Химияның адам өміріндегі маңызы

№32 жалпы  орта білім беретін мектеп

 

 

 

 

 

 

 

Химияның  адам өміріндегі маңызы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Химияның  адам өміріндегі маңызы

Адамзат қоғамы бұдан мыңдаған жылдар бұрын кейбір табиғи шикізаттарды мұқтажына сай өңдеп, қажетіне пайдалана  білген. Қазіргі заманда адамның  өндіргіштік әрекеттері саласында  химияның атқаратын рөлі зор. Химия  араласпаған бірде-бір өндіріс, шаруашылық салалары жоқ. Табиғат бізге тек  бастапқы шикізатты — ағашты,кенді, мұнайды және т.б. береді. Табиғи материалдарды химиялық өңдеу арқылы ауыл шаруашылығына, өндіріске, тұрмысқа қажетті тыңайтқыштарды, металдарды, пластмассаларды, бояуларды, дәрілік заттарды, сабынды, соданы және т.б. аса маңызды әр түрлі заттарды алады. Осы процестерді іске асыру үшін жалпы заңдылықтарды білу қажет. Бұл білімді де химия береді. Химияның және химия өнеркәсібінің өркендеуі шаруашылықтың барлық салаларының дамуына, жалпы ғылыми-техникалық прогрестің жеделдеуіне әсер етеді. Химия және оның жетістіктері егеменді еліміздің экономикасы мен мәдениетінің өсуіне, халықтың әл-ауқатының артуына ықпал етеді. Химиясыз ғылыми-техникалық прогресс болуы да мүмкін емес. Машина және аспап жасау сияқты өндіріс салаларына химиялық конструкциялық материалдар қандай қажет болса, қара және түсті металдарды, құймаларды, ағашты, шыныны алмастыратын берік, ыстыққа төзімді, оптикалық мөлдір, электро оқшаулағыш, жемірілмейтін, т.б. қасиеттері бар полимерлер сондай қажет. Қазіргі кезде химияның қолданылу аясы одан әрі кеңейді. Химия ғылымы көптеген маңызды ғылыми жаңалықтар мен жетістіктердің қуатты өршіткісіне айналды. Физиктер химиялық әдістердің көмегімен радиоактивті элементтерді таза күйінде бөліп алып, өнеркәсіп қызметіне қосты. Каучуктар, резеңкелер, металдар сияқты материалдардың беріктілігін арттыру үшін радиациялық химия ядролық сәулелендірудің тиімді әдістерін тапты. Мұндай ірі жаңалықтарды шаруашылықтың әр саласынан кездестіруге болады. Сонымен химия қазіргі қоғамдағы неғұрлым көкейкесті және болашағы зор проблемаларды шешуге ат салысуда. Олардың қатарында мыналарды атауға болады: жасанды тыңайтқыштардың тиімділігін арттыру арқылы ауыл шаруашылығы дақылдарының өнімділігін молайту; ауыл шаруашылығы дақылдарынсыз тағам өнімдерін синтездеу проблемасын шешу; шикізаттардың мүмкін болатын түрлерін тауып өңдеу; энергияның жаңа көздерін табу; маңызды табиғи химиялық процестердің механизмін анықтап, оны жасанды жағдайда іске асыру; болашақта техникалық міндеттерді шешу үшін қажетті жаңа заттар мен композицияларды синтездеу; коршаған ортаны қорғау, қалдықсыз өндірісті дамыту. Қазіргі қоғамда әрбір адам өзінің химия ғасырында өмір сүріп отырғанын жақcы біледі. Өйткені химия адамды сырт киіммен, аяк киіммен қамтамасыз етіп қана коймай, тамақтандырып, әрі емдейді. Олардың баспаналы болып, өмірін көркейтуіне көмектеседі. Адамдар химияның қызметін әр сағат, әр секундта көреді десек, артық айтқандық емес. Үйде отырып телевизор қарау немесе қолды сабынмен жуу, тіпті автоқаламмен жазудан бастап, ғарышқа ұшқанға дейін адам химияның өнімін пайдаланады. Химиясыз жасанды жер серіктері, зымырандар, планета аралық станциялар болмас еді. Сондай-ақ адам жер тұңғиығына үңіліп, теңіз бен мұхит тереңдіктеріне бойлай алмаған болар еді.

Қазіргі қоғамда өрбір  адам өзінің химия ғасырында өмір сүріп отырғанын жақсы біледі. Өйткені химия адамды сырт киіммен, аяк- киіммен камтамасыз етіп кана коймай, тамактандырып өрі емдейді. Олардың  баспаналы болып, өмірін көркейтуіне  комектеседі. Адамдар химияның кызметін өр сағат, өр секундта көреді десек, артык  айткан- дык емес. Үйде отырып телевизор  карау немесе колды сабынмен жуу, тіпті автокаламмен жазудан бастап, ғарышқа үшканға дейін адам химияның өнімін пайдаланады. Химиясыз жасанды  жер серіктері, зымырандар, планетааралык  станциялар болмас еді. Сондай-ак адам жер түңғиығына үңіліп, теңіз бен  мүхит тереңдіктерін зерттей  алмаған болар еді.

Егер осы заманғы химия  жетістіктерін жай ғана шолып  өтіп, келе- шекке көз салсак, онда үшы-қиырсыз химия елемін елестету қиын емес.

Сондықтан XX ғасырдың 60-жылдарынан бастап дөмді, хош иісті, қоректік қасиеті  мол жасанды тағамдар жасау қолға  алынды. Әрине, бұл мақсат үшін табиғи нәруыздарды (өсімдік, жануар, балық, микроорганизмдер) қайта өңдеу процестері пайдаланылды.

Химиктер тағам өзірлеу  міндетін биотехнологтармен бірлесе  отырып шешеді. Соңғы кезде биотехнологиялық өдістерді пайдаланып, микробиологиялық синтездер көмегімен тағамдық мақсатқа пайда- ланатын өнімдер өндіру ісі  дамып келеді.

Біздің ғалымдарымыз биотехнологиялық өдіспен қазіргі күні қара уылдырық, албырт (лосось) еті, сорпалар (тауық, сиыр еті, балық), мармеладтардың әртүрлі  сортын, шырындарды алып, көпшілікке үсынып та үлгерді (62-, 63-суреттер).

Өсімдік нөруыздарында алмаспайтын  аминқышқылдары жетіс- пейтіндіктен, міндетті түрде тағам қүрамына қосымша  түрде аминқышқылдарын қосады. Сондай-ак құс еттерін әзірлеу үшін табиғи жемдік қоспаға синтездік косымшалар араластырады. Себебі тамақта өзге қүрауыштар мол болған күннің өзінде де жануарлар ашығады, оспей қалады, жеген жемін толық пайдаланбайды.

Тағам өнімдері проблемасын  шешудің мынадай екі жолын  үсынуға болады: 1) тағамдық шикізатты  оңдеуді практика жүзінде калдықсыз  өндіріс етіп қүру; 2) техникалық мақсатқа пайдаланып жүрген азықтық заттарды тағамдық емес басқа заттармен алмастыру. Мысалы, көптеген елдерде ірі кара малдардың 60%-і қалдық түрінде керексіз болып қалады. Егер дұрыс назар  аударса, ірі қарадан түскен қалдық — қанның құрамында ет нәруызынан кем емес нәруыз болады екен. Қанды өңдеп бағалы нәруыз алу ісі шешілгенімен, іс жүзінде барлық жерде қолга алынбаған.

Өлі күнге дейін техникалық мақсатқа өсімдік майлары қолда- нылып жүр. Оны мүнайдан алынатын онімдермен алмастыру ісі үзаққа созылып келеді. Күнделікті тіршілікте, түрмыста қолданылатын химиялық препараттардан, дәрі-дәрмектерден кейде уланып жататын  кездер аз емес. Препараттарды қолдануға  сай жазылған ескертулер мен ережелерді оларды қолданар кезде міндетті түрде  бүлжытпай орындау керек.

Бүгінде химия шаруашылықтың  барлық салаларында ғана емес, күнделікті түрмысымызда да кеңінен қолданылады. Қазіргі уақытта ғылым мен  техника жетістіктері нәтижесінде  түрмыс химиясы зор карқынмен  дамуда. Сондықтан өлемнің басқа елдеріндегідей қолданылу сипатына қарай оларды былайша топтастыруға болады: жуғыш заттар, тазартушы, зарарсыздандырушы заттар, жиһаз бен еденді сүртуге, зиянды жәндіктер мен өсімдіктерді жоюға арналған препараттар (пестицидтер), ағартушы жөне рең беруші заттар, желімдер, түрлі бояулар мен лактар, т.б.

Өндірістегі химия

 

Химиялық технология — табиғи шикізаттарды (көмір, мұнай, табиғи газ, ағаш, тағы басқа) химиялық жолдар арқылы тұтыну мүліктеріне және өндіріс құралдарына айналдырудың экономикалық тиімді әдістері мен процестері жайындағы ғылым.

Зерттейтін объектілері бойынша  химиялық технология екіге бөлінеді:

• бейорганикалық (қышқылдар, сілтілер, сода, силикатты материалдар, минералды тыңайтқыштар, тұздар, т.б.)
• органикалық (жасанды каучук, пластмассалар, спирттер, органикалық қышқылдар, бояғыш заттар, дәрі-дәрмек, т.б.) заттар технологиясы.

Механикалық технология заттардың сырт пішінін, физикалық қасиеттерін өзгерту әдістерін зерттесе, химиялық технология заттардың құрамы мен құрылысын өзгертудің химиялық жолдарын қарастырады. Химиялық технологияның басты мақсаты - өндірістік процестердің физикалық-химиялық жағдайын зерттеу, технологиялық процестердің сұлбасын жасау, аппараттар мен приборлардың құралымын анықтау және оларды дайындайтын материалдар іздестіру.

Жаңадан жасалған технологиялық процестер ғылым мен техниканың соңғы жетістіктеріне негізделген, экономикалық жағынан тиімді қажетті технолиялық процестердің техникалық және экономикалық тиімділігін сипаттайтын негізгі көрсеткіштеріне: өнім бірлігін өндіруге жұмсалатын шикізат пен энергия мөлшері, өнімнің шығыны мен сапасы, еңбек өнімділігі, процестің өндіру қарқыны, өндірісті іске қосуға жұмсалатын қаражат, өнім құны, т.б. жатады. Химиялық технология әдістері химия, металлургия, құрылыс материалдары мен силикаттар, тері, тамақ, тоқыма, т.б. өнеркәсіп салаларында пайдаланылады.

Көміртек атомдарының  қосылыстары

Оларға қаныққан, қанықпаған көмірсутектер, олардың туындылары спирттер, аминдер, карбон қышқылдары, т.б. жатады. Ашық тізбекті органикалық қосылыстар көп мөлшерде мұнайда, табиғи газда, аздап гидросферада кездеседі. Қаныққан көмірсутектер бензин, тұрмыстық газ құрамында және метанол, жуғыш заттар алуда, қанықпаған көмірсутектер (олефиндер) полимерлер, спирт, ацетон, ацетальдегид, т.б. алуда қолданылады. Органикалық қосылыстардың химиялық қасиеттері ондағы орынбасушы элементтің, функционалдық топтың табиғатына және жай, қос, үш байланыстардың болуына негізделеді. Органикалық қосылыстар құрамдары CH2 тобының санымен ерекшеленетінгомологтық, молекулаларында көміртек саны мен функционалдық тобы бір, бірақ қанықпағандығы өсетін изологиялық, көміртек саны бір, функционалдық тобы әр түрлі генетикалық қатарлар түзеді. Құрамына галогендер, O, S, N, металдар енуіне байланысты: галогенді, оттекті, күкіртті, азотты, металды органикалық қосылыстар деп бөлінеді. Олар халық шаруашылығының барлық салаларында кеңінен қолданылады.

Каучук пен резеңке

Каучуктар табиғи және синтездік болып  бөлінеді. Табиғи каучук көксағыз, таусағыз сияқты кейбір өсімдіктердің сүтті  шырындарында болады. Табиғи каучукты, негізінен, Бразилияда өсетін гевея ағашынан алады. Каучук алу үшін өсімдіктің қабығын кертіп тіледі. Сол тіліктен ағатын сүтті шырынды (латексті) — каучуктың коллоидті ерітіндісін жинап алады.

Изопреннің құрылым мономері ретті қайталанып отырады. Полимердің осындай құрылымының аркасында оған майыскақтық қасиет тән болады. Каучук макромолекулаларының құрылысы сызықтық болғанымен, түзу созылып жатпай, оратылып бірнеше рет иіліп түйіншектеліп жатады. Каучукты созған кезде, олар жазылып, каучук ұзарады. Ал созуды тоқтатқанда, оратылып түйіншектелген бастапқы қалпына қайта келеді. Егер каучукты қатты созса, оның молекулалары жазылып қана қоймай, үзіліп кетуі де мүмкін.

Каучук — қатты зат. Молекулалық массасы 150000—300000 шамасында. Табиғи каучуктың макромолекулалары тізбекті құрылымды, оратылып түйіншектеліп жатады.

Каучуктың аса маңызды қасиеті — оның майысқақтығы. Яғни, сыртқы күштің әсерінен каучук өзінің пішінін өзгертіп — созылып ұзарады немесе сығылып қысқарады. Сыртқы күштің әсері тоқтағаннан кейін бастапқы қалпына қайта келеді. Каучук суды, газды өткізбейді және электроқшаулағыш. Каучуктың суда ерімейтіндігін өздерің білесіңдер. Ол этил спиртінде аздап ериді, ал бензин мен хлороформ сияқты еріткіштерде әуелі ісініп, сосын ериді.

Температура жоғарылағанда — каучук жұмсарып жабысқақ, ал температура төмендегенде — қатайып морт сынғыш болады. Ұзақ сақтағанда, каучук қатайып кетеді.

Каучуктың жоғарыда айтылған қолайсыз қасиеттерін жою үшін оны резеңкеге айналдырады. Резеңкенің иілгіш, созылғыш қасиеттері каучуктыкінен де жоғары. Оның үстіне, резеңке каучуктан гөрі берігірек және температураның ауытқуына төзімдірек болады.

Каучукты вулканизациялап (вулкандап), яғни күкірт қосып қыздырып, резеңкеге  айналдырады. Ол үшін каучукке күкірт пен толықтырғыштар (күйе мен бор  сияқты) қосып, 130—140°С шамасында қыздырады. Күкірт атомдары каучуктың қос байланыстарының кейбіреулері бойынша қосылып, оның сызықтық молекулаларын бір-біріне "жөрмеп" байланыстырып, полимер кеңістіктік құрылымға ие болады. Кеңістіктік полимердің қасиеттері сызықтық полимерден өзгеше. Резеңке каучукпен салыстырғанда берік болады. Каучук бензинде біртіндеп ериді, ал резеңке бензинде ерімей, тек ісінеді.

Каучукты вулканизациялағанда, оның массасының 2-3%-індей күкірт қосады. Егер күкірт резеңкеге қажетті мөлшерден көбірек қосылса, онда созылмайтын қатты зат —эбонит алынады.

Резеңкеден шиналар, шлангтер, конвейер ленталары және тұрмыста қолданылатын көптеген заттар алынады.

Пластикалық материалдар — құрамында бұйымдарды дайындау кезінде созылғыштық немесе жоғары иілгіштік, пайдалану барысында шыны тәріздес немесе кристалдық қалпын сақтайтын полимер бар материалдар. Пластмассалар шыны тәрізді немесе кристалды, диэл. қасиеті жоғары, атмосфера әсеріне тұрақты, мех. жағынан берік болады. Пластмассалардың кез келгенінің (шайыр мен қарамай негізді Пластмассаларды қоспағанда) түп негізін полимерлер құрайды. Мысалы, фенол-фармальдегидті Пластмассалар, поливинилхлоридті Пластмассалар, т. б. аталуы да Пластмассаларға байланысты алынған. Полимерлерден басқа Пластмассалардың құрамына пластификаторлар, толықтырғыштар, стабилизаторлар, бояғыш заттар енеді. Макромолекуласы сызықтық, тармақталған немесе торланған құрылымды болады. Пластмассалар гомогенді (бір фазалы) немесе гетерогенді (көп фазалы) материалдар болуы мүмкін. Гомогенді Пластмассаларда полимер материалдың қасиетін анықтаса, гетерогенді Пластмассаларда полимер байланыстырғыш қызметін атқарады, қалған құрам бөліктері өз бетінше жеке фазалар түзеді.

Жуғыш заттар — кір жуғанда қолданылатын ұнтақтар, сықпалар, сұйық ерітінділер. Қазіргі жуғыш заттар бірнеше құрамдастан, соның ішінде тензидтен (сабын, беттік-белсенді заттек және т.б.), ағартқыштан, сұйық әйнектен және кір жуатын содадан тұрады. Жуғыш заттар құрамында фосфаттар үлкен рөл атқаратын, олар тұрмыстық ақаба сумен су қоймаларға түсіп, оларды эвтрофтандыратын болғандықтан қазіргі уақытта фосфатсыз жуғыш заттар рецептілері жасалады. Қазіргі жуғыш заттарды керектілігі қандай болғанына қарамай, барлық суда және қандай мата түрін болсын жуғанда қолдануға болады. Алайда, тұрмыстық ақаба суда жуғыш заттар болуы оны тазалауды қиындатады және бұдан қалатын құрғақ қалдықты тыңайтқыш ретінде пайдалануды шектейді. Қазіргі уақытта қоршаған ортаны барынша аз ластайтын, экологиялық тұрғыдан оңтайлы жуғыш заттар түрлерін жасап шығару бағытындағы жұмыстар жалғасуда.

Органикалық қосылыстар – құрамында негізгі элемент ретінде әрдайым көміртек атомы болатын химиялық қосылыстар (көміртек оксидтері, көмір қышқылы және оның тұздарынан басқалары). Адам ертеден табиғи бояу, қамыс қантын, әр түрлі майларды, т.б. пайдалана білген. Көміртек атомының өзара және көптеген өзге элементтердің атомдарымен химиялық байланысқа түсуіне орай органикалық қосылыстардың саны 5 млн-нан асты. Оларға органикалық химия зерттейтін изомерияқұбылысы және әр түрлі күрделі өзгерулер тән. Табиғи органикалық қосылыстарға жататын нуклеин қышқылдары, белоктар, липидтер, гормондар, витаминдер, т.б. жануарлар мен өсімдіктер тіршілігінде және құрылысында маңызды орын алады.

Қантты, майды, крахмалды, т.б. заттарды тағам ретінде қолданды, өсімдіктерден әр түрлі бояулар  алып пайдаланды. Кейбір заттарды ашытып, спирт және сірке қышқылын өндірді. XIX ғасырдың басында жануарлар мен  өсімдіктер организмдерінің негізі көміртекті заттар екені анықталды. Органикалық химияның ғылымның жеке саласы ретінде бөлінуінің бесты  себебі, сол кездегі минералды  және органикалық заттардың тегіне деген көзқарас болды. 1808 жылы швед ғалымы Я.Берцелиус организмнен  алынатын заттарды «органикалық заттар»  деп, ал оларды зерттейтін химияның саласын  «органикалық химия» деп атауды ұсынды. Сол кездегі кейбір ғалымдар органикалық  заттар тек тірі организмде ғана «тіршілік  күші» әсерінен түзіледі, оларды бейорганикалық заттар сияқты лабораториялық әдіспен  алуға болмайды деп есептеді.