Специфика химии, ее место в естествознании

 

 

 

 

 

 

 

4. Перспективы развития химии

Под эволюцией химической системы понимают самопроизвольный синтез новых химических соединений, являющихся более сложными и более высокоорганизованными по сравнению с исходными веществами. Химики сегодня пришли к выводу, что используя те же принципы, на которых построена химия организмов, в будущем можно будет построить принципиально новую химию, новое управление химическими процессами, где начнут применять принципы синтеза себе подобных молекул. По принципу ферментов будут созданы катализаторы такой степени специфичности, что далеко превзойдут существующие в нашей промышленности. Хотя химия в настоящее время еще далека от решения этих проблем, но намечены следующие пути решения этой задачи:

1. Развитие исследований в области металлокомплексного катализа с постоянной ориентацией на соответствующие объекты живой природы. Сегодня металлокомплексный катализ постепенно обогащается такими приемами, которыми пользуются живые организмы в ферментативных реакциях, а также приемами классического гетерогенного катализа.
2. Освоение каталитического опыта живой природы, заключающегося в определенных успехах моделирования биокатализаторов. Для решения проблемы каталитического опыта живой природы необходимо изучение законов химической эволюции и происхождения жизни.
3. Использование достижений иммобилизованных систем. Сущность иммобилизации состоит в закреплении выделенных из живого организма ферментов на твердой поверхности путем адсорбции, которая превращает последние в гетерогенный катализатор и обеспечивает его стабильность и непрерывное действие, т.е. осуществляется биоорганический катализ.
4. Развитие исследований, ориентированных на применение принципов биокатализа в химии и химической технологии. Характеризуется изучением и освоением всего каталитического опыта живой природы, в том числе и опыта формирования самого фермента, клетки и организма, т.е. это пролог принципиально новой химической технологии, способной стать аналогом живых систем.

Успехи химии экстремальных состояний, каталитической химии, в областях металлокомплексного катализа, моделирования биокатализаторов, химии и технологии иммобилизированных систем, «нестационарной технологии», важным звеном которой должна стать теория саморазвития открытых каталитических систем, позволяют видеть в ближайшей перспективе богатейшие возможности развития новой химии. Эта новая химия уже теперь становится способной решать такие задачи, для реализации которых до сих пор еще не было предпосылок.

В частности, в области тяжелого органического синтеза это задачи:

а) значительного ускорения химических превращений в мягких условиях за счет объединения в катализаторах будущего достоинств гетерогенного, гомогенного и металлоэнзимного катализа;

б) достижение близкой к 100% селективности процессов;

в) осуществление новых важных энергетически затрудненных процессов за счет сопряжения эндо- и экзотермических реакций;

г) существенной экономии углеводородного сырья и перехода от нефти к углю как более распространенному сырьевому источнику.

Химия теперь имеет реальные предпосылки и для решения таких общих задач как:

а) моделирование и интенсификация фотосинтеза;

б) фотолиз воды с получением водорода как самого высокоэффективного топлива;

в) промышленный синтез широко спектра органических продуктов, и в первую очередь, метанола, этанола, формальдегида и муравьиной кислоты, на основе углекислого газа;

г) промышленный синтез многочисленных фторматериалов.

Все это является залогом успешного претворения в жизнь задач по созданию малоотходных, безотходных и энергосберегающих промышленных процессов, рачительного использования каждого килограмма сырья и каждого киловатта энергии для производства необходимых материалов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Достижения современной химии оказывают постоянно возрастающее влияние на развитие человечества и окружающей среды в целом. Важным последствием этого влияния является химизация человеческой деятельности, включающая в себя:

• рост масштабов количества химических веществ, как естественных, так и синтетических;
• расширение применения химических технологий и частичная замена технологий механического типа;
• повышение эффективности производства аграрной сферы (создание минеральных и органических удобрений, химических средств борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур).

Химия во все большей мере ориентируется на создание структур (от микро- до макроуровня), связанных с удовлетворением технологических потребностей. Создаются новые вещества, не встречающиеся в природе (синтетика). Химический синтез приобретает медико-биологическую направленность (получение лекарственных средств, заменителей тканей, антибиотиков и др.).

Химические вещества и технологии являются фактором отрицательного воздействия на биосферу. Традиционные химические технологии связаны с выбросами в природную среду различного рода вредных веществ. Поэтому современные формы химической технологии (относительно замкнутые производственные циклы) позволяют рационализировать использование материальных и энергетических ресурсов, уменьшить выбросы в биосферу, осуществить экологизацию химической технологии.

 

 

Список литературы

1. Сироткин О.С. Эволюция теории химического строения вещества А.М. Бутлерова в унитарную теорию строения химических соединений. - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2013.
2. Бондарев В.П. Концепции современного естествознания: Учебное пособие для студентов вузов. - М.: Альфа-М, 2009.
3. Ващекин Н.П. Концепции современного естествознания: Учебное пособие. - М.: ИЦ РИОР и др. , 2010.
4. Гусейханов, М.К. Концепции современного естествознания - М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2012.