Химияны оқытуда химиялық өндіріс түрлері туралы түсінік қалыптастыру

Химияның және химия өнеркәсібінің өркендеуі шаруашылықтың барлық салаларының дамуына, жалпы ғылыми-техникалық прогрестің жеделдеуіие әсер етеді. Химия және оның жетістіктері егеменді еліміздің экономикасы мен мәдениетінің өсуіне, халықтың өл-аукатының артуына ықпал етеді.

  Химиясыз ғылыми-техникалық ирогресс болуы да мүмкін емес. Машина және аспап жасау сияқты өндіріс салаларына химиялық конструкциялық материалдар кандай қажет болса, қара және түсті металдарды, құймаларды, ағашты, шыныны алмастыратын берік, ыстыққа төзімді, оптикалық мөлдір, электр 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 қуатгы өршіткісіне айналды. Физиктер химиялық әдістердің көмегімен радиоактивті элементтерді таза күйінде бөліп алып, өнеркәсіп кызметіне қосты.

Каучуктар, резеңкелер, металдар сияқты материалдардың беріктігін арттыру үшін радиациялык 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, т.т.

Қазіргі қоғамда әрбір адам өзінің химия ғасырында өмір сүріп отырғанын жақсы біледі. Өйткені химия адамды сырт киіммен, аяккиіммен қамтамасыз етіп қана қоймай, 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 химияның өнімін пайдаланады. Химиясыз жасанды жер серіктері, зымырандар, планетааралық станциялар болмас еді. Сондай-ақ адам жер тұңғиығына үңіліп, теңіз бен мұхит тереңдіктеріне бойлай алмаған болар еді.

Егер осы заманғы химия жетістіктерін жай ғана шолып өтіп, келешекке көз салсақ, онда ұшы-қиырсыз химия әлемін елестету қиын емес.

Химия бүгін адамзатты ағаш орнына пластмассамен, жүн, тері бұйымдары орнына олардың жасанды алмастырғыштарымен, зығыр, кендір, жібек, жүн маталары орнына синтездік талшықтармен камтамасыз етіп отыр. Ендігі бір мақсат — белок молекулаларының кұпияларын ашып, түрлі ауруларды емдеу мен дене кемістіктерін түзету, сондай-ақ адамзатты тамақ өнімдерімен жеткілікті дәрежеде қамтамасыз ету.

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

Химиктер тағам әзірлеу міндетін биотехнологтармен бірлесе отырып шешеді. Соңғы кезде биотехнологиялық әдістерді пайдаланып, микробиологиялық синтездер көмегімен тағамдық максатқа пайдаланатын өнімдер өндіру ісі дамып келеді.

Біздің ғалымдарымыз биотехнологиялық әдіспен қазіргі күні қара уылдырық, албырт (лосось) еті, сорпалар (тауық, сиыр еті, балық), мармеладтардың әр түрлі сортын, шырындарды алып, көпшілікке ұсынып та үлгерді.

  Өсімдік белоктарында алмаспайтын аминқышқылдары жетіспейтіндіктен, міндетті түрде тағам құрамына қосымша түрде аминқышқылдарын қосады. Сондай-ақ құс еттерін әзірлеу үшін табиғи жемдік қоспаға синтездік қосымшалар араластырады. Себебі тамақта өзге құрауыштар мол болған күннің өзінде де жануарлар ашығады, өспей қалады, жеген жемін толық пайдаланбайды.

Тағам өнімдері проблемасын шешудің мынадай екі жолын ұсынуға болады: 1) тағамдық шикізатты өңдеуді практика жүзінде қалдықсыз өндіріс етіп құру; 2) техникалық максатқа пайдаланып жүрген азықтық заттарды тағамдық емес басқа заттармен алмастыру. Мысалы, көптеген елдерде ірі қара малдардың 60%-і қалдық түрінде керексіз болып қалады. Егер дұрыс назар аударса, ірі қарадан түскен қалдық — қанның құрамында ет белогынан кем емес белок болады екен. Қанды өңдеп бағалы белок алу ісі шешілгенімен, іс жүзінде барлық жерде қолға алынбаған.

Әлі күнге дейін техникалық мақсатқа өсімдік майлары қолданылып жүр. Оны мұнайдан алынатын өнімдермен алмастыру ісі ұзаққа созылып келеді.

Көптеген синтездік жолмен алынған дәрі-дәрмектер адам денсаулығын қорғайды, қалпына келтіреді және жақсартады. Мысалы, оқушыларға жақсы таныс аспирин, анальгин сияқты анальгетиктер ауырғанды басып, жүйкені тыныштандырады, бірақ есірткіге жатпайды. Олардың әсер ету механизмі — ауырғандықты білдіретін импулъстерді тасымалдайтын жүйке талшықтарынын ұшын "бекітіп тастау". Бұл заттардың қабынуға қарсы және ыстықты төмендететін қасиеттері де бар.

Дәрі-дәрмектер синтездеуде біздің ғалымдарымыз зор жетістіктерге жетуде. Мысалы, профессор С. М. Әдікеновтің басшылығымен қатерлі ісікке қарсы қолданылатын "Арглабин", гепатопротекторлық және антиоксиданттық қасиеті бар "Салсоколлин", қабыну процесіне қарсы қолданылатын "Калиор", антисептиктік және фунгицидті қасиеті бар "Цепсеудин" сияқты жаңа дәрілік препараттар синтезделді.

  Бүгінде химия шаруашылықтың барлық салаларында ғана емес, күнделікті тұрмысымызда да кеңінен қолданылады. Қазіргі уакытта ғылым мен техника жетістіктері нәтижесінде тұрмыс химиясы зор қарқынмен дамуда. Сондықтан әлемнің басқа елдеріндегідей қолданылу сипатына қарай оларды былайша топтастыруға болады: жуғыш заттар, тазартушы, залалсыздандырушы заттар, жиһаз бен еденді сүртуге, зиянды жәндіктер мен өсімдіктерді жоюға арналғап препараттар (пестицидтер), ағартушы және рең беруші заттар, желімдер, түрлі бояулар мен лактар, т.б.

Күнделікті тіршілікте, тұрмыста қолданылатын химиялық препараттардан, дәрі-дәрмектерден кейде уланып жататын кездер аз емес. Препараттарды қолдануға сай жазылған ескертулер мен ережелерді оларды қолданар кезде міндетті түрде бұлжытпай орындау керек.

  Химиялық экология. Химиялық заттарды дұрыс қолданбаудың салдарынан бұл күнде адамзаттың алдында химиялық-экологиялық ІІроблемалар туындап отырганы да оқушыларға жақсы мәлім. Әсіресе соңғы жүз жылдықта адамның өндіргіштік әрекетінің күрт өсуімен байланысты табиғатқа көп зиян келтірілді. Адам — табиғаттың бір бөлшегі болғандықтан, бұл жағдай адам денсаулығына да зардаптарын тигізіп отыр. Табиғатты ластап, қоршаған ортаның тазалығына зиян тигізіп отырған бірден-бір себепкер кәсіпорындар қатарында целлюлоза-қағаз өнеркөсібі, химия, мұнай химиясы, мұнай өңдеу зауыттарын, автокөліктерді және т.б. атауға болады. Сондай-ақ тұрмыстық химиялық заттарды дұрыс пайдаланбау адам денсаулығына зор зиянын тигізуде.

Біздің қоғамымыздағы басты байлық — адам. Сондықтан елімізде адам денсаулығын қорғауға, қалпына келтіруге арналған шаралар басты назарда ұсталып отырады. Ол үшін өндіріс орындарына түтін газдарын зиянсыздандыратын тазартқыш қондырғылар қойылып, өндірістің санитариялық-гигиеналық талаптары белгіленген. Өндіріс тарапынан болатын зардаптарды 3 топқа бөлуге болады: экономикалық - бұл ластаушы қалдықтардың әсеруінен ауыл шаруашылығы өнімдерінің азаюы; жемірілу әсерінен құрал-жабдықтардың тозуы; әлеуметтік — түрғындар денсаулығының нашарлауы; емдеуге жұмсалатын қосымша қаржылар мен зақымдалған аймақтардан халықты көшіруге жұмсалатын шығындар; моральдық  — өндірістің қолайсыздық тудыратын санитариялық-гигиеналық жағдайларына байланысты маманның тұрақтамауы және т.б.

Адам денсаулығына тек өндіріс қалдықтары ғана емес, автомобильдерден бөлінетін қалдық газдар да зиянын тигізеді. Дүние жүзінде, шамамен, 500 млн-дай автомобиль бар деп есептегенде, атмосфераны ластайтын зиянды қоспалардың 60%-і солардың үлесіне тиеді. Ал автомобильдердің түтін газдарында 200-ге жуық зиянды қоспалары болады. Олар: көміртек (II), азот (IV), күкірт (IV) оксидтері, күкіртсутек, көмірсутек, корғасын қосылыстары және т.б. Түтін газдарындагы қорғасын мен сынап қосылыстары қоршаған ортаны ластап, сол арқылы организмге түсіп, жүйке жүйелерін зақымдайды. Иіс газы (СО) қан гемоглобинімен байланысып, органдарга оттектің тасымалдануына кедергі келтірсе, көміртек (IV) оксиді адамға есірткі сияқты әсер етеді. Теріні, кілегей қабықтарын тітіркендіріп, аз мөлшерінің өзі тыныс орталығын қоздырады, көп мөлшері уландырады.

Мұнай өндіретін, өңдейтін және кокс-химиялық кәсіпорындардан ауаға күкіртсутек газы көп бөлінеді, Оның жоғары концентрациясы — жүйке жүйесін зақымдайтын күшті у. Онымен тыныс алғанда, адамның дем алысы бөсеңдеп, журегі тоқтауы мүмкін. Өйткені күкіртсутек тыныс алуға қатысатын ферменттерді әрекетсіздендіріп, көз бен тыныс алу жолдарының  кілегей кабықшаларын тітіркендіреді.

Қоршаған ортаны, табиғатты қорғауға арналған шараларға барлық қоғам мүшелері бірдей қатысуы тиіс.

  Өз заманында ұлы химик Д. И. Менделеев: "Химияда қалдық жоқ, тек пайдаға аспаған шикізат бар", — деп, көрегендікпен қалдықсыз өндіріс құру қажеттілігін меңзеген еді. Осы күні ғалымдарымыз бен өнертапқыштарымыз өндіріс қалдықтарынан басқа заттар өндіруге арналған тиімді әдіс-тәсілдерді іздестіруде.

  Химиялық экология проблемалары адамзат іс-әрекетінің нәтижесінде ұзақ уакыт бойы біртіндеп жинақталып, пайда болған тіршіліктің жағымсыз көрінісі. Өз шығармасында ұлы француз жазушысы В.Гюго: "Кімге қауіп төніп тұр? Сіздерге. Сіздер алдарыңыздағы таразыны көрмейсіздер ме? Оның бір жағында сіздердің мүмкіндіктеріңіз, ал екінші жағында сіздердің жауапкершіліктеріңіз тұрған жоқ па?" — деген еді. Сондықтан табиғат байлығын ысырапсыз пайдаланып, адамның әл-ауқатын арттыру үшін қазіргі қоғамда барлық мүмкінішліктер қолданылуда.

  Химиялық заттардың адам денсаулығына әсері. Адам денсаулығына кері әсерін тигізіп, зор зиян келтіретін заттардың бір тобы: никотин, есірткі және алкогольдік ішімдіктер. Олардың барлығы да органикалық заттар. Нашақорлықпен, маскүнемдікпен және темекі тартумен күресте олардың молекулаларының организмге тигізетін қауіп-қатерінің механизмін білудің маңызы зор. Бұл үш зат организмге түскенде, алдымен жүйке клеткаларын, қан мен ми, өкпе тіндерін зақымдайды. Физиологиялық әсерлері өте күшті. Есірткінің барлығы да медицинада қолданылады, бірақ артық мөлшері организмге күшті уландырғыш зат ретінде әсер етеді. Организм оларға тез бейімделеді. Сондықтан емдеу практикасында соңғы кезде кокаинді анестезиялық зат ретінде қолдануды тоқтатты.

  Гигиеналық және қосметикалық химиялық заттар. "Гигиена" сөзі грек тілінен аударғанда "денсаулықты нығайтатын" немесе "емдік", ал "қосметика" - "өзіңді әдемілейтін өнер" деген мағынаны білдіреді. Қазіргі кезде бұл екі саланың атқаратын қызметі бір-бірімен тығыз байланысты, өйткені көпшілік қосметикалық заттар гигиеналық тұрғыдан қажеттіліқ болып табылады. Оларға жуғыш заттар (сусабын, лосьон, крем, сабын, сірнелер, т.б.), сондай-ақ тісті күтуге арналған заттар жатады. Қазіргі кезде шығарылатын қосметикалық заттардың түрі өте көп. Олардың барлығын бір тақырыпта сипаттау мүмкін емес. Біз тек күнделікті тіршілікте жиірек қолданылатын түрлеріне ғана тоқталмақпыз.

  Шаш күтуге арналған заттар. Шаш күтуге арналған сусабындар— жоғары май қышқылдарының калий тұздарынан, хош иіс беретін және түрлі түс беретін қоспалардан, зарарсыздандырғыштардан, готықтырғыштардан, т.б. заттардан даярланады. Олардың құрамы шаштың құрғақ, қалыпты немесе майлы болуына қарай әр түрлі әзірленеді. Шашты жууға сусабындарды пайдалану арқылы шаштың қалыпты өсуіне және қайызғақты болдырмауға мүмкіндік туады. Шашты күту үшін осы күні шаштың өзіне немесе шаш түбіне қорек беретін бальзамдар  кремдер, сондай-ақ әр түрлі сірнелер де көптеп пайдаланылады,

  Тісті күтуге арналған заттар. Тісті күтуге арналған маңызды заттарга тіс пасталары жатады. Тіс пасталарының құрамы: өң ашатын (абразивтік), байланыстырғыш, көбік түзетін және қоюландырғыш заттар сияқты компоненттерден тұрады. Бұлардың алғашқысы тіске қонған тамақ қалдықтарынан тазартып жылтыратады. Өң ашатын зат ретінде көбіне химиялық тұндырылған кальций карбонаты СаСО4 кальций фосфаттары СаНРО4, Са3(РО4)2, Са2,Р2О7 және полимерлік натрий метафосфаты (NаРО3)n қолданылады." Өң ашатын заттардың ұнтақ қоспаларын тұрақты пастаға айналдыру үшін байланыстырғыш заттар қолданады. Оларды теңіз балдырларынан бөліп алады, ал жасанды заттардан целлюлоза туындыларын пайдаланады. Жұмсақ ыдыстарға (тюбик) арналған қою массаға айналдыру үшін оларға глицерин, сорбит, т.б. қоюландырғыштар қосады. Олар ұзақ сақтағанда пастаны кеуіп кетуден қорғап, қатаю температурасын жоғарылатады және домдік сапаларын жақсартады. Пасталар қүрамындагы өсімдік тектес компоненттеріи микробтардың бүлді-руінен коргау үшіи зарарсыздандыргыштарқослды, Ал квбіктүзгіш ретінде оқушыларға беліілі беттік белсенді заттарды қосады.

Тісті тісжегі ауруынан қорғау үшін тек тазалау ғана жеткіліксіз. Екінші жағынан тістің минералдық ұлпаларын нығайту қажет. Ол үшін тіс пасталарына фтор қосылыстарын натрий фториді МаР, аралас тұзын NаF *  NаРО4 калайы (II) фторидін SnF2 қосады. Қосылыстардағы Ғ иондары ерімтал фосфаттарды қышқылда аз еритін фторалатитке айналдырады, сондай-ақ алмасу реакциясы нәтижесінде пастада кальций фториді Са F 2 түзілуі мүмкін. Ол эмальга адсорбцияланьгп, оны қышқылдардын зиянды әсерінен қорғайды. Фторид қосылыстар ауыз қуысында органикалық қышқылдар түзілуін жылдамдататын бактериялар әрекетін де баяулатады. Қазіргі кезде тіс пасталары құрамына ферменттер мен антибиотиктерді де қосатын болды.

Пасталарға жағымды иіс пен дәм беру үшін ар түрлі дәмдік және иіс беруші компоиенттер: ментол, жалбыз бен қалампыр қосқан майлар, эвкалиптол, т.б. қолданылады. Ал тәтті дәм беру үшін сахарин (имнд о-сульфобензой қышкылы) және оның туындылары пайдаланылады.