Hüpoteek 

Kaasaegsete keemiatehnoloogiate rakendusnäited. Traditsioonilised uute omadustega materjalid

Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

Majutatud aadressil http://www.allbest.ru/

Föderaalne haridusagentuur

VOLGOGRADI RIIKLIKU TEHNILISE ÜLIKOOLI VOLGA POLÜTEHNILINE INSTITUUT (FILIAAL)

ÜLDKEEMIA TEHNOLOOGIA JA BIOTEHNOLOOGIA Õppetool.

INDIVIDUAALTÖÖ

Teema: Uued materjalid keemias ja nende rakendusvõimalused

Lõpetatud:

õpilane gr. VE-111

Kuznetsova O.V.

Kontrollitud:

Ivankin. O.M.

Volžski, 2008

Sissejuhatus

1. Polümeermaterjalid

2. Sünteetilised kangad

3. Materjalide salvestamine ja asendamine

6. Optilised materjalid

Bibliograafia

Sissejuhatus

Materjalid on ained, millest valmistatakse erinevaid tooteid: tooted ja seadmed, autod ja lennukid, sillad ja hooned, kosmoseaparaadid ja mikroelektroonikaahelad, osakeste kiirendid ja tuumareaktorid, riided, jalanõud jne. Iga tootetüüp nõuab oma materjale, millel on täpselt määratletud omadused. Materjalide omadustele on alati seatud kõrgeid nõudmisi.

Kaasaegsed tehnoloogiad võimaldavad toota väga erinevaid kvaliteetseid materjale, kuid uute paremate omadustega materjalide loomise probleem on aktuaalne tänaseni.

Soovitud omadustega uue materjali otsimisel on oluline kindlaks teha selle koostis ja struktuur ning luua tingimused nende haldamiseks.

Viimastel aastakümnetel on sünteesitud hämmastavate omadustega materjale, näiteks materjale kosmoselaevade soojuskaitseteks, kõrge temperatuuriga ülijuhte jne. Kõiki kaasaegseid materjale on vaevalt võimalik loetleda. Aja jooksul suureneb nende arv pidevalt.

Paljud kaasaegsete lennukite konstruktsioonielemendid on valmistatud komposiitpolümeermaterjalidest. Üks neist materjalidest - Kevlar oma olulise näitaja - tugevuse / kaalu suhte - poolest ületab paljusid materjale, sealhulgas kõrgeima kvaliteediga terast.

1. Polümeermaterjalid

polümeer sünteetiline kangas

Plastid on looduslikel või sünteetilistel polümeeridel põhinevad materjalid, mis on surve all kuumutamisel võimelised omandama teatud kuju ja säilitavad selle pärast jahutamist stabiilselt. Plastid võivad lisaks polümeerile sisaldada täiteaineid, stabilisaatoreid, pigmente ja muid komponente. Mõnikord kasutatakse plastide jaoks muid nimetusi - plastid, plastid.

Polümeerid on üles ehitatud makromolekulidest, mis koosnevad paljudest väikestest põhimolekulidest – monomeeridest. Nende moodustumise protsess sõltub paljudest teguritest, mille variatsioonid ja kombinatsioonid võimaldavad saada palju erinevaid erinevate omadustega polümeertooteid. Peamised makromolekulide moodustumise protsessid on polümerisatsioon ja polükondensatsioon.

Molekulide struktuuri ja nende erinevaid kombinatsioone muutes on võimalik sünteesida soovitud omadustega plastmassi. Näiteks on soovitud omadustega plastide süntees. Näiteks on ABS-polümeer. See koosneb kolmest peamisest monomeerist: akrüülnitraat (A), butadieen (B) ja stüreen (C). Esimene neist tagab keemilise vastupidavuse, teine ​​- löögikindluse ja kolmas - kõvaduse ja termoplasti töötlemise lihtsuse. Nende polümeeride peamine väärtus on metallide asendamine erinevates kujundustes.

Kõige lootustandvamad kõrge termilise stabiilsusega materjalid olid tugeva benseenitsükliga aromaatsed ja heteroaromaatsed struktuurid: polüfenüleensulfiid, aromaatsed polüamiidid, fluoropolümeerid jne. Neid materjale saab kasutada temperatuuril 200-400 kraadi. Kuumakindlate plastide peamised tarbijad on lennundus- ja raketitehnoloogia.

2. Sünteetilised kangad

Alates kahekümnenda sajandi algusest. keemilised tehnoloogiad hakkasid keskenduma uute kiudmaterjalide loomisele. Praeguseks on mitmesuguseid kunstkiude valmistatud peamiselt nelja tüüpi keemilistest materjalidest: tselluloos (viskoos), polüamiid, polüakrüülnitriil ja polüestrid.

Rõivatootja sünteetiliste materjalide tootmismahtu veab tarbijate nõudlus, mis on viimastel aastatel näidanud langustrendi. Sellega seoses on keemikute üks olulisemaid ülesandeid omaduste ja kvaliteedi lähendamine kunstlikud materjalid loomulikuks.

Tänapäeva uuendused on mõjutanud kiudude geomeetriat. Tekstiilitoormaterjalide tootjad püüavad niidid võimalikult peenikeseks muuta.

Ilmusid ka õõnsad kiud. Nad peavad külmale paremini vastu. Kui selline kiud ei ole ristlõikega ümmargune, vaid ovaalne, siis sellest saadud kangas eemaldab nahalt higi kergemini.

Üks sünteetika sortidest on kevlar. See on terasest 5 korda rebenemiskindlam ja seda kasutatakse kuulikindlate jopede valmistamiseks. Moedisainerite lemmikmaterjal - elastik - on mugav mitte ainult spordirõivastes, vaid ka igapäevastes ülikondades. Seal on kangas, mis põhineb pisikestel klaaskuulidel, mis peegeldavad valgust. Sellest valmistatud rõivad on heaks kaitseks neile, kes on öösel väljas.

Astronaudirõivaste kanga valmistamiseks on olemas originaaltehnoloogia, mis suudab teda kaitsta väljaspool atmosfääri kosmose jaheda külma ja Päikese kõrvetava kuumuse eest. Selliste riiete saladus peitub miljonites mikroskoopilistes kapslites, mis on kanga või vahu sisse surutud – massis.

Kaasaegsed kangad koosnevad sageli mitmest kihist, näiteks metallfooliumist, lõngast ja higi imavatest kiududest.

Uusimad kangad on sillutanud teed kaasaegsele rõivatehnoloogiale.

3. Materjalide asendamine

Vanad materjalid asendatakse uutega. Tavaliselt juhtub see 2 juhul: kui vanast materjalist on puudus ja millal uus materjal tõhusam. Asendusmaterjalil peaksid olema parimad omadused. Näiteks plastikut võib liigitada asendusmaterjalideks, kuigi vaevalt on võimalik neid kindlasti uuteks materjalideks pidada. Plastid võivad asendada metalli, puitu, nahka ja muid materjale.

Mitte vähem keeruline on värviliste metallide asendamise probleem. Paljud riigid järgivad oma säästliku ja ratsionaalse tarbimise teed. Plastide eelised paljude rakenduste jaoks on üsna ilmsed: üks tonn plasti masinaehituses säästab 5–6 tonni metalli. Näiteks plastkruvide, hammasrataste jms tootmisel vähendatakse töötlemistoimingute arvu, tõstetakse tööviljakust 300-1000%. Metallide töötlemisel kasutatakse materjali 70% ja plasttoodete valmistamisel 90-95%.

Puidu asendamine algas 20. sajandi esimesel poolel. Kõigepealt ilmus vineer ja hiljem - puitkiudplaat ja puitlaastplaat. Viimastel aastakümnetel on puit asendunud alumiiniumi ja plastiga. Näiteks mänguasjad, majapidamistarbed, paadid, ehituskonstruktsioonid jms. Samal ajal on tendents suurendada tarbijate nõudlust puidust valmistatud kaupade järele.

Tulevikus asenduvad plastid komposiitmaterjalidega, mille arendamisele pööratakse suurt tähelepanu.

4. Ülitugevad ja kuumakindlad materjalid

Erinevatel eesmärkidel kasutatavate materjalide valik täieneb pidevalt. Viimasel kümnendil on loodud loodusteaduslik baas põhimõtteliselt uute soovitud omadustega materjalide väljatöötamiseks. Näiteks teras, mis sisaldab 18% niklit, 8% koobaltit ja 3-5% molübdeeni, on väga vastupidav – selle tugevuse ja tiheduse suhe on mitu korda suurem kui mõnel alumiiniumi- ja titaanisulamil. Selle peamine rakendusvaldkond on lennundus- ja raketitehnoloogia.

Uute ülitugevate alumiiniumsulamite otsimine jätkub. Nende tihedus on suhteliselt madal ja neid kasutatakse suhteliselt madalatel temperatuuridel - kuni umbes 320 kraadi. Kõrge korrosioonikindlusega titaanisulamid sobivad kõrge temperatuuriga tingimustes.

Pulbermetallurgia areneb edasi. Metalli ja muude pulbrite pressimine on üks paljutõotav viis pressitud materjalide tugevuse suurendamiseks ja muude omaduste parandamiseks.

Viimasel kümnendil on palju tähelepanu pööratud komposiitmaterjalide arendamisele, s.o. erinevate omadustega komponentidest koosnevad materjalid. Sellised materjalid sisaldavad alust, milles jaotuvad tugevdavad elemendid: kiud, osakesed jne. Komposiidid võivad sisaldada klaasi, metalli, puitu, tehismaterjale, sealhulgas plast. Suur hulk võimalikke komponentide kombinatsioone võimaldab saada mitmesuguseid komposiitmaterjale.

Polü- ja ühekristallfilamentide kombineerimisel polümeermaatriksitega (polüestrid, fenool- ja epoksüvaigud) saadakse materjalid, mis ei ole terasest halvemad, vaid 4–5 korda kergemad.

Tuleviku materjal on selline, mis pole mitte ainult vastupidav, vaid ka vastupidav pikaajalisele kokkupuutele agressiivse keskkonnaga.

Kuumakindlate materjalide loomine on kaasaegsete keemiatehnoloogiate arendamise üks olulisemaid ülesandeid.

Tänaseks on välja töötatud paljutõotavad meetodid kuumakindlate materjalide valmistamiseks. Nende hulka kuuluvad: ioonide implanteerimine mis tahes pinnale; plasma süntees; sulamine ja kristalliseerumine gravitatsiooni puudumisel; sadestamine polükristallilistele, amorfsetele ja kristalsetele pindadele molekulaarkiirte abil; keemiline kondenseerumine gaasifaasist hõõguvas plasmalahenduses jne.

Kaasaegsete tehnoloogiate kasutamisega on saadud näiteks mikroelektroonika kuumuskindlaid materjale räninitriid ja volframislitsiid. Räninitriidil on suurepärased elektriisolatsiooniomadused isegi väikese kihi paksusega alla 0,2 mikroni. Volfram silitsiidil on väga madal elektritakistus. Need õhukese kile kujul olevad materjalid sadestatakse integraallülituste elementidele. Pihustamine toimub plasmasadestamise teel vähem kuumakindlale substraadile ilma selle omadustes märgatava muutuseta.

Praktilist huvi pakub uue hankimise meetod keraamilised materjalid näiteks sisepõlemismootori täiskeraamilise silindriploki valmistamiseks. See meetod seisneb räni sisaldava polümeeri valamises teatud konfiguratsiooniga vormi, millele järgneb kuumutamine, mille käigus polümeer muundatakse kuumakindlaks ja vastupidavaks ränikarbiidiks või räninitriidiks.

Uued tehnoloogiad võimaldavad sünteesida kuumuskindlamaid materjale.

5. Ebatavaliste omadustega materjalid

Nitinool on nikkel - titaani sulam, millel on ebatavaline omadus säilitada oma algne kuju. Seetõttu nimetatakse seda mõnikord mälumetalliks või mäluga metalliks. Nitinool suudab säilitada oma esialgse kuju ka pärast külmvormimist ja kuumtöötlust. Seda iseloomustab super- ja termoelastsus, kõrge korrosiooni- ja erosioonikindlus.

Algul olid nitinoolitooted eeliseks sõjalisel otstarbel - neid kasutati erinevate torustike ühendamiseks lahingulennukites, millele juurdepääs on piiratud.

Ainulaadne disain nitinoolmuhvide abil pandi kokku kuus aastat tagasi kosmoses. Suhteliselt pika masti paigaldamine mootori paigaldamiseks traditsiooniliste meetoditega nõuaks astronautidelt pikka aega kosmoses viibimist, mis võib kokku puutuda liigse kosmosekiirgusega. Nitüülmuhvid võimaldasid kiiresti ja lihtsalt kokku panna 14-meetrise masti.

Nitinoolmuhvide kasutamine võib tuua suurimat kasu mitte ühekordsete ruumiliste ja kitsalt suunatud sõjaliste ülesannete lahendamisel, vaid rahvamajanduslikel eesmärkidel. Need on gaasitorud, naftajuhtmed, bensiinitorud, veetorustikud. Vastavalt tuleohtliku gaasi, õli ja bensiiniga täidetud gaasi-, nafta- ja bensiinitorustikud kujutavad endast kõrgendatud tuleohtu ja seetõttu ei saa remondiks kasutada keevitamist ning kõik taastamistööd tuleb teha keermestatud ühenduste ja kinnitusdetailide abil. Seda ülesannet lihtsustab oluliselt korrosioonikindlate nitinoolmuhvide kasutamine, mis töötavad siis, kui neid läbib suhteliselt väike vool ja lahtist leeki pole vaja.

Meditsiinis kasutatakse nitinooli klambreid, sidureid, spiraale. Nitinooli klambrite abil ühendatakse luude katkised osad tõhusamalt. Tänu kujumälule on nitüülhülss paremini igemes fikseeritud, kaitstes liigeseid ülekoormuse eest. Nitinool, millel on võime elastselt deformeeruda 8-10%, tajub koormust sujuvalt nagu elav hammas ja selle tulemusena vigastab igemeid vähem. Nitinooli spiraal suudab taastada inimkeha teatud haigusest mõjutatud anuma ristlõike.

Kahtlemata on nitinool paljulubav materjal, mille edukast kasutamisest saab lähiajal teatavaks ka palju teisi näiteid.

Vedelkristallid on vedelikud, millel on sarnaselt kristallidega molekulide järjestatud orientatsiooniga seotud omaduste anisotroopsus. Vedelkristallide omaduste tugeva sõltuvuse tõttu välismõjudest leiavad nad tehnoloogias erinevaid rakendusi (temperatuuriandurites, indikaatorseadmetes, valgusmodulaatorites jne). Tänapäeval jäävad vedelkristallseadmed ekraanitehnoloogiate maailmaturul vaid kineskoopidele alla ning suhteliselt väikese ekraanipinnaga kuvarite energiatõhususe poolest pole neil konkurente.

Vedelkristallaine koosneb orgaanilistest molekulidest, mille orientatsioon on valdavalt ühes või kahes suunas. Selline aine on voolavus nagu vedelik ja molekulide kristallilist järjestust kinnitavad selle optilised omadused. Vedelkristalle on kolm peamist tüüpi: nemaatilised, smektilised ja kolesteerilised.

Vedelkristallide keemia üks paljutõotav suund on nende struktuuride realiseerimine polümeeride sünteesil. Nemaatiliste vedelkristallide molekulaarne järjestus. Just see põhimõte on aluseks erakordselt suure tõmbetugevusega tehiskiudude tootmisele, mis võivad asendada materjale lennuki kere, kuulivestide jms valmistamisel.

6. Optilised materjalid

Vaskjuhtme kaudu saadetav elektrisignaal asendub järk-järgult palju informatiivsema valgussignaaliga, mis levib läbi valgust juhtivate kiudude.

Kvartsfilamentide valmistamise tehnoloogiate täiustamine on võimaldanud vähendada valgusvoo kadu vähem kui kümne aasta jooksul umbes 100 korda. Veelgi läbipaistvamaid kiude on võimalik saada uutest optilistest materjalidest, näiteks fluoriidklaasidest. Erinevalt tavalistest klaasidest, mis koosnevad metallioksiidide segust, on fluoriidklaasid metallifluoriidide segu.

Fiiberoptika pakub erakordselt suurepäraseid võimalusi suure hulga info edastamiseks pikkade vahemaade taha. Juba praegu on paljud telefonijaamad, televisioon jne. edukalt kasutada fiiberoptilist sidet.

Kaasaegne keemiatehnoloogia on mänginud olulist rolli mitte ainult uute optiliste materjalide - optiliste kiudude väljatöötamisel, vaid ka optiliste signaalide lülitamiseks, võimendamiseks ja salvestamiseks mõeldud optiliste seadmete materjalide loomisel. Optilised seadmed töötavad valgussignaalide töötlemiseks uutel ajaskaaladel. Kaasaegsed optilised seadmed kasutavad liitiumniobaati ja galliumalumiiniumarseniidi.

Eksperimentaalsed uuringud näitavad, et orgaanilistel stereoisomeeridel, vedelkristallidel ja polüatsetüleenidel on paremad optilised omadused kui liitiumniobaadil ning need on väga paljulubavad materjalid uute optiliste seadmete jaoks.

7. Elektriliste omadustega materjalid

Algselt olid sellised materjalid valdavalt räni ja germaaniumi monokristallid, mis sisaldasid suhteliselt madalaid lisandite kontsentratsioone. Mõni aeg hiljem sattusid arendajate tähelepanu keskpunkti heeliumarseniidi monokristallid, mida kasvatati ühekristallilistel indiumfosfiidsubstraatidel. Kaasaegne tehnoloogia võimaldab saada mitu erineva paksusega galliumarseniidi kihti erineva lisandite sisaldusega. Pikalainelistes optilistes sideliinides kasutatavate laserite ja laserkuvarite töösõlmed on valmistatud galliumarseniidi materjalidest.

Uute pooljuhtmaterjalide väljatöötamise käigus avastati ootamatult amorfse (mittekristallilise) räni pooljuhtomadused.

Tänaseks on avastatud täiesti uusi elektrijuhtivusega materjalide rühmi. Nende füüsikalised omadused sõltuvad suuresti lokaalsest struktuurist ja molekulaarsidemetest. Mõned neist materjalidest on anorgaanilised, teised on orgaanilised ühendid.

Polümeerjuhtides toimivad suured lamedad molekulid juhtiva kolonni elementidena ja moodustavad metallist makrotsükleid, mis on omavahel ühendatud kovalentselt seotud hapnikuaatomite kaudu. Sellisel keemiliselt konstrueeritud molekulil on elektrijuhtivus ja see on tõeline sensatsioon. Metalli aatomeid ja seda ümbritsevat rühma tasapinnalises makrotsüklis saab asendada ja muuta mitmel viisil. Selle tulemusena on võimalik saada soovitud elektrit juhtivate omadustega polümeer.

Polümeerjuhtmete valmistamise tehnoloogia on juba omandatud ja selliste juhtmete sortide arv kasvab. Teatud regentide mõjul omandavad polüparafenüleen, parafenüleensulfiid, polüpürrool ja teised polümeerid elektrit juhtivad omadused.

Mõnes ioonse liikuva struktuuriga tahkes materjalis võrreldakse ioonide liikuvust vedelikus olevate ioonide liikuvusega. Sarnaseid materjale kasutatakse mäluseadmetes, kuvarites, andurites ning elektrolüütide ja elektroodidena akudes.

Kaasaegse mikroelektroonika tehnoloogia ja ülitundlike seadmete loomisel kasutatakse erinevaid anisotroopsete elektriliste, magnetiliste ja optiliste omadustega materjale. Sellised omadused on ioonkristallidel, orgaanilistel molekulaarkristallidel, pooljuhtidel ja paljudel muudel materjalidel.

Kaasaegne tehnoloogia võimaldab saada materjali klaasi kujul, kuid mitte dielektriliste omadustega, vaid metallilise juhtivuse või pooljuhtomadustega. See tehnoloogia põhineb vedeliku kiirel külmutamisel, gaasifaasi kondenseerumisel väga külmal pinnal või ioonide implanteerimisel tahke aine pinnale.

Seega on kaasaegsete tehnoloogiate kasutamisel võimalik saada uusi materjale, millel on ebatavaline omaduste kogum.

8. Kõrgtemperatuurilised ülijuhid

Ülijuhid on ained, mis lähevad ülijuhtivasse olekusse temperatuuril alla kriitilise temperatuuri.

Ülijuhtivusomadus on paljudel ainetel: umbes pooltel metallidest (näiteks nikli-titaani sulam, mille kriitiline temperatuur on 9,8 K), mitusada sulamit ja intermetallilisi ühendeid.

Ülijuhtivus on avastatud polümeersetes ainetes. Kõik see annab tunnistust sellest, et paljudel mineraalidel on ülijuhtivus, kuid nende kriitiline temperatuur püsis pikka aega suhteliselt madal.

1986. aasta lõpus Tehti oluline avastus: leiti, et mõned vasel ja hapnikul põhinevad tahked ühendid lähevad üle 90 K temperatuuril ülijuhtivasse olekusse. Seda nähtust nimetatakse kõrgtemperatuuriliseks ülijuhtivuseks.

Külmutusagensite, isegi nagu vedel ksenoon, kasutamine toob paratamatult kaasa ülijuhtivaid materjale sisaldavate konstruktsioonide keerukuse. See on üks põhjusi, miks kõrgtemperatuursete ülijuhtivate materjalide laialdast kasutuselevõttu pidurdatakse.

Rohkem kui kümme aastat tagasi avastatud kõrgtemperatuuriline juhtivus tõotas palju ahvatlevaid väljavaateid nii fundamentaalteaduse vallas kui ka puhttehniliste probleemide lahendamisel. Maailma juhtivate teadlaste jõupingutused olid suunatud uute materjalide hankimisele ja nende struktuuri uurimisele. Uuringud jätkuvad, ükski neist ei ole veel suutnud ülijuhtivuse probleemi üldiselt lahendada, kuid igaüks aitab seda mõista. Aine kristallstruktuurist on leitud palju olulist ja huvitavat.

9. Materjalid metallorgaaniliste ühendite dissotsiatsiooniks

Hiljutiste eksperimentaalsete uuringute tulemused on näidanud, et mitmete metallorgaaniliste ühendite termiline dissotsiatsioon annab ainulaadsete omadustega erineva tahke vormi puhtaid metalle. Nende metallorgaaniliste ühendite hulka kuuluvad:

Karbonüülid – W (CO), Mo (CO), Fe (CO), Ni (CO),

metalli atsetüülatsetonaadid -

Roodiumdikarbonüülatsetonaat -

Neid gaasilises olekus ühendeid iseloomustab suur lenduvus. 100-150C kuumutamisel lagunevad. Termilise dissotsiatsiooni tulemusena võib saada puhast metallifaasi erinevatel kondenseerunud vormidel: peened pulbrid, metallist vurrud, mittepoorsed õhukese kilega materjalid, rakulised metallid, metallikiud ja paber.

Väga dispergeeritud pulbrid koosnevad väikestest osakestest - kuni 1-3 mikronit ja neid kasutatakse metallkeraamika tootmiseks - pulbermetallurgia teel saadud oksiidide, nitriidide, boriididega metallikompositsioonid.

Metallist tahid on vurrud läbimõõduga 0,5–2,0 µm ja pikkusega 5–50 µm. Metallist vurrud pakuvad praktilist huvi uute metall- või plastmaatriksiga komposiitmaterjalide sünteesiks.

Mittepoorseid õhukese kilega materjale eristab kõrge aatompakendi tihedus. Valguse peegelduse poolest läheneb see materjal hõbedale.

Rakumetallid tekivad metalli sadestumise käigus metallorgaaniliste ühendite aurude tungimise tulemusena mis tahes materjali pooridesse. Sel viisil moodustub rakuline metallstruktuur.

10. Õhukese kilega materjalid teabe salvestamiseks

Iga elektrooniline arvuti, sealhulgas personaalarvuti, sisaldab teabesalvestusseadet - salvestusseadet, mis on võimeline koguma ja salvestama suurt hulka teavet.

Kaasaegsete suure võimsusega magnetsalvestusseadmete tootmine põhineb õhukese kilematerjalide kasutamisel. Tänu uute magnetmaterjalide kasutamisele ja magnetsalvestusseadme kõikide õhukesekileliste elementide tootmistehnoloogia täiustamise tulemusena on infosalvestuse pinnatihedus suhteliselt lühikese aja jooksul kasvanud viis korda.

Suure pinnatihedusega salvestamine toimub kandjale, mille töökiht on moodustatud õhukesest koobaltit sisaldavast materjalist.

Suurt salvestustihedust on võimalik saavutada ainult selliste muundurite abil, mille õhukese kilega magnetilise südamiku materjali iseloomustab kõrge magnetilise induktsiooni küllastus ja kõrge magnetiline läbilaskvus. Suure tihedusega salvestatud teabe taasesitamiseks kasutatakse ülitundlikku õhukese kile elementi ja magnetväljas muutub elektritakistus. Sellist elementi nimetatakse magnetoresistiivseks. See on pihustatud hästi läbilaskvast magnetmaterjalist, nagu permalloy.

Seega on õhukese kilega magnetmaterjalide kasutamisega suure võimsusega infosalvestusseadmete valmistamisel realiseerunud juba üsna suur infosalvestustihedus. Selliste ajamite moderniseerimise ja uute materjalide kasutuselevõtuga peaksime ootama infotiheduse edasist kasvu, mis on väga oluline kaasaegsete seadmete arendamiseks. tehnilisi vahendeid teabe salvestamine, kogumine ja säilitamine.

Bibliograafia

1. S.Kh. Karpenkov. Kaasaegse loodusteaduse kontseptsioonid. Moskva. 2001

2. Khomchenko G.P. Keemia ülikoolidesse astumiseks. - Kõrgkool, 1985. - 357 lk.

3. Furmer I.E. Üldine keemiatehnoloogia. - M.: Kõrgkool, 1987. - 334 lk.

4. Lakhtin Yu.M., Leontieva V.P. Materjaliteadus. -- M.: Mashinostroenie, 1990

Majutatud saidil Allbest.ru

Sarnased dokumendid

    Uued suunad polümeeride keemia arendamisel, soovitud omadustega polümeeride sünteesil. Korrastatud mikrostruktuuride moodustumine plokk- ja juhusliku struktuuriga kopolümeerides. Eksperimentaalsete uuringute tulemused, tööstusliku kasutamise väljavaade.

    abstraktne, lisatud 03.04.2011

    Biolagunevate (biolagunevate) polümeeride iseloomustus - materjalid, mis hävivad looduslike (mikrobioloogiliste ja biokeemiliste) protsesside tulemusena. Biolagunevate polümeeride omadused, tootmismeetodid ja kasutusvaldkonnad.

    abstraktne, lisatud 12.05.2011

    Täiustatud tüüpi komposiitmaterjalide kasutamise tähtsus, teatud omadustega komposiitmaterjalide vormimine. Polübutüleentereftalaadi füüsikalised ja mehaanilised omadused, mis on modifitseeritud väga dispergeeritud raua ja selle oksiidi seguga.

    artikkel, lisatud 03.03.2010

    Nanokomposiitmaterjalide üldomadused: metafüüsiliste omaduste analüüs, peamised kasutusvaldkonnad. Metamaterjalide iseärasuste, loomismeetodite arvestamine. Tutvumine nanoosakeste füüsikaliste, elektrooniliste ja fotofüüsikaliste omadustega.

    abstraktne, lisatud 27.09.2013

    Mõiste "ultrapuhtad materjalid" kohta. Erilise puhtusastmega materjalide klassifitseerimise meetodid. Puhaste värviliste metallide saamine. Värviliste metallide satelliidid maakides. ioonivahetus. Keemiliste puhastusmeetodite kasutamine füüsikaliste meetodite asemel.

    abstraktne, lisatud 27.02.2003

    Anorgaanilise ja orgaanilise päritoluga materjalide keemiline vastupidavus. Anorgaaniliste konstruktsioonimaterjalide liigid: silikaat, keraamika, sideainematerjalid. Orgaanilised ehitusmaterjalid: plast, kumm, kumm, puit.

    abstraktne, lisatud 09.04.2011

    Sünteetiliste polümeeride kasutusalad meditsiinis. Implanteerimiseks kasutatud materjalid. Füsioloogiliselt aktiivsed veeslahustuvad polümeerid. Meditsiinis kasutatavate polüakrüülamiidgeelide (PAAG) struktuur. PAAG kliinilise rakenduse tulemused.

    abstraktne, lisatud 01.09.2012

    Basaltplastid - XXI sajandi polümeerkomposiitmaterjalid. Basalt- ja klaasniitide keemiline koostis. Erinevate funktsionaalsete eesmärkidega polümeerse antioksüdandi süntees. termotundlikud kopolümeerid. Komposiitkatete saamine.

    kokkuvõte, lisatud 04.05.2009

    Grafiidi kristallstruktuur ja kihtide omavahelise paigutuse skeem kuusnurkses struktuuris. Süsinik-grafiitmaterjalide klassifikatsioon ja nende valmistamine tahketest süsinikmaterjalidest (antratsiit, grafiit, koks) ja sideainetest (pigi, vaik).

    abstraktne, lisatud 27.04.2011

    Polüetüleen, plastmassid, vahtkumm on kunstlikud (sünteetilised) materjalid, mille inimene on loonud keemiateaduse abil. Plastide kasutamine metallist elektrijuhtmetele kaitsekatte loomiseks. Materjalid kaitseülikondade valmistamiseks.

Tehnoloogiat selle sõna laiemas tähenduses mõistetakse mis tahes tööstusharu tootmismeetodite ja -vahendite teadusliku kirjeldusena.

Näiteks metallitöötlemise meetodid ja vahendid on metallitehnoloogia aineks, masinate ja aparaatide valmistamise meetodid ja vahendid masinaehitustehnoloogia aineks.

Mehaanilise tehnoloogia protsessid põhinevad eelkõige mehaanilisel toimel, mis muutub välimus või töödeldud ainete füüsikalised omadused, kuid ei mõjuta nende keemilist koostist.

Keemiatehnoloogia protsessid hõlmavad toorainete keemilist töötlemist, mis põhineb keemilistel ja füüsikalis-keemilistel nähtustel, mis on olemuselt keerukad.

Keemiatehnoloogia - teadus kõige ökonoomsematest ja keskkonnasõbralikumatest meetoditest looduslike toorainete keemiliseks töötlemiseks kaubaks ja tootmisvahendiks.

Suur vene teadlane Mendelejev määratles keemilise ja mehaanilise tehnoloogia erinevused järgmiselt: “... alustades imitatsioonist, saab iga mehaanilise tehase äri isegi kõige põhilisemates põhimõtetes parandada, kui on vaid tähelepanelikkus ja soov, kuid Samal ajal on üks asi, ilma eelnevate teadmisteta, keemiatehaste areng on mõeldamatu, seda ei eksisteeri ega tule tõenäoliselt kunagi olema.

Kaasaegne keemiatehnoloogia

Kaasaegne keemiatehnoloogia, kasutades loodus- ja tehnikateaduste saavutusi, uurib ja arendab füüsikaliste ja keemiliste protsesside komplekti, masinaid ja aparaate, nende protsesside optimaalseid elluviimise ja juhtimise viise erinevate ainete, toodete, materjalide tööstuslikul tootmisel.

Teaduse ja tööstuse areng on kaasa toonud keemiatööstuste arvu olulise kasvu. Näiteks ainuüksi naftast toodetakse praegu umbes 80 000 erinevat keemiatoodet.

Ühelt poolt keemiatootmise kasv ning teiselt poolt keemia- ja tehnikateaduste areng võimaldas välja töötada keemilis-tehnoloogiliste protsesside teoreetilisi aluseid.

Tulekindlate mittemetalliliste ja silikaatmaterjalide tehnoloogia;

Sünteetiliste bioloogiliselt aktiivsete ainete keemiline tehnoloogia, keemiaravimid ja kosmeetika;

Orgaaniliste ainete keemiline tehnoloogia;

Polümeeride tehnoloogia ja töötlemine;

Kemikaalide tootmise põhiprotsessid ja keemiline küberneetika;

Looduslike energiakandjate ja süsinikmaterjalide keemiline tehnoloogia;

Anorgaaniliste ainete keemiline tehnoloogia.

Keemiatehnoloogia ja biotehnoloogia hõlmab meetodite, meetodite ja vahendite kogumit ainete saamiseks ja materjalide loomiseks, kasutades füüsikalisi, füüsikalis-keemilisi ja bioloogilisi protsesse.

KEEMILINE TEHNOLOOGIA:

Keemiatehnoloogia arengu analüüs ja prognoosid;

Uued protsessid keemiatehnoloogias;

Anorgaaniliste ainete ja materjalide tehnoloogia;

Nanotehnoloogiad ja nanomaterjalid;

Orgaaniliste ainete tehnoloogia;

katalüütilised protsessid;

Naftakeemia ja nafta rafineerimine;

Polümeer- ja komposiitmaterjalide tehnoloogia;

Maagi, tehnogeensete ja teiseste toorainete süvatöötlemise keemilised ja metallurgilised protsessid;

Haruldaste, hajutatud ja radioaktiivsete elementide keemia ja tehnoloogia;

Kasutatud tuumkütuse töötlemine, tuumajäätmete kõrvaldamine;

Keskkonnaprobleemid. Jäätmevaeste ja suletud tehnoloogiliste skeemide loomine;

Keemiatehnoloogia protsessid ja seadmed;

Ravimite tehnoloogia, kodukeemia;

Loodusliku ja tehnogeense sfääri seire;

Tahkekütuste ja looduslike taastuvate toorainete keemiline töötlemine;

Keemiatehnoloogia majandusprobleemid;

Keemiline küberneetika, keemia tootmise modelleerimine ja automatiseerimine;

Toksilisuse probleemid, kemikaalide tootmise ohutuse tagamine. Tööohutus ja töötervishoid;

Kemikaalide tootmise, toodete kvaliteedi ja sertifitseerimise analüütiline kontroll;

Makromolekulaarsete ühendite keemiline tehnoloogia

RADIATION-CEMICAL TECHNOLOGY (RCT) on üldkeemiatehnoloogia valdkond, mis on pühendatud ioniseeriva kiirguse (IR) mõjul toimuvate protsesside uurimisele ning meetodite väljatöötamisele kiirguse ohutuks ja kulutõhusaks kasutamiseks rahvamajanduses. , samuti vastavate seadmete (seadmed, installatsioonid) loomine.

RCT-d kasutatakse tarbekaupade ja tootmisvahendite hankimiseks, materjalide ja valmistoodete täiustatud või uute kasutusomaduste andmiseks, põllumajandusliku tootmise efektiivsuse tõstmiseks, teatud keskkonnaprobleemide lahendamiseks jne.

  1. 1. Sissejuhatus3
  2. 2. Keemiatööstus3
  3. 3. Keemiatehnoloogia7
  4. 4. Järeldus8

Viited9

Sissejuhatus

Keemiatööstus on elektroonika järel teine ​​tööstusharu, mis tagab kõige kiiremini teaduse ja tehnika arengu saavutuste juurutamise kõigis majandusvaldkondades ning aitab kaasa tootmisjõudude arengu kiirendamisele igas riigis. Kaasaegse keemiatööstuse eripäraks on põhiliste teadusmahukate tööstusharude (farmaatsia-, polümeermaterjalid, reaktiivid ja ülipuhtad ained), samuti parfümeeria- ja kosmeetikatoodete, kodukeemia jms orienteeritus. tagada inimese igapäevased vajadused ja tema tervis.

Keemiatööstuse areng tõi kaasa rahvamajanduse keemistumisprotsessi. See hõlmab tööstustoodete laialdast kasutamist, keemiliste protsesside täielikku kasutuselevõttu erinevates majandussektorites. Sellised tööstusharud nagu nafta rafineerimine, soojusenergeetika (v.a tuumaelektrijaamad), tselluloosi- ja paberitööstus, musta ja värvilise metalli metallurgia, ehitusmaterjalid(tsement, tellis jne), nagu ka paljud toiduainetööstuse toodangud, põhinevad keemiliste protsesside kasutamisel lähteaine struktuuride muutmisel. Samas vajavad nad sageli keemiatööstuse enda tooteid, s.t. stimuleerides seeläbi selle kiirendatud arengut.

Keemiatööstus

Keemiatööstus on tööstus, mis hõlmab toodete tootmist süsivesinikest, mineraalidest ja muudest toorainetest keemilise töötlemise teel. Keemiatööstuse kogutoodang maailmas on umbes 2 triljonit. USD maht tööstuslik tootmine keemia- ja naftakeemiatööstus Venemaal 2004. aastal oli 528156 miljonit rubla.

Keemiatööstus muutus omaette tööstuseks tööstusrevolutsiooni algusega. Esimesed tehased inimese kasutatavatest mineraalhapetest kõige olulisema väävelhappe tootmiseks ehitati 1740 (Suurbritannia, Richmond), 1766 (Prantsusmaa, Rouen), 1805 (Venemaa, Moskva oblast), 1810 (Saksamaa, Leipzig). Areneva tekstiili- ja klaasitööstuse vajaduste rahuldamiseks tekkis sooda tootmine. Esimesed soodataimed ilmusid 1793 (Prantsusmaa, Pariis), 1823 (Suurbritannia, Liverpool), 1843 (Saksamaa, Schönebeck-on-Elbe), 1864 (Venemaa, Barnaul). Arenguga XIX sajandi keskel. kunstväetise taimed ilmusid põllumajandusse: 1842. aastal Suurbritannias, 1867. aastal Saksamaal, 1892. aastal Venemaal.

Tooraineühendused, tööstuse varajane esilekerkimine aitas kaasa Suurbritannia kui 19. sajandi kolmveerandi jooksul keemiatööstuse liidriks kujunemisele maailmas. 19. sajandi lõpust Saksamaa on muutumas liidriks keemiatööstuses, kuna majanduses kasvab nõudlus orgaaniliste ainete järele. Tänu tootmise kiirele kontsentreerumisprotsessile, teaduse ja tehnoloogia kõrgele arengutasemele, aktiivsele kaubanduspoliitikale sai Saksamaa 20. sajandi alguseks. vallutab keemiatoodete maailmaturu. USA-s hakkas keemiatööstus arenema hiljem kui Euroopas, kuid 1913. aastaks keemiatoodete tootmise osas hõivas USA ja on sellest ajast peale osariikide seas maailmas esikohal. Sellele aitavad kaasa rikkaimad maavarad, arenenud transpordivõrk ja võimas siseturg. Alles 1980. aastate lõpuks ületas EL-i riikide keemiatööstus üldises plaanis USA toodangu mahu.

Tabel 1

Keemiatööstuse allsektorid

Allsektor

Anorgaaniline keemia

Ammoniaagi tootmine, sooda tootmine, väävelhappe tootmine

Orgaaniline keemia

Akrüülnitriil, fenool, etüleenoksiid, karbamiid

Keraamika

silikaatide tootmine

Petrokeemia

Benseen, etüleen, stüreen

Agrokeemia

Väetised, pestitsiidid, insektitsiidid, herbitsiidid

Polümeerid

Polüetüleen, bakeliit, polüester

Elastomeerid

Kumm, neopreen, polüuretaan

Lõhkeained

Nitroglütseriin, ammooniumnitraat, nitrotselluloos

farmatseutiline keemia

Ravimid: süntomütsiin, tauriin, ranitidiin...

Parfüümid ja kosmeetika

Kumariin, vanilliin, kamper

Kõik välja toodud keemiatööstuse eripärad mõjutavad praegu tööstuse struktuuri. Keemiatööstuses suureneb kõrge väärtusega teadusmahukate toodete osakaal. Stabiliseeritakse või isegi väheneb mitmete masstoodete tootmine, mis nõuavad suuri tooraine-, energia-, veekulusid ja on keskkonnale ohtlikud. Struktuurse kohandamise protsessid kulgevad aga teatud riigirühmades ja piirkondades erinevalt. Sellel on märgatav mõju maailma teatud tööstusharude geograafiale.

Suurim mõju maailma majanduse ja tingimuste arengule Igapäevane elu inimühiskonnas oli XX sajandi teisel poolel. polümeersed materjalid, nende töötlemise tooted.

Polümeermaterjalide tööstus. 30–45% keemiatööstuse toodete maksumusest maailma arenenud riikides langeb sellele ja sünteesiks sünteesiks mõeldud esialgsete süsivesinike tüüpide, nendest pooltoodete tootmisele. See on kogu tööstuse alus, selle tuum, mis on tihedalt seotud peaaegu kõigi keemiatööstusega. Algsete süsivesinike, pooltoodete ja polümeeride endi saamiseks kasutatavad toorained on peamiselt nafta, assotsieerunud ja maagaas. Nende tarbimine selle laia tootevaliku tootmiseks on suhteliselt väike: ainult 5-6% maailmas toodetud naftast ja 5-6% maagaasist.

Plasti- ja sünteetilise vaigutööstus. Peamiselt kasutatakse keemiliste kiudude tootmiseks sünteetilisi vaiku ja ehituse lähtematerjaliks on enamasti plastik. See määrab nende kasutamise paljudes valdkondades tööstuses, ehituses, aga ka nendest valmistatud toodetes igapäevaelus. Viimastel aastakümnetel on loodud mitut tüüpi plasti, veelgi rohkem nende kaubamärke. Masinaehituse kõige kriitilisematele toodetele (fluoroplastid jne) on terve klass tööstusplaste.

Keemiakiutööstus muutis revolutsiooni kogu kergetööstuses. 30ndatel. keemiliste kiudude osatähtsus tekstiili struktuuris oli tühine: 30% neist moodustas vill, umbes 70% puuvill ja muud taimset päritolu kiud. Keemilisi kiude kasutatakse üha enam tehnilistel eesmärkidel. Nende rakendusala majanduses ja kodutarbimises kasvab pidevalt.

Sünteetilise kautšuki tööstus. Kummitoodete nõudlust maailmas (aastas toodetakse vaid miljard autorehve) tagab üha enam sünteetilise kummi kasutamine. See moodustab 2/3 looduslike ja sünteetiliste kummide kogutoodangust. Viimase valmistamisel on mitmeid eeliseid (väiksemad kulutused tehaste ehitamisel kui istanduste rajamisel; väiksemad tööjõukulud selle tehases tootmisel; madalam hind võrreldes loodusliku kautšukiga jne). Seetõttu on selle väljalase välja töötatud enam kui 30 osariigis.

Mineraalväetiste tööstus. Lämmastik-, fosfor- ja kaaliumväetiste kasutamine määrab suuresti riikide ja piirkondade põllumajanduse arengutaseme. Mineraalväetised on keemiatööstuse enim toodetud masstooted.

Farmaatsiatööstus on muutumas üha olulisemaks maailma kasvava elanikkonna tervise kaitsmisel. Kasvav nõudlus selle toodete järele on tingitud:

1) elanikkonna kiire vananemine eelkõige paljudes maailma tööstusriikides, mis nõuab uute kompleksravimite kasutuselevõttu meditsiinipraktikas;

2) südame-veresoonkonna ja onkoloogiliste haiguste sagenemine, samuti uute haiguste (AIDS) esilekerkimine, mille vastu võitlemiseks on vaja järjest tõhusamaid ravimeid;

3) uute põlvkondade ravimite loomine mikroorganismide kohanemise tõttu vanade vormidega.

kummitööstus. Selle tööstuse tooted on järjest enam suunatud elanikkonna vajaduste rahuldamisele.

Lisaks paljudele tavapärasteks tarbekaupadeks muutunud kodumajapidamises kasutatavatele kummitoodetele (vaibad, mänguasjad, voolikud, jalanõud, pallid jne), on kasvav nõudlus ka mitut tüüpi inseneritoodete kummikomponentide järele. See hõlmab maapealset raudteevälist transporti: autode, jalgrataste, traktorite, lennukite šassii jms rehvid. Kummitooted, nagu torujuhtmed, tihendid, isolaatorid ja muud, on mitut tüüpi toodete jaoks hädavajalikud. See seletab kummitoodete suurt valikut (üle 0,5 miljoni kauba).

Tööstuse masstoodangu hulgas on rehvide (rehvide) tootmine erinevad tüübid transport. Nende toodete toodangu määrab maailmas toodetud sõidukite arv, millest igaüks on hinnanguliselt kümneid miljoneid ühikuid. Rehvide tootmiseks kulub 3/4 looduslikku ja sünteeskummi, oluline osa koorekanga – rehvikarkassi – tootmiseks kasutatavatest sünteetilistest kiududest. Lisaks on täiteainena kummi saamiseks vaja erinevat tüüpi tahma - ka keemiatööstuse ühe haru toodet - tahma. Kõik see määrab kummitööstuse tihedad suhted teiste keemiatööstuse harudega.

Riigi majanduse arengutaset saab hinnata keemiatööstuse arengutaseme järgi. See varustab majandust tooraine ja materjalidega, võimaldab rakendada uut tehnoloogilised protsessid kõigis majandussektorites. Keemiatööstuse tööstusharusisene koosseis on väga keeruline:

1) elementaarne keemia,

2) orgaanilise sünteesi keemia.

Farmaatsia, fotokeemia, kodukeemia, parfümeeria kuuluvad peenkeemia alla ja võib kasutada nii orgaanilist kui anorgaanilist toorainet. Keemiatööstuse sektoritevahelised sidemed on ulatuslikud – pole sellist majandusharu, millega see ei oleks seotud. Teaduskompleks, elektrienergiatööstus, metallurgia, kütusetööstus, kergetööstus - keemia - tekstiilitööstus, põllumajandus, toiduainetööstus, ehitus, masinaehitus, sõjatööstuskompleks. Keemiatööstus võib kasutada mitmesuguseid tooraineid: naftat, gaasi, kivisütt, puitu, mineraale, isegi õhku. Seetõttu võivad keemiaettevõtted asuda kõikjal. Keemiatööstuse geograafia on ulatuslik: kaaliumväetiste tootmine suundub tooraine kaevandamise piirkondadesse, lämmastikväetiste tootmine - tarbijani, plastide, polümeeride, kiudude, kummi tootmine - töötlemispiirkondadesse. nafta toorainest. Keemiatööstus on teaduse ja tehnoloogilise revolutsiooni üks juhtivaid harusid, koos masinaehitusega on see kaasaegse tööstuse kõige dünaamilisem haru.

Paigutuse põhijooned on sarnased masinaehituse paigutuse tunnustega; Maailma keemiatööstuses on välja kujunenud 4 peamist piirkonda. Suurim neist - Lääne-Euroopa. Eriti kiiresti hakkas keemiatööstus paljudes piirkonna riikides arenema pärast Teist maailmasõda, mil tööstuse struktuuris hakkas juhtima naftakeemia. Sellest tulenevalt asuvad naftakeemia- ja naftatöötlemiskeskused meresadamates ja peamiste naftajuhtmete trassidel.

Tähtsuselt teine ​​piirkond on Ameerika Ühendriigid, kus keemiatööstust iseloomustab suur mitmekesisus. Peamiseks teguriks ettevõtete paiknemisel oli toorainetegur, mis aitas suuresti kaasa keemiatööstuse territoriaalsele koondumisele. Kolmas piirkond on Ida- ja Kagu-Aasia, eriti olulist rolli mängib Jaapan (importnaftal põhineva võimsa naftakeemiaga). Kasvab ka Hiina ja peamiselt sünteetiliste toodete ja pooltoodete tootmisele spetsialiseerunud uute tööstusriikide tähtsus.

Neljandaks piirkonnaks on SRÜ riigid, kus on mitmekesine keemiatööstus, mis on keskendunud nii toorainele kui ka energiateguritele.

Keemiatehnoloogia

Keemiatehnoloogia on teadus toorainete ja vahesaaduste keemilise töötlemise protsessidest ja meetoditest.

Selgub, et kõik ainete töötlemise ja tootmisega seotud protsessid jagunevad vaatamata nende välisele mitmekesisusele mitmeks omavahel seotud sarnaseks rühmaks, millest igaühes kasutatakse sarnaseid aparaate. Selliseid rühmi on kokku 5 - need on keemilised, hüdromehaanilised, termilised, massiülekande ja mehaanilised protsessid.

Igas keemiatootmises kohtame korraga kõiki või peaaegu kõiki loetletud protsesse. Vaatleme näiteks tehnoloogilist skeemi, kus toode C saadakse kahest algsest vedelast komponendist A ja B vastavalt reaktsioonile: A + B-C.

Algkomponendid läbivad filtri, milles need puhastatakse tahketest osakestest. Seejärel pumbatakse need reaktorisse, eelkuumutatakse soojusvaheti reaktsioonitemperatuurini. Reaktsiooniproduktid, sealhulgas komponent ja reageerimata komponentide lisandid, saadetakse eraldamiseks destilleerimiskolonni. Kolonni kõrgusel toimub mitmekordne komponentide vahetus voolava vedeliku ja katlast tõusva auru vahel. Sel juhul on aurud rikastatud komponentidega, mille keemistemperatuur on tootest madalam. Kolonni ülemisest osast väljuvad komponendipaarid kondenseeritakse deflegmaatoris. Osa kondensaadist suunatakse tagasi reaktorisse ja teine ​​osa (flegm) saadetakse destilleerimiskolonni niisutama. Puhas toode eemaldatakse katlast, jahutades soojusvahetis normaalse temperatuurini.

Iga keemiatehnoloogia protsesside rühma mustrite kehtestamine avas keemiatööstusele rohelise tule. Lõppude lõpuks toimub nüüd mis tahes, uusima keemiatootmise arvutamine tuntud meetodite järgi ja peaaegu alati on võimalik kasutada masstoodanguna valmistatud seadmeid.

Keemiatehnoloogia kiire areng on saanud meie riigi rahvamajanduse keemistamiseks aluseks. Tekib uusi keemiatootmise harusid ning mis kõige olulisem – keemiatehnoloogia protsesse ja aparaate juurutatakse laialdaselt teistesse rahvamajandusharudesse ja igapäevaellu. Need on väetiste, ehitusmaterjalide, bensiini ja sünteetiliste kiudude tootmise aluseks. Iga kaasaegne toodang, olenemata sellest, mida see toodab – autosid, lennukeid või laste mänguasju, ei ole täielik ilma keemiatehnoloogiata.

Üks huvitavamaid probleeme, mida keemiatehnoloogia abil lähitulevikus lahendada saab, on maailmamere ressursside kasutamine. Ookeani vesi sisaldab peaaegu kõiki inimesele vajalikke elemente. See sisaldab 5,5 miljonit tonni kulda ja 4 miljardit tonni uraani, tohutul hulgal rauda, ​​mangaani, magneesiumi, tina, pliid, hõbedat ja muid elemente, mille varud on maismaal ammendunud. Kuid selleks on vaja luua täiesti uusi keemiatehnoloogia protsesse ja seadmeid.

Järeldus

Keemiatööstus, nagu ka masinaehitus, on oma struktuurilt üks keerukamaid tööstusharusid. Selles eristatakse selgelt pooltoodete tööstused (põhikeemia, orgaaniline keemia), põhitööstus (polümeermaterjalid - plastid ja sünteetilised vaigud, keemilised kiud, sünteetiline kautšuk, mineraalväetised), töötlemine (lakkide ja värvide sünteetilised värvained, farmaatsia, fotokeemia, reaktiivid, kodukeemia, kummitooted). Selle tootevalik on umbes 1 miljon toodet, tüüpi, tüüpi, kaubamärke.

Keemiatehnoloogia on teadus kõige ökonoomsematest ja keskkonnasäästlikumatest meetoditest ja vahenditest looduslike toorainete töötlemisel tarbekaupadeks ja vahetoodeteks.

See jaguneb anorgaaniliste ainete tehnoloogiaks (hapete, leeliste, sooda, silikaatmaterjalide, mineraalväetiste, soolade jne tootmine) ja orgaaniliste ainete tehnoloogiaks (sünteetiline kautšuk, plastid, värvained, alkoholid, orgaanilised happed jne);

Bibliograafia

  1. 1. Doronin A. A. Ameerika keemikute uus avastus. / Kommersant, nr 56, 2004
    1. 2. Kilimnik A. B. Füüsikaline keemia: õpik. Tambov: Tambovi kirjastus. olek tehnika. un-ta, 2005. 80 lk.
    2. 3. Kim A.M., Orgaaniline keemia, 2004
      1. 4. Perepelkin K. E. Keemilistel kiududel põhinevad polümeerkomposiidid, nende põhitüübid, omadused ja kasutusalad / Tehniline tekstiil nr 13, 2006
    3. 5. Traven V.F. Orgaaniline keemia: 2 köites õpik ülikoolidele. - M.: Akademkniga, 2004. - V.1. - 727 lk, 2. kd. - 582 lk.

Iga õpetaja soovib, et tema aine ärataks kooliõpilastes sügavat huvi, et õpilased ei saaks kirjutada ainult keemilisi valemeid ja reaktsioonivõrrandeid, vaid mõistaksid ka maailma keemilist pilti, oskaksid loogiliselt mõelda, et iga tund oleks püha, väike etendus, mis pakub rõõmu õpilastele ja õpetajatele. Oleme harjunud, et tunnis õpetaja räägib, õpilane aga kuulab ja õpib. Valmisinfo kuulamine on üks ebaefektiivsemaid õpetamisviise. Teadmisi ei saa mehaaniliselt (kuuldud – õpitud) pealaest pähe üle kanda. Paljudele tundub, et tuleb lihtsalt üliõpilane kuulama panna ja kohe läheb libedalt. Õpilasel, nagu igal inimesel, on aga vaba tahe, mida ei saa eirata. Seetõttu on võimatu seda loodusseadust rikkuda ja neid alistada isegi headel eesmärkidel. Soovitud tulemust pole sel viisil võimalik saavutada.

Sellest järeldub, et õpilane tuleb muuta aktiivseks õppeprotsessis osalejaks. Õpilane saab teavet õppida ainult oma tegevuses aine vastu huvi tundes. Seetõttu on õpetajal vaja unustada informandi roll, ta peab täitma õpilase tunnetusliku tegevuse organiseerija rolli.

Õpilase poolt uue materjali väljatöötamiseks on võimalik eristada erinevaid tegevusi: materiaalset, materialiseeritud ja intellektuaalset. Materiaalse tegevuse all mõistetakse tegevust uurimisobjektiga. Keemia jaoks on selline objekt aine, st. aineline tegevus keemiatundides on katsete läbiviimine. Katseid võivad läbi viia õpilased või demonstreerida õpetaja.

Materialiseeritud tegevus on tegevus materjalimudelite, valemite, tabeli-, digitaal-, graafilise materjali jms abil. Keemias on see tegevus molekulide materjalimudelitega, kristallvõre, keemiliste valemitega, keemiliste ülesannete lahendamine, uuritavaid aineid iseloomustavate füüsikaliste suuruste võrdlemine. Igasugune väline tegevus (tegevus kätega) peegeldub ajus, s.t. läheb üle sisetasandile, intellektuaalsesse tegevusse. Katsete läbiviimisel, keemiliste valemite ja võrrandite koostamisel, digitaalse materjali võrdlemisel teeb õpilane järeldusi, süstematiseerib fakte, tuvastab teatud seoseid, toob analoogiaid jne.

Seega peaks õpetaja korraldama õpilasele tunnis igasuguseid harivaid ja tunnetuslikke tegevusi. On vajalik, et õpilase õppe- ja tunnetustegevus vastaks õpitavale õppematerjalile. On vaja, et tegevuse tulemusena jõuaks õpilane iseseisvalt mingitele järeldustele, et ta looks endale teadmisi.

Didaktika kõige olulisem printsiip on teadmiste iseloome põhimõte, mis seisneb selles, et teadmist ei saa õpilane valmis kujul, vaid need luuakse tema poolt teatud kognitiivse tegevuse tulemusena, mille on organiseerinud õppija. õpetaja.

Õpilase väikseima teadmistetera eneseleidmine pakub talle suurt naudingut, võimaldab tunnetada oma võimeid, tõstab ta enda silmis kõrgemale. Õpilane kinnitab end inimesena. Õpilane hoiab seda positiivset emotsioonide ulatust oma mälus, püüab seda ikka ja jälle kogeda. Seega on huvi mitte ainult aine vastu, vaid selle vastu, mis on väärtuslikum – tunnetusprotsessis – tunnetuslik huvi. Õpilaste tunnetuslike ja loominguliste huvide kujunemist soodustavad erinevad tehnoloogialiigid: arvutitehnoloogia, probleem- ja uurimusõppe tehnoloogia, mänguõppe tehnoloogia ning testide kasutamine.

1. Arvutitehnoloogia

Arvuti ja multimeediatehnoloogiate kasutamine annab positiivseid tulemusi uue materjali selgitamisel, erinevate olukordade modelleerimisel, vajaliku teabe kogumisel, ZUN-i hindamisel jne, samuti võimaldab praktikas rakendada selliseid õppemeetodeid nagu: ärimängud, probleemide lahendamine. harjutused, esitlused ja palju muud. Arvutitehnoloogia võimaldab omada sellist infomahtu, mida traditsioonilistele õppemeetoditele toetuvatel õpetajatel ei ole. Multimeedia koolitusprogrammides kasutatakse animatsioone ja helisaadet, mis, toimides korraga mitmele õpilase infokanalile, parandavad taju, hõlbustavad materjali omastamist ja meeldejätmist. Oma tundides kasutan erinevaid CD-del olevaid programme, mis aitavad mul selgitada uusi või korrata vanu teemasid, kinnistada ja süstematiseerida saadud teadmisi. Ühe õppetunni näide. Teema: “Hapniku alarühm, tunnus. Hapniku saamine. Tunnis kasutati multimeediaprojektorit, kus demonstreeriti ekraanil katseid, mida koolilaboris demonstreerida ei saa. Ekraanil kujundati ka mitu tabelit. Lastel paluti analüüsida, võrrelda ja teha järeldus. Eelnevast järeldame, et arvutitehnoloogia tõstab haridustaset ja äratab õpilastes huvi aine vastu.

2. Probleemõppe tehnoloogia

Probleemõppe tehnoloogia hõlmab probleemsituatsioonide loomist õpetaja juhendamisel ja õpilaste aktiivset iseseisvat tegevust nende lahendamiseks, mille tulemusena toimub teadmiste, oskuste, vilumuste loov valdamine ja oskuste arendamine. vaimsed võimed. Probleemsed olukorrad klassiruumis võivad tekkida kõige ootamatumal viisil. Näiteks 8. klassis küsis õpilane teemat “Elektronegatiivsus” õppides küsimuse: “Kas vesinik loovutab elektrone liitiumile või vastupidi?” Klassikaaslased vastasid, et liitium annab elektrone, kuna sellel on suurem aatomiraadius. Kohe küsis teine ​​õpilane: "Milleks vesinik siis muutub?" Arvamused jagunesid kaheks: ühed leidsid, et vesinikuaatom muutus elektroni lisades heeliumiaatomiks, kuna sellel oli kaks elektroni, teised aga ei nõustunud sellega, väites, et heeliumi tuumalaeng on +2 ja sellel osakesel on +1. . Mis see osake siis on? Tekkinud on probleemne olukord, mida saab lahendada ioonide mõistega tutvudes. Probleemsituatsiooni klassiruumis saab õpetaja ise luua. Õppetunni näide. Teema: "Lihtsad ja keerulised ained." Õpetaja annab õpilasele laia tegevusvaldkonna: esitab probleemseid küsimusi, soovitab erinevate ainete loetelust eraldi välja kirjutada lihtsad ja keerulised ained ning suunab õpilast ise, kasutades oma elukogemust, varasemate tundide teadmisi, püüdma sõnastada lihtsate ja keerukate ainete mõiste. Õpilane loob teadmisi ise, seega tekib huvi mitte ainult aine, vaid tunnetusprotsessi enda vastu.

3. Uurige õppetehnoloogiat

Kooliõpilaste uurimistegevus on otsitava iseloomuga tegevuste kogum, mis viib tundmatute faktide, teoreetiliste teadmiste ja tegevusmeetodite avastamiseni. Nii tutvutakse peamiste keemia uurimismeetoditega, omandatakse oskus iseseisvalt omandada uusi teadmisi, viidates pidevalt teooriale. Põhiteadmiste kaasamine probleemsituatsioonide lahendamiseks hõlmab õpilaste nii üldhariduslike kui ka erioskuste kujundamist ja täiustamist (teha keemilisi katseid, seostada vaadeldud nähtusi molekulide, aatomite, ioonide oleku muutustega, läbi viia mõttekeemilist eksperimenti, simuleerida protsesside olemus jne) . Uurimistööd võib läbi viia eesmärgiga saada uusi teadmisi, üldistada, omandada oskusi, rakendada omandatud teadmisi, uurida konkreetseid aineid, nähtusi, protsesse. Seega 9. klassis teemat “Lämmastikhappe soolad” õppides kasutan uurimistöö elemente. Õppetöö sisaldab: teoreetilise analüüsi läbiviimist; ainete ja nende omaduste saamise prognoosimeetodid; katselise kontrollimise kava koostamine ja selle elluviimine; järelduse vormistamine. Selgub loogiline ahel: teoreetiline analüüs - prognoosimine - eksperiment. Michael Faraday ütles: "Ükski teadus ei vaja nii palju eksperimente kui keemia. Selle põhiseadused, teooriad ja järeldused põhinevad faktidel. Seetõttu on vajalik pidev kogemuste kontroll. Saadud teadmiste süstematiseerimiseks täidavad õpilased tabeli:

Lämmastikhappe soolad

Õpilaste uurimistöö võtab tunnis rohkem aega kui mudeli järgi ülesannete täitmine. Küll aga kompenseerib ajakulu hiljem see, et õpilased täidavad ülesandeid kiiresti ja korrektselt, saavad iseseisvalt uut materjali õppida. Lisaks suureneb nende teadlikkus ja teadmiste tugevus ning tekib püsiv huvi aine vastu.

4. Mänguõppe tehnoloogia

Intellektuaalsed ja loovad mängud (ITG) stimuleerivad õpilaste kognitiivsete huvide arengut, aitavad kaasa nende intellektuaalsete ja loominguliste võimete arengule, võimaldavad lastel end mängu kaudu rakendada ja realiseerida intellektuaalses ja loomingulises sfääris, aitavad puudust täita. suhtlemisest. ITI-d saab kasutada mitte ainult klassi- ja klassivälises tegevuses, vaid ka klassiruumis (uue materjali õppimisel, õpitu kordamisel, õpilaste teadmiste kontrollimisel jne).

Kõige keerulisemad ja aeganõudvamad äri- ja rollimängud. Selliste mängude läbiviimine võimaldab saavutada järgmisi eesmärke: õpetada õpilasi õppematerjali sisus esile tõstma, seda lühivormis esitama; arendada tekstianalüüsi oskust, assotsiatiivset mõtlemist, otsustusvõime sõltumatust, soodustada õpilaste enesemääratlemist, arendada suhtlemisoskust, avardada silmaringi, korrata ja üldistada õpitud materjali. Oma praktikas kasutan süstemaatiliselt teadmiste kontrolli korraldamise mänguvorme ja märkan pidevalt, kuidas see tõstab õpilastes huvi õpitava materjali ja aine vastu tervikuna, kuna viimasel ajal nii vähe lugenud õpilased hakkavad järsku raamatuid, viiteid lehitsema. raamatud, entsüklopeediad. Nii et klassiruumis, õppides ökoloogiaga seotud teemasid, näiteks teemal “Süsivesinike looduslikud allikad ja nende töötlemine”, kasutan rollimänge ekspertrühmade abil. Klass on jagatud kahte rühma: "spetsialistid" ja "ajakirjanikud". Kõigepealt vali materjal ja valmista visuaalne abivahend. Teine valmistab ette küsimused, mida nad peaksid mängu ajal küsima.

Materjalide koondamiseks klassidesse 8–9 kasutan didaktilised mängud: "Keemilised kuubikud", "Keemiline Lotto", "Tic-Tac-Toe", "Leia viga", "Keemialahing". Ka koolivälises tegevuses veedan suurejoonelisi intellektuaalseid ja loomingulisi mänge: “KVN”, “Mis, kus, millal”, “Hilgustund”.

5. Kontrolltööde kasutamine keemiatundides

Uute tehnoloogiate juurutamise protsessis on esil ka testide kasutamine keemiatundides. See võimaldab õpilaste teadmisi massiliselt testida. Testimismetoodika on universaalne vahend teadmiste ja oskuste kontrollimiseks. Testid on säästlik sihipärane ja individuaalne kontrolli vorm. Teadmiste süstemaatiline kontrollimine testide vormis aitab kaasa aine tugevale omastamisele, kujundab teadlikku suhtumist õppimisse, kujundab täpsust, töökust, eesmärgipärasust, aktiveerib tähelepanu, arendab analüüsivõimet. Testikontrolli käigus tagatakse kõigile õpilastele võrdsed testimistingimused ehk suurendatakse teadmiste kontrollimise objektiivsust. See meetod toob mitmekesisust akadeemiline töö suurendab huvi teema vastu. 8.-10. klassi lõpukatsed viiakse läbi kontrolltööna.