXI века и будущего упираются в создание новой технологии композиционных материалов на основе углеродных волокон, способных выдерживать высокие температуры. Речь идет даже не о повседневной обычной жизни на Земле, а о космосе, где требуются двигатели и более незначительные детали, как кромки крыльев, которые выдерживают температуру в 4000°C, обладать прочностью до 200 МПа и плотностью около 2 г/см3. Аналогично можно рассмотреть необходимые характеристики и для авиации. В основном композиционные материалы получают путем пропитки каркаса из волокон наполнителя расплавом металла под высоким давлением и температурой, с дальнейшей прессовкой и прокаткой. Но также применяются и методы порошковой металлургии.

По общему мнению, свойства, которыми обладают композиты, получить тяжело и применяемым путем использования углеродных волокон нельзя ограничиваться. Нужно искать другие способы создания композиционных материалов с подобными качествами.

1.3 Тверже алмаза

Алмаз уже давно не является самым твердым материалом, его твердость составляет порядка 150 гигапаскалей. В отличие, например от фуллеритов, которые занимают лидирующие позиции в перечне самых твердых материалов.

Первое место получил ультратвердый фуллерит, твердость которого от 150 до 300 ГПа. Способ получения такого материала был открыт российскими учеными. Они предложили добавить к смеси реагентов сероуглерод, который является катализатором в синтезе фуллерита. Именно за счет такого добавления стало возможным получить столь ультратвердый материал при достаточно малом давлении – 8 ГПа. Раньше все попытки получить подобный фуллерит заканчивались неудачей, так как его синтез без потусторонних веществ был возможен только при давлении в 13 ГПа, а так же требовался нагрев свыше 830°C.

Использование материала в промышленных масштабах пока невозможно. Это обусловлено тем, что создание большого количества трехмерного материала требует высокого давления от 13ГПа. По сути, проблема заключается не просто в создании подобного давления, а его создания в достаточно большом объеме, что не позволяет современная техника.

1.4 Умный материал

Настраиваемая химическая реакция и регенерация уже существует. Речь идет о самовосстанавливающемся пластике, который необходим в медицине и в различной технике (военной, морской, автомобильной). Ранее он был способен «заживить» лишь микроскопические трещины и отверстия, но благодаря разработкам ученых США, «умный» пластик восстановится от пулевого ранения примерно за 20 минут. Минус заключается в том, что возобновление происходит с потерей прочности не более 38%.

Если же разработки пойдут дальше, то можно будет говорить о совершенстве животного тела. Так как все царапины и раны зарастут сами без шрамов и под контролем времени заживления. А что если тот же эффект можно будет проделать и с внутренними органами? Или даже с костями и хрящами? Тогда живое существо смогло бы жить чуть ли не вечно. Поскольку можно дойти до того, что просто не будет омертвевших клеток внутри организма, и о распространенных болезнях связанных именно с таким типом клеток, можно было бы забыть.

1.5 Волокна и волокнистые материалы

Волокна и волокнистые материалы давным-давно заняли мировой рынок. Из века в век меняются тенденции в их развитии, которые позволяют оптимизировать функциональные характеристики все возможного назначения. Сейчас идет эра «умного текстиля», которая имеет два направления. Первое – колоритное, обладающее, например, необычными цветовыми эффектами. Второе – интеллектуальное. Это означает создание и освоение новых текстильных технологий, предполагающих огромный набор новых свойств. Данное направление в первую очередь направленно на военных. «Умная ткань» должна уметь «отслеживать» сердцебиение и общее самочувствие солдата, локализовать раны, самоочищаться, поддерживать необходимую температуру тела, быть легкой и удобной, заменять бронежилет, включать в себя небольшую систему связи. Сегодня ведущую роль в попытке создания подобного комплекта играют нанотехнологии. Таким образом, происходит развитие традиционных волокон, с дальнейшей их модификацией, и внедрение принципиально новых химических волокнистых материалов – «умный текстиль».

1.6 Углеродный аэрогель

Углеродный аэрогель лишен недостатков своих предшественников состоящих либо из графена, либо из углеродных нанотрубок. Он сочетает в себе и первый, и второй ингредиент. Отличие его в том, что он особо низкой плотности, твердости и теплопроводности, имеет высокую способность восстанавливать форму, т.е. эластичность.

Аэрогели по прочности схожи с твердыми телами, а по прочности с газом. Один из лучших примеров кварцевого аэрогеля имеет плотность примерно 2 мг/см3. Еще одно качество аэрогеля, это – пористость. Благодаря ему в 2006 году удалось собрать и доставить на Землю образцы межпланетной пыли.

Если рассматривать старые образцы аэрогеля, то недостатком их являлась хрупкость. Таким минусом обладали аэрогели из кварца и из некоторых оксидов металлов и углерода, все они при повторных нагрузках растрескивались. Но создание углеродного материала (аэрогеля) исключило подобную хрупкость и непрактичность.

Кроме качества упругости углеродный аэрогель, состоящий из графена и углеродных нанотрубок, обладает электропроводностью. А свойство абсорбирования жидкостей может послужить для ликвидации разливов нефти и очищения воды от органических веществ. Так его можно сравнить с губкой, которая как впитывает, так и выводит жидкость, а остаток веществ удаляется в результате испарения.

Поскольку углерод обладает различными формами и настолько же разнообразными свойствами, то можно ожидать новых открытий в этой области.

Создание германена или, как его назвали сами ученые «двоюродный брат графена» предсказывали еще в 2009 году. Но только в 2014 году удалось получить нужный материал.

Так же как и другие двумерные материалы, например графен и силицен, германен получают путем осаждения отдельных атомов на подложку при высоких температурах в вакууме. Подложка может быть разной, главное чтобы оставалась характерная ячеистая структура двумерного материала.

В качестве эксперимента сначала решили использовать серебро, так как оно является подложкой для получения силицена. Однако для получения германена такая подложка не подошла. В качестве другого материала было предложено золото, с которым эксперимент завершился удачно. Плюсом подобной находки является то, что золото по сравнению с платиной, которую предложили применять в Китае, гораздо дешевле. А если слои германена в будущем получится наращивать на тончайшую золотую подложку, то это дополнительно удешевит процесс производства и партии выпускаемого материала значительно увеличатся.

Потребность людей заключается в создании и применение перспективных конструкций и изделий с «удобными» параметрами, такими как: неисчерпаемость ресурса, прочность и пластичность, жароустойчивость и морозостойкость, легкость, самовосстановление, легкость регулирования. В настоящее время внедрение новых материалов имеет большое значение, в том числе для окружающей среды. Потому что, они должны быть менее токсичными и обладать свойством саморазложения.

Разработка принципиально новых химических технологий послужит причиной образования нового поколения продуктов с большим количеством различных свойств, которые приведут в конечном итоге к появлению их во многих отраслях промышленности, в т.ч. здравоохранении, ракетостроении, электронике, энергетике, связи.

Значение химии в создании новых материалов, красителей и волокон

Устойчиво к кислотам и щелочам.Изготовление разного вида одежды, полотенец, носовых платков, тканей для обивки мебели, портьер, а также марли,

Значение химии в создании новых материалов, красителей и волокон

Другие материалы по предмету

Значение химии в создании новых материалов, красителей и волокон

Учеников 11-Б класса

Куйбышевской специализированной ООШ I-III ступеней

с углубленным изучением предметов »Интеллект»

Евсюнина И. В. Писаренко А. В.

1. Создание новых материалов необходимость нашей современности32. Металлургия 3 1.1. добыча металлов из вторичного сырья3 1.2. порошковая металлургия3 1.3. беспрерывное разливание стали 3 1.4. плазменная металлургия3 1.5. особенно чистые металлы33. Природные красители44. Красители синтетические45. Таблица волокон76. Химические волокна87. Понятие о технологии изготовления химических волокон..98. Природные волокна10 8.1. Волокна растительного происхождения10 8.2. Волокна животного происхождения10 8.3. Волокна минерального происхождения119. Синтетические волокна11 9.1. Полиамидные волокна11 9.2. Полиэфирные волокна14Список использованной литературы16

1. Создание новых материаловнеобходимость нашей современности.

Создание новых материалов это существенная необходимость нашей современности. В современных технологиях часто используют большое давление, температуру и агрессивное действие действие химических веществ. Материалы, которые используются, в частности в машиностроении, недостаточно стойкие и крепкие. Поэтому аппаратура преждевременно изнашивается, требуя частых замен и ремонтов. Новых материалов требуют и новые отрасли техники: космическая, атомная и др. Для практических потребностей необходимы такие материалы, как металлы, полимеры, керамика, красители, волокна.

2. Металлургия

Из металлов самыми необходимыми и далее будут стали Техническое переоснащение металлургической промышленности связано с переходом на выплавку сталей в конвертерах и электропечах. Это расширяет ассортимент изготовленных сталей. Удерживающим фактором здесь может быть дефицит жаростойких и огнеупорных материалов.

Важным источником добычи металлов является вторичное сырье. Например, при современном уровне рециркуляции меди ее хватит на 100 лет, а если его довести до 90% — то на 300 лет. К тому же строительство малых металлургических заводов, которые работают исключительно на металлоломе, показало их высокую эффективность в эксплуатации при добычи новых специальных видов проката.

Среди разнообразных способов обработки металлов особенное место занимает порошковая металлургия. Она заключается в формировании изделий из металлического порошка.

Все больше внедряется в металлургию беспрерывное разливание стали, что не только сокращает цикл производства но и повышает качество разливки. При обычной разливке заготовок верхняя часть слитка выходит пористой, ее нужно отрезать и вернуть на переплавку. Беспрерывное разливание освобождает от этой двойной работы, так как сплав образуется однородный.

Большое будущее в применении плазменной металлургии. В металургие под влиянием плазмы происходит термическая диссоциация руды, реагирующие вещества быстро образуют гомогенную систему. Под воздействием не только интенсифицируется восстановление железа, но и сокращается металлургический цикл. Плазменная металлургия дает возможность перерабатывать руды комплексно, а это способ решения проблемы безотходного производства в металлургии.

Как самостоятельный класс новых материалов можно рассматривать особенно чистые металлы. В них удалось снизить содержание примесей до 1 10-6 1 10-7 %. До 1925 г. весь титан в мире имел 0,5 5 % примесей, его технологически нельзя было обрабатывать. Сейчас добыть чистый титан, который вытягивается в провод, а в прокате образуются листы и даже фольга. Именно добыча чистых циркония и тантала дало возможность использовать их в машиностроении и атомной энергетике.

3. Природные красители, органические соединения, которые вырабатываются живыми организмами и окрашивают животные и растительные клетки и ткани. В основном соединения желтых, коричневых , черных и красных цветов разных оттенков, очень мало синих и фиолетовых, зеленые, как правило, отсутствуют.

До 2-ой половины XIX в. природные красители — единственные в — ва для крашения текстильных и парфюмерных изделий, кожи, бумаги, пищевых продуктов и др. С развитием промышленности органического синтеза, особенно анилокрасочной пром-ти, природные красители не выдержали конкуренции с красителями синтетическими и в основном утратили былое практическое значение. Их применяют также в пищевой и парфюмерной промышленностях, при исследованиях методами оптической и электронной микроскопии в цитологии и гистохимии, в аналитической химии. Многие природные красители обладают значительной физиологической и антибиотической активностью, вследствие чего их часто используют как лекарственные средства. Некоторые природные красители — регуляторы роста растений, а также сигнальные вещества, привлекающие насекомых-опылителей и отпугивающие вредителей.

Природные красители широко распространены в природе и крайне многообразны. Часто в различных природных источниках встречаются одни и те же или близкие по строению природные красители, поэтому наиболее целесообразно классифицировать их по типам химических соединений:

1.алифатические; 2.алицеклические; 3. ароматические; 4.гетероцеклические. 5.азотсодержащие гетероциклы.

Производные поррола включают три важные группы красителей:

1. Красный пигмент эритроцитов крови гемоглобин — железосодержащий комплекс протопорфирина и белка глобина.

2. Пигменты зеленых частей растений, содержащиеся в хлоропластах наряду с каротиноидами (в соотношении 3:1), сине-зеленый хлорофилл а и желто-зеленый хлорофилл б, играющие важную роль в процессах фотосинтеза.

3. Желчные пигменты.

Производные птеридина — широко распространенные пигменты, содержащиеся в крыльях бабочек и птиц.

4. Красители синтетические, органические соединения, используемые для крашения различных (преимущественно волокнистых) материалов и изделий. Представляют собой главным образом окрашенные соединения., некоторые бесцветные соединения, например, отбеливатели оптические, а также соединения, из которых красители образуются после нанесения на окрашиваемый материал. Цвет красителя обусловлен наличием в его молекуле хромофорной системы — достаточно развитой открытой или замкнутой системы сопряженных кратных связей и связанных с ней электронодонорных и (или) электроноакцепторных заместителей. Кроме того, в молекулах красителей могут содержаться заместители, придающие им различные свойства, например: способность растворяться в водных или неводных средах; образовывать внутрикомплексные соединения с металлами; химически связываться с окрашиваемым материалом.

Синтетические красители должны образовывать окраски, устойчивые к различным физико-химическим воздействиям в процессах последовательной переработки окрашенных материалов и при их эксплуатации, например, к обработке горячей водой и насыщение паром, к действию активного хлора, высоких температур ( в расплавах полимеров), света, морской воды, к погодным условиям, стирке, глажению, трению в сухом и мокром состояниях. Эти свойства оцениваются по пятибалльной шкале, только прочность к свету — по восьми балльной. Набор требований, предъявляемых к красителю, определяется назначением и способом производства окрашенного материала. Помимо устойчивости к различным воздействиям, синтетические красители характеризуют также по ровноте окрасок, чистоте их оттенка.

Производство синтетических красителей — отрасль промышленности тонкого органического синтеза. Синтетические красители получают в результате проведения многостадийного химического синтеза из промежуточных продуктов, производимых, в свою очередь, из ароматических и гетероароматических соединений, вырабатываемых угле- и нефтехимической промышленностью. Часто из одного промежуточного продукта получают несколько синтетических красителей. Промежуточные продукты, кроме того, широко используют для производства лекарственных веществ, пестицидов, ростовых веществ и многих других продуктов. Как правило, производство промежуточных продуктов организовано на заводах, которые вырабатывают синтетические красители.

Для промышленности синтетическим красителям характерны: многоассортиментность (большое число марок синтетических красителей), малотоннажность отдельных производств, многостадийность получения большинства красителей (иногда 10 и более стадий). Это затрудняет механизацию и автоматизацию производства и, следовательно, улучшение экономических показателей.

Основные пути прогресса в промышленности синтетических красителей: разработка для каждого вида крашения триад красителей (желтый — пурпурный голубой), смешением которых по данным расч

Значение химии в создании новых материалов, красителей и волокон (стр. 1 из 4)

Значение химии в создании новых материалов, красителей и волокон

Учеников 11-Б класса

Куйбышевской специализированной ООШ I-III ступеней

с углубленным изучением предметов »Интеллект»

Евсюнина И. В.Писаренко А. В.

Содержание

1. Создание новых материалов – необходимость нашей современности.

Создание новых материалов –это существенная необходимость нашей современности. В современных технологиях часто используют большое давление, температуру и агрессивное действие действие химических веществ. Материалы, которые используются, в частности в машиностроении, недостаточно стойкие и крепкие. Поэтому аппаратура преждевременно изнашивается, требуя частых замен и ремонтов. Новых материалов требуют и новые отрасли техники: космическая, атомная и др. Для практических потребностей необходимы такие материалы, как металлы, полимеры, керамика, красители, волокна.

2. Металлургия

Из металлов самыми необходимыми и далее будут стали Техническое переоснащение металлургической промышленности связано с переходом на выплавку сталей в конвертерах и электропечах. Это расширяет ассортимент изготовленных сталей. Удерживающим фактором здесь может быть дефицит жаростойких и огнеупорных материалов.

Важным источником добычи металлов является вторичное сырье. Например, при современном уровне рециркуляции меди ее хватит на 100 лет, а если его довести до 90% — то на 300 лет. К тому же строительство малых металлургических заводов, которые работают исключительно на металлоломе, показало их высокую эффективность в эксплуатации при добычи новых специальных видов проката.

Среди разнообразных способов обработки металлов особенное место занимает порошковая металлургия. Она заключается в формировании изделий из металлического порошка.

Все больше внедряется в металлургию беспрерывное разливание стали, что не только сокращает цикл производства но и повышает качество разливки. При обычной разливке заготовок верхняя часть слитка выходит пористой, ее нужно отрезать и вернуть на переплавку. Беспрерывное разливание освобождает от этой двойной работы, так как сплав образуется однородный.

Большое будущее в применении плазменной металлургии. В металургие под влиянием плазмы происходит термическая диссоциация руды, реагирующие вещества быстро образуют гомогенную систему. Под воздействием не только интенсифицируется восстановление железа, но и сокращается металлургический цикл. Плазменная металлургия дает возможность перерабатывать руды комплексно, а это способ решения проблемы безотходного производства в металлургии.

Как самостоятельный класс новых материалов можно рассматривать особенно чистые металлы. В них удалось снизить содержание примесей до 1 • 10 -6 — 1 • 10 -7 %. До 1925 г. весь титан в мире имел 0,5 — 5 % примесей, его технологически нельзя было обрабатывать. Сейчас добыть чистый титан, который вытягивается в провод, а в прокате образуются листы и даже фольга. Именно добыча чистых циркония и тантала дало возможность использовать их в машиностроении и атомной энергетике.

3. Природные красители,органические соединения,которыевырабатываются живыми организмами и окрашивают животные и растительные клетки и ткани.В основном соединения желтых, коричневых , черных и красных цветов разных оттенков, очень мало синих и фиолетовых, зеленые, как правило, отсутствуют.

До 2-ой половины XIX в. природные красители — единственные в — ва для крашения текстильных и парфюмерных изделий, кожи, бумаги, пищевых продуктов и др. С развитием промышленности органического синтеза, особенно анилокрасочной пром-ти, природные красители не выдержали конкуренции с красителями синтетическими и в основном утратили былое практическое значение. Их применяют также в пищевой и парфюмерной промышленностях, при исследованиях методами оптической и электронной микроскопии в цитологии и гистохимии, в аналитической химии. Многие природные красители обладают значительной физиологической и антибиотической активностью, вследствие чего их часто используют как лекарственные средства. Некоторые природные красители — регуляторы роста растений, а также сигнальные вещества, привлекающие насекомых-опылителей и отпугивающие вредителей.

Природные красители широко распространены в природе и крайне многообразны. Часто в различных природных источниках встречаются одни и те же или близкие по строению природные красители, поэтому наиболее целесообразно классифицировать их по типам химических соединений:

1.алифатические; 2.алицеклические; 3. ароматические; 4.гетероцеклические. 5.азотсодержащие гетероциклы.

Производные поррола включают три важные группы красителей:

1. Красный пигмент эритроцитов крови гемоглобин — железосодержащий комплекс протопорфирина и белка глобина.

2. Пигменты зеленых частей растений, содержащиеся в хлоропластах наряду с каротиноидами (в соотношении 3:1), сине-зеленый хлорофилл а и желто-зеленый хлорофилл б, играющие важную роль в процессах фотосинтеза.

3. Желчные пигменты.

Производные птеридина — широко распространенные пигменты, содержащиеся в крыльях бабочек и птиц.

4. Красители синтетические, органические соединения, используемые для крашения различных (преимущественно волокнистых) материалов и изделий. Представляют собой главным образом окрашенные соединения., некоторые бесцветные соединения, например, отбеливатели оптические, а также соединения, из которых красители образуются после нанесения на окрашиваемый материал. Цвет красителя обусловлен наличием в его молекуле хромофорной системы — достаточно развитой открытой или замкнутой системы сопряженных кратных связей и связанных с ней электронодонорных и (или) электроноакцепторных заместителей. Кроме того, в молекулах красителей могут содержаться заместители, придающие им различные свойства, например: способность растворяться в водных или неводных средах; образовывать внутрикомплексные соединения с металлами; химически связываться с окрашиваемым материалом.

Синтетические красители должны образовывать окраски, устойчивые к различным физико-химическим воздействиям в процессах последовательной переработки окрашенных материалов и при их эксплуатации, например, к обработке горячей водой и насыщение паром, к действию активного хлора, высоких температур ( в расплавах полимеров), света, морской воды, к погодным условиям, стирке, глажению, трению в сухом и мокром состояниях. Эти свойства оцениваются по пятибалльной шкале, только прочность к свету — по восьми балльной. Набор требований, предъявляемых к красителю, определяется назначением и способом производства окрашенного материала. Помимо устойчивости к различным воздействиям, синтетические красители характеризуют также по ровноте окрасок, чистоте их оттенка.

Производство синтетических красителей — отрасль промышленности тонкого органического синтеза. Синтетические красители получают в результате проведения многостадийного химического синтеза из промежуточных продуктов, производимых, в свою очередь, из ароматических и гетероароматических соединений, вырабатываемых угле- и нефтехимической промышленностью. Часто из одного промежуточного продукта получают несколько синтетических красителей. Промежуточные продукты, кроме того, широко используют для производства лекарственных веществ, пестицидов, ростовых веществ и многих других продуктов. Как правило, производство промежуточных продуктов организовано на заводах, которые вырабатывают синтетические красители.

Для промышленности синтетическим красителям характерны: многоассортиментность (большое число марок синтетических красителей), малотоннажность отдельных производств, многостадийность получения большинства красителей (иногда 10 и более стадий). Это затрудняет механизацию и автоматизацию производства и, следовательно, улучшение экономических показателей.

Основные пути прогресса в промышленности синтетических красителей: разработка для каждого вида крашения триад красителей (желтый — пурпурный голубой), смешением которых по данным расчета цветности на ЭВМ можно получить смесовые марки синтетических красителей любых цветов и оттенков ; организация гибких производств, позволяющих с помощью небольшого числа аппаратов повышенной мощности производить широкий ассортимент продукции; изыскание возможностей использования одних и тех же промежуточных продуктов для синтеза возможно большего числа синтетических красителей и применения в качестве промеж. продуктов соединений, производимых для синтеза лекарственных веществ, пестицидов, фотоматериалов и др..