Читать книгу Қолданбалы химия - Роза Рыскалиева - Страница 1

Қоғам дамуының қазіргі таңдағы күйі өміріміздің барлық салаларына химияның енуімен сипатталады. Бүгінгі таңда адамзат жаңа технологиялар бойынша жасап шығарылған препараттар және материалдармен жиі кездеседі. Бұл жағдай ғылыми-техникалық прогреспен байланысты және адамдардың өмір сүру жағдайын жақсартады. Сондықтан бүгінгі таңда қоғамның әрбір мүшесі химиялық препараттарды дұрыс қолдану мүмкіндігін пайдалана білуі қажет. Бұл өнімдерді қолдануда олардың қасиеттерін, тигізетін әсерін жете түсінбеушілік көптеген қиындықтар тудырады, бұл әсіресе тағамдар дайындауда және қоршаған ортаны ластау туралы сөз қозғағанда байқалады. Химияландыру қажет, алайда оны дамытуды химиялық білімнің негіздеріне сүйеніп жасау керек. Қоғамда қойылып отырған талаптар мен туындаған қиыншылықтардың химиямен байланысын терең көрсету қажет. Осыған байланысты химияның қолданбалы мәселелерін зерттеудің маңызды екені туындайды.

«Қолданбалы химия» курсы экологиямен, химиялық цикл пәндерімен пәнаралық байланысына сүйене отырып, экономика мен тұрмыс сферасын химияландырудың маңызды бағыттарын зерттейді. Біріктірілген бұл курстың кәсіби көзқарастың, ой-өрістің кеңеюіне, жалпы білім мен мәдениеттің жоғарылауына ықпалын тигізу мүмкіндігі бар.

Қолданбалы химия – көп салалы, сондықтан сәйкес келетін пәнді анықтау оңайға түспейді. Курс негізгі төрт бөлімнен тұрады:

1. Энергетиканы химияландыру;

2. Материалдарды жасау мен оларды пайдаланудың химиялық негіздері;

3. Азық-түлік мәселелерін шешудің химиялық аспектілері;

4. Тұрмыстық сфераны химияландыру.

Энергетиканы химияландыру-адамдардың материалдық, ал соңында рухани мәдениеті деңгейі олардың бойындағы энергия мөлшерімен тікелей байланыста болады. Кенді қазу және одан металды балқытып алу үшін, үй салу үшін, кез-келген затты алу үшін энергия жұмсалуы қажет. Адамдардың қажеттілігі арта түседі және олардың саны да артады. «Энергетика» түсінігіне адамзат қоғамының қажеттілігіне жұмсалатын әртүрлі энергия түрлерінің қолданылуы мен алыну әдістері кіреді. Энергетика немесе отын-энергетикалық кешен – қазіргі заманғы қоғам дамуы негіздерінің бірі; экономикалық, техникалық және әлеуметтік міндеттерді шешу тиімділігі көптеген жағдайларда энергетикалық шикізаттардың ауқымдылығымен және энергияның өңделуімен анықталады. Энергия қуаты – қоғам дамуының көрсеткіші. Тұрақты даму үшін тұрақты энергия шикізаттары қажет. Алайда адамзат тәуелді болатын шикізаттар бұларға жатпайды. Сонымен қатар, энергетика жер қыртысы мен оның беткі қабатын, суды, ауаны ластаушы көз ретінде қоршаған ортаға біршама әсер етеді. Қазба отынның мөлшері де шектеулі. Көптеген елдер қазіргі таңда «энергетикалық дағдарысқа» ұшырап отыр. 1991 жылға дейін ССРО отын мен энергия қажеттілігін өз шикізатымен толығымен қамтамасыз ететін әлемдегі жалғыз ел болатын. Бұл бөлімде энергетиканың қазіргі заманғы мәселелері, олардың пайда болу себептері, шешу бағыттары, энергия шикізаттарын жіктеу, энергия өндірудің қазіргі заманғы құрылымы, энергетика дамуындағы тенденциялар, альтернативті дәстүрлі энергия көздері қарастырылады.

Материалдарды жасау мен оларды пайдаланудың химиялық негіздері: әртүрлі материалдардың біздің өмірімізде алатын орны ерекше. Көптеген заттар адамзат қауымымен игерілген және пайдаланылған заманда (мысалы, таза және аса таза металдар, қасиеттері есептелген әртүрлі құймалар, өткізгіштер, жоғары өткізгіштер, магнитті материалдар, құрылыс, оптикалық, полимерлі, керамикалық материалдар, әртүрлі қаптамалар, жағар май материалдары және көптеген т.б.) берілген қасиеттерімен материалдар жасау мәселесі тұр. Сонымен қатар, әртүрлі материалдарды пайдаланудың экологиялық аспектісі өте маңызды болып табылады. Мысалы, көптеген табиғи материалдардың тапшылығы полимерлер өндірісінің дамуына септігін тигізді. Полимерлер туралы ғылымның дамуына байланысты ертеде мәлім емес кешенді қасиеттері бар материалдар алу мүмкіндігі пайда болды. Қажетті физикалық, химиялық, механикалық және электрлік қасиеттері бар жаңа полимерлі материалдар болмаса, ғарыштық техника, радиотехника, электроника және т.б. салалардағы көптеген жетістіктерге жету мүмкін емес еді. Қазіргі таңда полимерлер қолданылмайтын ауыл шаруашылығының саласын табу қиын. Орасан молекулалар тек өнеркәсіпті ғана жаңа материалдармен қамтамасыз етіп қоймай, сонымен қатар адамзатты киіндіруге де көмегін тигізді. Жасанды синтетикалық талшықтардан алынған бұйымдар, терілер, тері алмастырғыш заттар қазіргі заманның әрбір адамының киім-кешегінің бөлінбес бөлшегі болды. Гигиеналық қасиеттері жағынан, әрине, табиғи заттарды қолданған тиімді, алайда қазіргі уақытта синтетикалық материалдар осы көрсеткіштер бойынша табиғи материалдарға сәйкес келе бастады. Жаңа материалдар көп жағдайларда ескілерімен салыстырғанда қасиеттері жоғары келеді. Мысалы, болат құбырларын пайдалану мерзімі 3-5 жыл, ал ерекше қатаң жағдайларда – 1,5-2 жылды құраса, пластмасса құбырлары 20-30 жыл қызмет етеді. Силиконды каучуктан қазіргі уақытта жасанды органдар (мысалы, жүрекке арналған клапандар, тамырлар, буын фрагменттері) дайындаса, табиғи каучуктан мұндай заттарды жасау мүмкін емес. Мұндай мысалдарды өте көп келтіруге болады. Химиялық өнімдердің осындай көп мөлшері уақыт өте келе қалдықтарға айналады. Жер бетінде бұрын болмаған осындай синтетикалық өнімдер қызмет ету мерзімі өте келе, ұзақ уақыт (50-60 жыл) ыдырайды. Олар коррозияға ұшырамайды, шірімейді және ұзақ мерзімдік қалдықтарға айналады. Мұндай жағдай металдық және бейметалл материалдарға да қатысты болады. Тұрғын үйлер де күрделі экологиялық мәселені тудыруда. Тағам дайындау, әртүрлі химикаттарды қолдану, линолеум, үй жиһаздары зиянды заттардың көзі болып табылады. Мысалы, қазіргі заманғы жиһаздардан шамалы мөлшерде улы заттар бөлінеді, ол синтетикалық смола қолданылып жасалған тақтайшаларды, лактарды, бояуларды пайдалануға байланысты болады. Жүргізілген зерттеулер нәтижесінде мұндай жиһаздар тұрған бөлме ауасында формальдегид, ацетофенон, стирол, фунгицид және т.б. бар екені анықталды.

Азық-түлік мәселесін шешудің химиялық аспектілері: химия ауыл шаруашылығы арқылы жанама түрде де және тікелей де азық-түлік мәселесін шешуге әсерін тигізеді. Ауыл шаруашылығын химияландырусыз қазіргі заманғы қоғамның дамуы мүмкін емес. Мал жайылымы мен ормандары бар жер қыртысы топырағының құнарлылығын сақтау – қоғамның тұрақты дамуының негізгі кепілі. Топырақ экожүйесіне антропогенді әсердің негізгі факторы минералды тыңайтқыштарды қолдану болып табылады. Көптеген жағдайларда қазіргі таңдағы ауыл шаруашылығындағы жетістіктерді минералды тыңайтқыштарды қолданумен байланыстырады. Егін жинау кезінде адам топырақтан өсімдік биомассасы жинаған биогенді элементтерді бөліп алады. Осыған байланысты егін алқабына кеткен эквиваленттік мөлшерді биогенді элементтермен байыту қажет. Ол үшін ауыл шаруашылығында тыңайтқыштар қолданылады. Тыңайтқыштардың жетіспеушілігі де және оның артық мөлшерін қолдану да қоршаған орта мен адам денсаулығына зиян келтіреді. Тыңайтқыштарды пайдалануға байланысты туындайтын экологиялық мәселелер өте көп, мысал ретінде нитраттар мәселесін келтіруге болады.

Сонымен қатар ауыл шаруашылығында пестицидтер – өсімдіктерді арам шөптерден, әртүрлі аурулардан және т.б. сақтайтын химиялық құралдар кеңінен қолданылады. Пестицидтер тұрмыста да үй жәндіктерін немесе кеміргіштерді жою үшін қолданылады. Бастапқы уақытта пестицидтерді пайдалану үлкен қызығушылық туғызды: олардың әртүрлі зиянкестерге қарсы қолдану тиімділігі жоғары, әсер етуі жылдам болды. Бұл заттарды қолдану сүзек және безгек сияқты аурулардың алдын алуға және толығымен жойылуына және тағам өнімдерінің өндірісін арттыруға мүмкіндік берді. Алайда көптеген жылдар өте келе пестицидтерді қолданудың тиімді жақтарымен бірге олардың кері әсерлері байқалып, бұл жағдай басқа да тірі ағзаларға, оның ішінде адамға да қауіп төндіретіні белгілі болды. Жалпы алғанда қоршаған ортаның ластағыштары ретінде пестицидтер барлық ластағыштардың 1 %-ын құрайды. Бір жағынан олар әсері өте күшті биологиялық белсенді заттар ретінде биосфераға қауіп төндіретін болса, екінші жағынан пестицидтер егіннің 18-20 % сақтап қалуға өз септігін тигізеді. Қазіргі таңда пестицидтерден бас тартып, оның орнына «таза» ауылшаруашылық өндірісіне өту (химиясыз) туралы мәселелердің көтерілуі жүзеге аспай отыр. Тағам өнімдеріне тағамдық қоспаларды қосу олардың физиологиялық құндылығын, сақталуын, құнарлығын және сапасын арттырады. Тағамдық қоспалар – тағам өнімдеріне белгілі бір қасиеттер беретін, олардың құрамының және сыртқы түрінің ұзақ сақталуына мүмкіндік беретін аз мөлшерде тағам өнімдеріне енгізілетін химиялық заттар (әртүрлі бояғыштар, консерванттар, тұрақтандырғыштар, эмульгаторлар, дәмін және иісін күшейткіштер және т.б.) және табиғи қосылыстар (дәрумендер мен минералды тұздар).

Химиялық әдістерді тағам технологиясына енгізу ауылшаруашылығы шикізаттарын толығымен пайдалануға, өнім шығымын арттыруға, ал соның нәтижесінде оның өзіндік құнын төмендетуге мүмкіндік береді. Химия өнеркәсібінде полимерлі материалдарды (иониттерді, силикондарды, пластмассаларды, полимерлі қабықшаларды және т.б.) қолдану технологиялық үрдістер мен құралдарды жетілдіруге, жаңа қаптау түрлерін пайдалану нәтижесінде тағам өнімдерін сақтауға мүмкіндік береді. Әртүрлі химиялық үрдістер тағам технологиясының (ашыту, химиялық борпылдату, қант қызылшасының жоңқаларынан қантты шаймалау, шырынды түссіздендіру, майларды гидрогенизациялау) маңызы мен мазмұнын құрайды.

Тұрмыс сфераларын химияландыру: адам қызметі мен өмірінің барлығы да, олардың денсаулығы, тамаөтануы, киімі, тұрмысы химиялық өнімдермен тығыз байланыста. Бұлар сабын мен синтетикалық жуғыш заттар, залалсыздандыру құралдары, тазалағыш заттар, гигиена құралдары, лактар, бояулар, желімдер. Қазіргі таңда адамзат қауымы химия өнеркәсібінің кем дегенде 1 млн.ға жуық өнімін қолданады. Алайда, тұрмыстық химияның өнімдерін қолданғанда, міндетті түрде тек өз жағдайы мен қауіпсіздігін ғана ойлап қоймай, қоршаған орта жағдайын да ұмытпау қажет. Статистикалық мәліметтер бойынша қазіргі таңда тұрмыстық химия өнімдерінің өндірісі 6-8 жыл ішінде екі есеге артқанын көрсетеді. Ал қазірдің өзінде әлемдік деңгейде тұрмыстық химия өнімдерінің қоршаған ортаны ластауы атмосфераға тасталған барлық ластағыштардың шамамен бестен бір бөлігін құрайды. Химиктер және технологтар адамзат қауымына, жануарлар әлеміне және өсімдіктерге қауіпсіз болатын, ал оның қаптамалары қайта пайдалануға мүмкіндігі бар және қайта өңдеуге болатын, жерде немесе ауада тез ыдырауға ұшырайтын және бұл кезде улы заттар бөліп шығармайтын тиімділігі жоғары жаңа препараттар жасауы қажет. Табиғатқа, көшеге немесе орманда тасталған әрбір пластмассалық ыдыстар немесе аэрозольді баллондар табиғатты көптеген жылдарға дейін ластайтынын, ал қол жуғышқа төгілген тұрмыстық химия препатараттары орны толмайтын зиян келтіретінін есте сақтаған абзал. Тұрмыстық химия құралдарын тиімді әрі үнемдей қолдану, ешнәрсені ешқайда тастамау – бұл сіздің қоршаған ортаны қорғау ісіне қосқан өз үлесіңіз деп біліңіз.

Тиімді тамақтануды ұйымдастыру үшін тағамның химиялық аспектісі туралы білімнің болуының маңызы өте зор. Адамға қажетті барлық энергия да тағамнан, оның құрамындағы ақуыздар, майлар мен көмірсулар арқылы ағзаға өтеді. Тағамдық заттардың қорытылуы тағамның құрамына, сыртқы түріне және иісіне, оның аспаздық өңделу әдісіне (қайнауы, қуырылуы немесе буға пісірілуі), ауыз қуысында оның майдалану дәрежесіне және т.б. факторларға байланысты болады. Өнімде дәрумендер мен минералды тұздардың болуы тағамның қорытылуын жеңілдетеді. Адам ағзасының қажеттіліктерін қанағаттандыру тағамдық заттармен белгілі бір деңгейде және қатынаста болуы – тиімді тамақтанудың принциптерінің бірі. Мысалы, бір жағынан жылулық өңдеу өнімді залалсыздандырса және оның қорытылуын жеңілдетсе, басқа жағынан жылулық өңдеу өнімнің тағамдық құндылығына кері әсерін тигізеді (заттың хош иісі мен дәмі жойылады; дәрумендер мөлшері кемиді; бағалы еритін заттары жойылады; ақуыздардың қорытылуы төмендейді; майлардың қажетсіз өзгерістері болады және т.б.). Тірі ағза үшін ақуыздар, майлар, көмірсулар, дәрумендер мен минералды тұздардың мәнін, олардың құрамын, ағзадағы айналымдарын, олардың ағзаға түсу көздерін білудің маңызы зор.

Химияның медицинамен де байланысы өте тығыз. Әртүрлі дәрілік құралдардың орасан көп мөлшері (12 мыңнан астам) көптеген химиялық қосылыстар болып табылады. Химиктер дәрігерлермен, микробиологтармен және фармацевтермен бірлесе отырып, медицинада қолданылатын көптеген табиғи қосылыстардың құрылысын ғана анықтап қоймай, сонымен бірге кейбірінің алыну жолдарын да көрсете білді. Сонымен қатар, химиктер табиғи қосылыстардан өзгеше, алайда қасиеттері жағынан олардан тиімдірек қосылыстар алуды бастады. Табиғатқа таныс емес, көптеген ауруларға ем болатын жаңа дәрілік препараттар алынды. Дәрі-дәрмектер әртүрлі болады. Қанша ауру болса, сонша дәрі бар. Бір ауруды көптеген дәрілермен емдейтін жағдайлар жиі кездеседі. Дәрі-дәрмек құралдарын оның негізгі емдік әсеріне қарай: микробқа қарсы, жүректің, антигистаминдік, психофармакологиялық препараттар болып жіктеледі.

Қорыта келе, адамдардың негізгі талаптарын қанағаттандыру үшін және өмір сүру деңгейін жоғарылату үшін химияның қосатын үлесі орасан екенін атап айтуға болады. Химия ғылымының жетістіктерін тиімді пайдалану және оны басқаларға үйрету – «Қолданбалы химия» курсының негізгі міндеттерінің бірі.