 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
124
свойства элементов находятся в периодической зависимости от заряда их атомных ядер. Заряд
ядра равен атомному (порядковому) номеру элементов в периодической системе Менделеева. С
конца XIX в. важнейшим направлением химии стало изучение закономерностей химических
процессов. Управление химическими процессами – одна из главных проблем современной химии.
По мере развития химических знаний отдельные области химии – неорганическая химия,
органическая химия, физическая химия, аналитическая химия – стали вполне самостоятельными
отраслями естествознания. На стыке химии и других отраслей естествознания возникли,
например, биохимия, агрохимия, геохимия. На законах химии базируются химические
технологии, металлургия и т. п.
В последние десятилетия благодаря открытию новых явлений и эффектов, прежде всего
физических, и созданию на их основе высокочувствительных приборов, электронных
микроскопов, спектроскопов, масс-спектрометров и др. появилась реальная возможность
проводить экспериментальные химические исследования на более высоком уровне –
молекулярном. Такие исследования позволили раскрыть механизм многих процессов в живом
организме, синтезировать не существующие в природе вещества с необычными свойствами,
установить сложную структуру молекулы ДНК, расшифровать молекулярный генный механизм
наследственности и благодаря применению современной лазерной техники и
высокочувствительных приборов удалось зарегистрировать быстропротекающие химические
процессы, возможность протекания которых раньше даже не предполагалась.
Молекулярный уровень современного естествознания позволяет создавать не только
сверхпрочные, сверхпроводящие и другие материалы с необычными свойствами, но и
производить операции с фрагментами молекулы ДНК, изменяя ее генетический код. Сегодня уже
говорят о конструировании устройств из отдельных молекул, о создании молекулярного
компьютера, обладающего чрезвычайно большими возможностями.
Масштабы химической индустрии
Долгое время необходимые человеку товары повседневного спроса (продукты питания, одежда,
краски) производились путем переработки преимущественно природного сырья растительного
происхождения. Современные химические технологии позволяют синтезировать из сырья не
только естественного, но и искусственного происхождения многочисленную и многообразную по
своим свойствам продукцию, не уступающую природным аналогам. Потенциальные возможности
химических превращений природных веществ поистине безграничны. Все возрастающие потоки
природного сырья: нефти, газа, угля, минеральных солей, силикатов, руды и т.п. – превращаются в
краски, лаки, мыло, минеральные удобрения, моторное топливо, пластмассы, искусственные
волокна, средства защиты растений, биологически активные вещества, лекарства и различное
исходное сырье для производства других необходимых и ценных веществ.
Темпы научно-технических разработок химических технологий быстро растут. Если в середине
XIX в. на промышленное освоение электрохимического процесса получения алюминия
потребовалось 35 лет, то в 50-е годы XX в. крупномасштабное производство полиэтилена при
низком давлении было налажено менее чем за 4 года. На крупных предприятиях развитых стран
примерно 25% оборотных средств расходуется на научно-исследовательские работы, разработку
новых технологий и материалов, что позволяет примерно через 10 лет существенно обновлять
ассортимент выпускаемой продукции. Во многих странах промышленные предприятия выпускают
около 50% продукции, которая 20 лет назад вообще не производилась. На некоторых передовых
предприятиях ее доля достигает 75–80%.
Разработка новых химических веществ – трудоемкий и дорогостоящий процесс. Например, для
нахождения и синтеза всего лишь нескольких лекарственных препаратов, пригодных для
промышленного производства, необходимо изготовить не менее 4000 разновидностей веществ.
Для средств защиты растений данная цифра может достигать и 10000. В недалеком прошлом в
США на каждый внедряемый в массовое производство химический продукт приходилось
примерно 450 научно-исследовательских разработок, из которых отбиралось всего лишь 98 для
опытного производства. После опытно-промышленных испытаний лишь не более 50%
отобранных продуктов находили широкое практическое применение. Однако практическая
значимость полученных таким сложным путем продуктов настолько велика, что затраты на
исследования и разработку очень быстро окупаются.