Exemple de aplicare a tehnologiilor chimice moderne. Industria chimică și tehnologia chimică. Bazele teoretice ale tehnologiei chimice

, industria petrochimica, energie, transport, echipament militarși multe altele.

Tehnologii chimice în dezvoltarea istorică

Luând în considerare dezvoltarea tehnologiei chimice în secolul al XX-lea, în special după Primul Război Mondial, este posibil să dezvăluim unele dintre trăsăturile sale caracteristice, specifice. Se știe că 99,5% din scoarța terestră este formată din 14 elemente chimice: oxigen, siliciu, carbon, aluminiu, fier, calciu, sodiu, magneziu, potasiu, hidrogen, titan, fosfor, clor și sulf. Cu toate acestea, în ciuda distribuției masive a multor dintre aceste elemente, acestea nu au fost atrase pe orbita industriei chimice în secolul al XIX-lea. Acest lucru se aplică în mod egal fluorului, titanului, clorului, magneziului, aluminiului și hidrogenului.

Pentru tehnologia chimică a secolului XX. este caracteristic să ne referim tocmai la aceste elemente cele mai comune. Hidrogenul este în prezent pâinea chimiei moderne. Sinteza amoniacului, sinteza alcoolilor, sinteza combustibililor lichizi etc., necesita anual producerea de miliarde de metri cubi de hidrogen. Implicarea pe scară largă a hidrogenului în producția chimică este o trăsătură caracteristică a chimiei secolului XX.

De mare importanță în tehnologia modernă este chimia siliciului și, în special, chimia compușilor organosiliciului. Chimia titanului, clorului, magneziului, potasiului și aluminiului este, de asemenea, de o importanță excepțională. În același timp, tehnologia chimică, în special în legătură cu dezvoltarea tehnologiei atomice și cu jet, tinde să folosească cele mai rare și mai împrăștiate elemente ale scoarței terestre, care reprezintă cea mai importantă bază pentru tehnologia secolului XX.

Baza sintezei organice a secolului XIX. a fost gudron de cărbune obținut prin cărbune de cocsificare. În secolul al XX-lea, această materie primă face loc gazelor simple și ușor accesibile, obținute dintr-o gamă largă de combustibili solizi, din turbă, de calitate scăzută. cărbune brunși se termină cu antracit și cocs. Gazele din producția și rafinarea petrolului sunt utilizate pe scară largă. De-a lungul secolului XX. gazele naturale fosile sunt din ce în ce mai utilizate (Fig. 1).

Fig. 1. Produse derivate din gaz natural(metan).

Astfel, dacă în secolul al XIX-lea. baza industriei chimice a fost gudronul de cărbune, apoi în prima jumătate a secolului XX. Principala bază de materie primă pentru industria de sinteză organică este cărbunele și petrolul și gazele obținute din acestea: hidrogen, monoxid de carbon, o gamă bogată de hidrocarburi și o serie de alte materiale. Azotul, hidrogenul, oxigenul, clorul, fluorul, monoxidul de carbon, metanul, acetilena, etilena și alte câteva gaze sunt principalele materii prime pentru chimia modernă. În consecință, o trăsătură caracteristică a ultimei tehnologii chimice este utilizarea elementelor comune care au fost utilizate anterior la o scară nesemnificativă și transformarea lor în baza tehnologiei chimice moderne, precum și utilizarea pe scară largă ca materii prime chimice. combustibil solid, hidrocarburi lichide și gazoase.

O trăsătură caracteristică a tehnologiei chimice este, de asemenea, utilizarea elementelor rare asociate, în special, cu cerințele tehnologiei nucleare. Chimia contribuie semnificativ la dezvoltarea tehnologiei nucleare, oferindu-i diverse materiale - metale (uraniu, litiu etc.), apa grea, hidrogen, materiale plastice etc.

Inițial, a fost stăpânită producția de echipamente de bază pentru sinteza amoniacului. Au fost proiectate și construite coloane de sinteză, separatoare, scrubere cu apă și amoniac pentru curățarea gazelor din dioxid de carbon și monoxid de carbon, precum și centrifuge, filtre de vid, autoclave pentru vulcanizarea cauciucului, prese pentru materiale plastice, echipamente de răcire adâncă etc. instalații de separare din anii 1920 gaze petroliere, echipamente de rectificare și adsorbție foarte eficiente, compresoare și reactoare de înaltă presiune, unități frigorifice etc. Principala tendință a chimiei moderne este dorința de a proiecta în avans structura moleculară a unei substanțe în conformitate cu oxigen, clor, fluor, monoxid de carbon , metanul, acetilena, etilena și unele alte gaze sunt principala bază de materie primă a chimiei moderne.

În consecință, o trăsătură caracteristică a ultimei tehnologii chimice este utilizarea elementelor comune care au fost utilizate anterior la o scară nesemnificativă și transformarea lor în baza tehnologiei chimice moderne, precum și utilizarea pe scară largă a combustibililor solizi, hidrocarburilor lichide și gazoase. ca materii prime chimice.

Trebuie remarcat faptul că una dintre caracteristicile chimiei moderne este cerința de puritate a produselor produse. Impuritățile conținute în materiile prime afectează adesea negativ proprietățile produsului rezultat. Prin urmare, în ultimii ani, în industria chimică au fost din ce în ce mai utilizate materiile prime foarte pure (monomeri), care conțin cel puțin 99,8-99,9% din substanța de bază. O trăsătură caracteristică a tehnologiei chimice moderne este că noi metode de influență sunt introduse în armamentul său; deosebit de importante sunt folosirea unor presiuni mari de la câteva sute la 1500-2000 și peste atmosfere, vid profund (până la miimi de atmosferă), temperaturi ridicate până la câteva mii de grade, utilizarea frigului profund (temperaturi scăzute aproape de zero absolut). ), precum și utilizarea descărcărilor electrice, ultrasunetelor, radiațiilor radioactive etc. Este firesc ca creșterea nivelului tehnic al producției chimice în general și, în consecință, dezvoltarea rapidă a industriei sintezei organice în special, este asigurat de furnizarea industriei chimice cu echipamente moderne, performante, aparate si masini adecvate. Inițial, a fost stăpânită producția de echipamente de bază pentru sinteza amoniacului. Au fost proiectate și construite coloane de sinteză, separatoare, scrubere cu apă și amoniac pentru curățarea gazelor din dioxid de carbon și monoxid de carbon, precum și centrifuge, filtre de vid, autoclave pentru vulcanizarea cauciucului, prese pentru materiale plastice, echipamente de răcire adâncă etc. anii 1920, au achiziționat unități puternice de separare a gazelor petroliere, echipamente de rectificare și adsorbție foarte eficiente, compresoare și reactoare de înaltă presiune, unități de refrigerare etc. Principala tendință a chimiei moderne este dorința de a proiecta structura moleculară a unei substanțe în avans. în conformitate cu proprietăți prestabilite. Sinteza substanțelor cu proprietăți predeterminate în chimia modernă nu se realizează orbește, ci pe baza unui studiu profund al legilor formării moleculelor. Prin urmare, o serie de noi ramuri ale științei chimice sunt în curs de dezvoltare.

În esență, de la căutări și descoperiri aleatorii, chimia, începând cu anii 1920, a trecut la înlocuirea și deplasarea sistematică a materialelor naturale rare cu materiale care nu numai că nu sunt inferioare ca calitate, ci, dimpotrivă, superioare acestor materiale naturale. . De exemplu, nitratul natural chilian a fost înlocuit de compuși sintetici de azot. Cauciucul sintetic nu este de calitate inferioară cauciucului natural. V anul trecut unii cercetători lucrează pentru a îmbunătăți calitatea cauciucului nu sintetic, ci natural, astfel încât să poată concura cu unii tipuri speciale cauciucuri sintetice. S-au făcut pași mari în domeniul sintezei fibrelor sintetice, a căror producție datează de câteva decenii.

Din anii 1920, produsele naturale au fost date deoparte și înlocuite cu produse sintetice de calitate egală. Acesta este un proces complet natural. Cert este că metodele chimice de prelucrare a substanțelor, introducerea proceselor chimice în producție duc la o reducere semnificativă a timpului de producție și la o reducere semnificativă a costurilor cu forța de muncă, și în același timp la obținerea unor produse de o calitate superioară a produselor naturale. Deci, dacă producția a 1 tonă de fibre discontinue de viscoză artificială necesită 70 de zile-om, atunci producția a 1 tonă de fibră de bumbac durează 238 de zile-om. În producția de mătase din raion, costurile cu forța de muncă sunt de aproximativ 10 ori mai mici decât în producția de mătase naturală. Atunci când 1 tonă de alcool etilic (necesar pentru producerea unui număr de produse sintetice) este obținută din materii prime petroliere, costurile cu forța de muncă sunt reduse de 20-22 de ori în comparație cu producția acestui alcool din materii prime alimentare. ... În prezent, în natură sunt cunoscuți 100 de mii de compuși chimici anorganici, în timp ce numărul de substanțe organice cunoscute, naturale și artificiale, a depășit trei milioane și continuă să crească rapid. Doar compușii dezvoltați industrial obținuți pe bază de ulei au 10 mii de nume. Odată cu crearea de noi materiale sintetice, există un proces continuu de îmbunătățire a calității substanțelor deja existente produse de industrie. În sfârșit, în prezent, a fost dovedită posibilitatea fundamentală de a obține artificial compuși naturali de orice complexitate. Nu este departe vremea când în laboratoarele chimiștilor organici vor fi sintetizate diverse tipuri de substanțe proteice complexe, care stau la baza vieții.

O trăsătură caracteristică a tehnologiei moderne este că se dezvoltă pe baza celei mai largi utilizări a energiei electrice. Și dacă mai devreme motorul cu abur furniza doar într-o oarecare măsură „materia primă” tehnologică pentru industria chimică sub formă de abur și căldură, atunci electricitatea devine elementul cel mai important al unui fel de „materie primă” tehnologică pentru, de exemplu, , procese precum electroliza.

Pentru producerea amoniacului, sintetizat din hidrogen și azot din aer obținut prin electroliza apei, este necesar să se consume aproximativ 12 mii kWh de energie electrică. Pentru fabricarea cauciucului sintetic pe bază de etilenă se consumă aproximativ 15 mii kW-h, iar pentru alte tipuri de cauciuc - 17 mii kW-h și chiar mai mult. Producția unei tone de acetat de mătase necesită 20 mii kW-h, tone de fosfor - de la 14 la 20 mii kW-h și o tonă de abrazivi artificiali - aproximativ 6-9 mii kW-h - aceasta este aproximativ aceeași ca pentru producție tractor puternic.

Dezvoltarea industriei chimice se caracterizează prin cea mai largă automatizare procese tehnologice... Automatizarea cuprinzătoare este necesară în primul rând tocmai în industria chimică, care se caracterizează prin producție pe scară largă. Automatizarea industriei chimice este facilitată de predominarea proceselor de producție continue în ea, precum și de lucrări dăunătoare și chiar periculoase. În industria chimică, în primul rând, procesele de reglare a temperaturii, presiunii, compoziției, vitezei de reacție etc. sunt complet automatizate, deoarece pentru procesele chimice continue (inaccesibile pentru observare directă) este deosebit de importantă menținerea stabilității regimurilor tehnologice. . În producția chimică s-a realizat mecanizare și automatizare completă, iar persoanei rămân doar funcțiile de supraveghere și control, precum și realizarea reparațiilor preventive.

Cele mai importante domenii de automatizare a producției chimice sunt introducerea de noi dispozitive automate bazate pe utilizarea mașinilor electronice matematice, trecerea la mecanizarea complexă și automatizarea întregilor fabrici chimice. ÎN SUA cea mai mare dezvoltare automatizarea producției a primit tocmai în industria petrolieră și chimică. Odată cu automatizarea controlului instalațiilor individuale, procesele tehnologice individuale sunt puse în funcțiune complet întreprinderi automatizate precum, de exemplu, rafinăria de petrol, care a fost pusă în funcțiune în 1949, dotată cu un sistem electronic de control al proceselor de producție, și apoi uzina de amoniac a companiei Spencer Chemical, care se remarcă printr-un grad ridicat de automatizare a producției. proceselor. Dezvoltarea rapidă a chimiei a dus la faptul că abia în 10-15 ani de la sfârșitul celui de-al Doilea Război Mondial au fost create sute de noi materiale, înlocuind metalul, lemnul, lâna, mătasea, sticla și multe altele.

Dezvoltarea producției de materiale sintetice necesare pentru a furniza progres tehnicîn diverse industrii economie nationala... În același timp, o creștere a producției de îngrășăminte minerale, precum și a pesticidelor și amoniacului, o creștere a utilizării petrolului și a gazelor naturale, a gazului de cocsificare și a produselor de cocsificare de cărbune pentru producția de rășini sintetice, cauciuc, alcool, Detergenții, lacurile și coloranții de înaltă calitate, materialele plastice, fibrele artificiale sunt caracteristice, materialele electroizolante, materiale speciale pentru inginerie mecanică, inginerie radio etc.

În special, introducerea de noi metode eficiente sinteza pentru a evita consumul de produse alimentare cantitative uriase in productia de produse tehnice. De exemplu, consumul sumă uriașă cereale pentru producerea de alcool etilic pentru producția de cauciuc sintetic și-a propus sarcina de a înlocui alimentele în alcool sintetic. Pentru a obține 1 tonă de alcool etilic în loc de 4 tone de cereale sau 10 tone de cartofi, este suficient să consumi 2 tone de gaz natural lichefiat. Pentru producerea a 1 tonă de cauciuc sintetic, în loc de aproape 9 tone de cereale sau 22 de tone de cartofi, este suficient să cheltuiți doar aproximativ 5 tone de gaze lichefiate de la rafinării.

Mulți economiști cred că, în următorul deceniu, mai mult de 50% din produsele chimice ale lumii vor fi derivate din materii prime petroliere. Toate acestea vorbesc despre mari realizări în sinteza organică.

După Revoluția din octombrie 1917, dezvoltarea producției socialiste a impus extinderea sferei de aplicare practică a chimiei, creșterea rolului învățământului special chimic și chimico-tehnologic, ridicarea nivelului de pregătire a cercetătorilor și profesorilor, precum și a inginerilor chimiști. La începutul anilor 1920. departamentele de chimie independente sunt organizate ca parte a catedrelor de fizică și matematică ale universităților. Aceste departamente au introdus specializări în chimie anorganică, fizică, organică, analitică, biochimie și agrochimie. În 1920, a fost înființat Institutul de Tehnologie Chimică din Moscova. D.I. Mendeleev. Din 1929, pe baza catedrelor de chimie din universitati, au fost deschise catedre independente de chimie pentru a pregati specialisti pentru institutiile de cercetare stiintifica si laboratoarele de productie chimica, au fost create noi institute chimico-tehnologice.

De la mijlocul anilor 1950. în chimie și tehnologia chimică se creează cele mai bune metode de cercetare a diferitelor substanțe, se produc materiale noi - fibre chimice, materiale plastice, sitals, semiconductori, noi substanțe și medicamente active fiziologic, îngrășăminte chimice și insectofungicide. Chimia a pătruns în toate ramurile științei și în economia națională. Prin urmare, învățământul chimic a devenit parte integrantă a formării specialiștilor în domeniul politehnic, industrial, metalurgic, energetic, electric, mecanic și instrumentar, geologic, minier, petrolier, agricol, silvic, medical, veterinar, alimentar, industrie ușoară și altele superioare şi secundare de specialitate institutii de invatamant.

Specialiștii pentru activitatea științifică și pedagogică sunt pregătiți în principal de secțiile de chimie ale universităților și institutelor pedagogice, precum și de secțiile de chimio-biologic, biologico-chimic, științe ale naturii etc.

Pregătirea chimiștilor la universitățile sovietice durează 5 ani (în departamentele de seară și corespondență - până la 6 ani). Aici sunt studiate cursuri speciale de chimie anorganică, organică, analitică, fizică, coloidală, chimie cristalină, tehnologie chimică generală, chimia compușilor macromoleculari. Mai mult de jumătate din timpul de studiu la discipline speciale este ocupat de munca studenților în laboratoare. Studenții urmează cursuri practice (28 de săptămâni) la întreprinderi, instituții de cercetare și laboratoare.

Pregătirea specialiștilor în chimie și tehnologie chimică și a profesorilor pentru instituțiile de învățământ superior continuă în școala universitară.Cele mai mari centre de pregătire a chimiștilor, în afară de universități, sunt următoarele institute: DI Mendeleev, Leningrad numit după tehnologia Lensovet, Institutul de Tehnologie Chimică Fină din Moscova. MV Lomonosov, Belarus Tehnologic numit după S. M. Kirov, Tehnologic Voronezh, Tehnologic Chimic Dnepropetrovsk numit după F.E.Dzerzhinsky, Ivanovo chimic-tehnologic, Kazan chimic-tehnologic numit după S. M. Kirov, kazah chimio-tehnologic etc.

Specialiști-chimiști (tehnicieni-tehnologi) sunt pregătiți și în instituțiile de învățământ secundar de specialitate - în școlile tehnice chimice și chimio-tehnologice, situate, de regulă, în centrele industriei chimice, la marile uzine chimice. În 1977 peste 120 de astfel de instituții de învățământ au pregătit tehnicieni în peste 30 de specialități chimice și chimico-tehnologice (tehnologia chimică a petrolului, gazelor, cărbunelui, sticlei și a produselor din sticlă, tehnologia fibrelor chimice etc.). Cei care au absolvit aceste instituții de învățământ sunt folosiți în industriile chimice ca maiștri, maiștri, asistenți de laborator, operatori de aparate etc. Școlile profesionale chimico-tehnologice satisfac nevoia de muncitori calificați pentru diverse ramuri ale industriei chimice.

Îmbunătățirea structurii și conținutului educației chimice și chimico-tehnologice este asociată cu activitățile științifice și pedagogice ale multor oameni de știință sovietici - A. E. Arbuzov, B. A. Arbuzov, A. N. Bakh, S. I. Volfkovich, N. D. Zelinsky, IA Kablukova, VA Kargina, IL Knunyants , DP Konovalova, SV Lebedeva, SS Nametkina, BV Nekrasova, AN Nesmeyanova, A. E. Porai-Koshytsa, A. N. Reformatsky, S. N. Reformatsky, N. N. Semenov, Y. K. Syrkin, V. E. Tishchenko, A. E. reviste de chimie și altele care ajută în favoarea specială a revistelor chimice. îmbunătățirea nivelului științific al cursurilor de chimie și tehnologie chimică din învățământul superior.

În țările dezvoltate, centrele majore ale structurii și conținutului educației chimice și chimico-tehnologice sunt: Marea Britanie - universitățile Cambridge, Oxford, Bath, Birmingham, Institutul Politehnic Manchester; în Italia - universități Bologna, Milano; în SUA - Universitatea Tehnologică din California, Columbia, Michigan, Universitatea Toledo, California, Institutul de Tehnologie din Massachusetts; în Franța - 1 Grenoble, 1 Marsilia, Clermont-Ferrand, Compiegne tehnologic, Lyon 1, Montpellier 2, Paris 6 și 7 universități, Laurent, institutele politehnice Toulouse; în Hepmania - universitățile Dortmund, Hanovra, Stuttgart, Școlile tehnice superioare din Darmstadt și Karlsruhe; în Japonia - universități din Kyoto, Okayam, Osaka, Tokyo etc.

, M., 1971;

Fundamentele tehnologiei și sintezei petrochimice, ed. A.I.Dinces și L.A. Potolovsky, M., 1960.

Odată cu dezvoltarea constantă a științei și industriei, chimia și tehnologia chimică oferă lumii inovații constante. De regulă, esența lor constă în îmbunătățirea metodelor de prelucrare a materiilor prime în bunuri de consum și/sau mijloace de producție. Acest lucru se întâmplă din cauza unui număr de procese.

Noile tehnologii chimice permit:

intra în activitate economică noi tipuri de materii prime și materiale;
procesează absolut toate tipurile de materii prime;
înlocuiți componentele scumpe cu omologii mai ieftini;
să utilizeze materiale într-o manieră complexă: să obțină diferite produse dintr-un tip de materie primă și invers;
cost rațional, reciclare.

Putem spune că tehnologia chimică generală redistribuie și reglementează în mare măsură Procese de producție, care astăzi este foarte important datorită numeroșilor factori pozitivi care sunt importanți pentru oamenii asociați cu industrie.

Clasificarea și descrierea subsectoarelor

Tehnologiile chimice pot fi clasificate în funcție de tipurile de substanțe cu care lucrează: organice și anorganice. Specificul muncii depinde de sarcinile stabilite și de caracteristicile sferei către care se concentrează produsul final.

Tehnologia chimică a substanțelor anorganice este, de exemplu, producerea de acizi, sodă, alcaline, silicați, îngrășăminte minerale și săruri. Toate aceste produse sunt utilizate pe scară largă în diverse industrii, în special metalurgie, precum și în agricultură si etc.

În industria farmaceutică și în inginerie mecanică se folosesc adesea cauciucuri, alcool, materiale plastice, diverși coloranți etc. Producția lor este realizată de întreprinderi care folosesc tehnologii de obținere a substanțelor organice. Multe dintre aceste întreprinderi dețin poziții semnificative în industrie și, prin munca lor, afectează semnificativ economia statului.

Absolut toate procesele și dispozitivele tehnologiei chimice sunt împărțite în cinci grupuri principale:

hidromecanic;
termic;
difuzie;
chimic;
mecanic.

În funcție de caracteristicile organizației, procesele tehnologiei chimice sunt continue și periodice.

Sarcini moderne ale tehnologiei chimice

În legătură cu interesul crescut pentru situația mediului în lume, a crescut cererea de inovații care pot optimiza procesele de producție, reduce volumul de materii prime consumate. Acest lucru se aplică și costurilor cu energia. Acest tip de resursă este foarte valoros în cadrul producției, prin urmare, cheltuielile sale trebuie monitorizate și, dacă este posibil, minimizate. În acest scop, procesele de economisire a energiei și a resurselor din tehnologia chimică sunt dezvoltate și introduse în mod activ astăzi. Cu ajutorul lor, producția este raționalizată, evitând costurile excesive. Provizii diferite categorii. Astfel, efectul nociv al tehnologiilor de producție chimică și al factorilor antropici asupra naturii este redus.

Tehnologia chimică în industrie de astăzi a devenit o parte integrantă a proceselor de fabricație a produsului final. Este greu de contestat faptul că această sferă a activității umane este cea care are cel mai dăunător efect asupra stării planetei în ansamblu. Acesta este motivul pentru care oamenii de știință fac tot ce le stă în putință pentru a preveni dezastru ecologic, deși ritmul de popularizare și implementare a unor astfel de dezvoltări este încă insuficient.

Utilizarea tehnologiilor chimice moderne contribuie la îmbunătățirea stării naturii, la minimizarea volumului de materiale utilizate în producție, asigurând înlocuirea substanțelor toxice cu altele mai sigure și introducerea de noi compuși în producție etc. Sarcina este de a restabili daunele aduse mediului: epuizarea resurselor planetei, poluarea atmosferei. În ultimii ani, s-au desfășurat în mod deosebit activ diverse studii în domeniul ecologiei și raționalizării impactului producției asupra mediului. Combinația de performanță eficientă intreprinderi cu siguranta si nontoxicitatea produselor finite.

Bazele teoretice ale tehnologiei chimice

Pe măsură ce industriile conexe se dezvoltă, acestea sunt expuse modernizare constantăși actualizarea proceselor și aparatelor de bază ale tehnologiei chimice, se studiază în detaliu principalele aspecte ale producției, principiile de funcționare a acestora și funcționarea mașinilor utilizate pentru efectuarea operațiilor. La baza unor astfel de discipline se află bazele teoretice ale tehnologiei chimice.

În statele recunoscute de liderii mondiali, formarea studenților în specialități tehnice în această direcție este considerată cea mai importantă. Motivul pentru aceasta, în primul rând, este rolul decisiv al ingineriei proceselor în activitățile industriei chimice. Și în al doilea rând, importanța tot mai mare a acestei discipline la nivel intersectorial.

În ciuda diferențelor semnificative dintre diferite industrii, acestea se bazează pe aceleași principii, se potrivesc diverse legi fizice și procese chimice care sunt strâns interconectate cu industriile moderne de inginerie, inclusiv știința materialelor. În ultimii ani, tehnologia chimică a pătruns profund chiar și în zonele în care nimănui nu-i trece prin cap să-și recunoască prezența. Astfel, pe piețele de astăzi, rolul ingineriei proceselor este din ce în ce mai discutat într-un sens mai global decât în cadrul operațiunilor unei singure industrii.

Fundamentele tehnologiei chimice în educația casnică

Dezvoltarea cu succes a unei anumite industrii este imposibilă în absența instituțiilor de învățământ de înaltă calitate care produc specialiști calificați. Întrucât industria chimică este o componentă importantă a economiei țării, este necesar să se creeze toate condițiile necesare pentru pregătirea personalului valoros în acest domeniu. Astăzi, elementele de bază ale ingineriei chimice fac parte din curriculumul obligatoriu pentru specialitățile conexe în multe instituții de învățământ superior din întreaga lume.

Din păcate, principiile de predare domenii tehniceîn Rusia și unele țări CSI sunt radical diferite de metodele adoptate în țările europene și America. Acest lucru tinde să aibă un impact negativ asupra calității. educatie inalta... De exemplu, accentul principal se pune încă pe specialitățile înguste de inginerie chimică, precum și se acordă multă atenție ramurilor de proiectare și întreținere ale mecanicii. Un profil atât de restrâns al învățământului superior a devenit principalul motiv al decalajului industriilor autohtone față de cele străine în ceea ce privește calitatea produselor, intensitatea resurselor, respectarea mediului etc.

Principala greșeală a fost subestimarea ingineriei proceselor ca coloană vertebrală și disciplină aplicabilă în mod cuprinzător, iar în acest moment sarcina principală a industriei interne este să acorde mult mai multă atenție dezvoltării și dezvoltării acesteia. Astăzi, problemele pregătirii personalului calificat, precum și înființarea și optimizarea producției sunt cele mai stringente probleme în CSI și în special în Federația Rusă.

Pentru mult timp Bunurile de cerere zilnică necesare unei persoane (alimente, îmbrăcăminte, vopsele) au fost produse prin prelucrarea în principal a materiilor prime naturale de origine vegetală. Tehnologiile chimice moderne fac posibilă sintetizarea din materii prime nu numai naturale, ci și de origine artificială, a numeroase și diverse produse în proprietățile lor, care nu sunt inferioare analogilor naturali. Potențialul de transformări chimice a substanțelor naturale este cu adevărat nesfârșit. Creșterea fluxurilor de materii prime naturale: petrol, gaze, cărbune, săruri minerale, silicați, minereu etc. - se transforma in vopsele, lacuri, sapunuri, ingrasaminte minerale, combustibili pentru motoare, materiale plastice, fibre artificiale, produse de protectie a plantelor, substante biologic active, medicamente si diverse materii prime pentru producerea altor substante necesare si valoroase.

Rata dezvoltării științifice și tehnice a tehnologiilor chimice crește rapid. Dacă la mijlocul secolului al XIX-lea. a fost nevoie de 35 de ani pentru dezvoltarea industrială a procesului electrochimic de producție a aluminiului, apoi în anii 50 ai secolului XX. producția de polietilenă de joasă presiune pe scară largă a fost stabilită în mai puțin de 4 ani. Pe mari intreprinderițările dezvoltate aproximativ 25% capital de lucru cheltuiți pentru cercetare și dezvoltare, dezvoltarea de noi tehnologii și materiale, ceea ce permite în aproximativ 10 ani actualizarea semnificativă a gamei de produse. În multe țări întreprinderile industriale produc aproximativ 50% din produse care nu au fost produse deloc în urmă cu 20 de ani. La unele întreprinderi avansate, cota sa ajunge la 75–80%.

Dezvoltarea de noi substanțe chimice este un proces laborios și costisitor. De exemplu, pentru a găsi și sintetiza doar câteva preparate medicinale adecvate producției industriale, este necesar să se producă cel puțin 4000 de tipuri de substanțe. Pentru produsele de protecție a plantelor, această cifră poate ajunge la 10 000. În trecutul recent, în Statele Unite, pentru fiecare produs chimic introdus în producția de masă, au existat aproximativ 450 de proiecte de cercetare și dezvoltare, dintre care doar 98 au fost selectate pentru producție pilot. După testele-pilot, doar nu mai mult de 50% dintre produsele selectate au găsit o aplicație practică largă. Cu toate acestea, semnificația practică a produselor obținute într-un mod atât de complex este atât de mare încât costurile de cercetare și dezvoltare se plătesc foarte repede.

Datorită interacțiunii de succes a chimiștilor, fizicienilor, matematicienilor, biologilor, inginerilor și alți specialiști, apar noi dezvoltări care au asigurat o creștere impresionantă a producției de produse chimice în ultimul deceniu, după cum reiese din următoarele cifre. Dacă producția totală din lume timp de 10 ani (1950-1960) a crescut de aproximativ 3 ori, atunci volumul producției chimice în aceeași perioadă a crescut de 20 de ori. Pe o perioadă de zece ani (1961-1970), creșterea medie anuală a producției industriale în lume a fost de 6,7%, iar producția chimică - 9,7%. În anii 70, creșterea producției chimice, în valoare de aproximativ 7%, a asigurat creșterea acesteia de aproximativ două ori. Se presupune că, cu astfel de rate de creștere până la sfârșitul acestui secol, industria chimică va ocupa primul loc în ceea ce privește producția.

Tehnologiile chimice și producția industrială asociată acoperă toate cele mai importante sfere ale economiei naționale, inclusiv diferite sectoare ale economiei. Interacțiunea tehnologiilor chimice și a diferitelor sfere ale activității umane este prezentată în mod convențional în Fig. 6.1, unde se introduce notația: A- industria chimică și textilă, celuloză și hârtie și industria ușoară, productie sticla si ceramica, productie diverse materiale, constructii, minerit, metalurgie; B- inginerie mecanică și fabricare de instrumente, electronică și electrotehnică, comunicații, afaceri militare, agricultură și silvicultură, industria alimentară, protecția mediului, îngrijirea sănătății, gospodărie, mass-media; V- cresterea productivitatii muncii, economisirea materialelor, succesul in asistenta medicala; G- îmbunătățirea condițiilor de muncă și de viață, raționalizarea muncii psihice; D- sănătate, hrană, îmbrăcăminte, odihnă; E- locuințe, cultură, creștere, educație, protecția mediului, apărare.

Iată câteva exemple de aplicare a tehnologiilor chimice. Pentru producția de calculatoare moderne sunt necesare circuite integrate, a căror tehnologie de fabricație se bazează pe utilizarea siliciului. Cu toate acestea, în natură nu există siliciu chimic formă pură... Dar în cantități mari există dioxid de siliciu sub formă de nisip. Tehnologia chimică permite ca nisipul obișnuit să fie transformat în siliciu elementar. Un alt exemplu tipic. Transport auto arde o cantitate imensă de combustibil. Ce trebuie făcut pentru a minimiza poluarea prin evacuare? O parte din această problemă este rezolvată cu ajutorul unui convertor catalitic al gazelor de eșapament auto. Soluția sa radicală este oferită de utilizarea tehnologiilor chimice, și anume, manipulări chimice asupra materiei prime - țiței, procesate în produse rafinate care sunt arse eficient în motoarele auto.

O parte semnificativă a populației lumii este direct sau indirect asociată cu tehnologiile chimice. Deci, până la sfârșitul anilor 80 ai secolului XX. numai într-o singură țară, Statele Unite, peste 1 milion de oameni erau angajați în industria chimică și în industriile conexe, inclusiv peste 150.000 de oameni de știință și ingineri de proces. În acei ani, Statele Unite au vândut produse chimice în valoare de aproximativ 175-180 de miliarde de dolari pe an.

Tehnologia chimică și industria asociată sunt nevoite să răspundă dorinței societății de a conserva mediul. În funcție de atmosfera politică, acest impuls poate varia de la prudență rezonabilă până la panică. În orice caz, consecința economică este o creștere a prețurilor produselor din cauza costurilor de realizare a obiectivului dorit de conservare a mediului, asigurarea securității lucrătorilor, dovedirea inofensiunii și eficacității produselor noi etc. Desigur, toate aceste costuri sunt plătite de consumator și se reflectă semnificativ asupra competitivității produselor.

Interesante sunt câteva cifre legate de produsele fabricate și consumate. La începutul anilor 70 ai secolului XX. locuitorul obisnuit a folosit 300-500 de produse chimice diferite in viata de zi cu zi, dintre care aproximativ 60 - sub forma de textile, aproximativ 200 - in viata de zi cu zi, la locul de munca si in timpul liber, aproximativ 50 de medicamente si aceeasi cantitate de alimente si prepararea mâncării. Tehnologia de fabricație a unor produse alimentare include până la 200 de procese chimice diferite.

În urmă cu aproximativ zece ani, existau peste 1 milion de soiuri de produse fabricate de industria chimică. Până în acel moment, numărul total de compuși chimici cunoscuți era de peste 8 milioane, inclusiv aproximativ 60 de mii de compuși anorganici. Peste 18 milioane de compuși chimici sunt cunoscuți astăzi. În toate laboratoarele planetei noastre, 200–250 de compuși chimici noi sunt sintetizați în fiecare zi. Sinteza de noi substanţe depinde de perfecţiunea tehnologiilor chimice şi, în mare măsură, de eficienţa managementului transformărilor chimice.

Lecție-seminar nota a 11-a

Acest seminar, conceput pentru 2 ore la orele non-chimie, 3 ore la orele de învățământ general și 4-5 ore la orele de științe ale naturii, se desfășoară ca o generalizare în încheierea cursului școlar și își propune să arate elevilor rolul de chimia ca forţă productivă a societăţii.

PLANSEMINARA

1. Tehnologia chimică (definiție, istoria originii și dezvoltării, rolul în producția modernă, clasificarea proceselor de producție chimică, sarcini).

2. Biotehnologie (definiție, etape de formare, direcții de biotehnologie, domenii de aplicare).

3. Nanotehnologie (definiție, abordări ale nanotehnologiei și caracteristicile acestora, nanomateriale, aplicații).

Profesor (remarci de deschidere). Lumea modernă se caracterizează prin dezvoltarea rapidă a progresului științific și tehnologic. Pe lângă îmbunătățirea tehnologiei chimice tradiționale, astfel de domenii ale științei și industriilor, care până de curând erau percepute ca exotice, se dezvoltă rapid: biotehnologia și nanotehnologia. Ele dobândesc un rol din ce în ce mai mare în diverse sfere ale vieții fiecărei persoane în mod individual și ale societății în ansamblu: în viața de zi cu zi (cu greu există o persoană care să nu fi auzit de OMG - organisme modificate genetic), în economie, industrie și agricultură. (se estimează că în 2015, bunurile și serviciile produse pe bază de nanotehnologie vor costa mai mult de un trilion de dolari), în relațiile internaționale (a început cursa mondială pentru leadership în nanotehnologie, în care Statele Unite, Japonia și China sunt acum reușind). Rusia s-a alăturat abia de curând acestei curse - a fost adoptat un program național prioritar pentru dezvoltarea nanotehnologiilor, pentru care guvernul alocă fonduri semnificative. Este clar că acest domeniu de știință și producție va necesita pregătirea specialiștilor de înaltă clasă. Este evident că pregătirea lor se va desfășura la departamente și facultăți special create ale unor universități ruse de top. De asemenea, este evident că chimia ar trebui să vă ofere prima cunoaștere cu bio- și nanotehnologia.

Cu toate acestea, să începem cu tehnologia chimică..

Tehnologia chimică

1 elev. Tehnologie Este știința producției. Tehnologia chimică- una dintre cele mai importante secțiuni ale tehnologiei, care este înțeleasă ca știința celor mai economice metode și mijloace de prelucrare a materiilor prime naturale în produse de consum și produse intermediare pentru alte ramuri ale producției materiale.

Să luăm în considerare pe scurt istoria apariției și dezvoltării tehnologiei chimice. La început a fost o secțiune descriptivă a chimiei aplicate. Apoi, în prima jumătate a secolului al XIX-lea, tehnologia chimică a devenit o industrie separată cunoştinţe. În 1803, Departamentul de Tehnologie Chimică a fost creat la Academia Rusă de Științe. În cele din urmă, tehnologia chimică devine o disciplină științifică independentă la începutul secolului al XX-lea, când s-a dezvoltat doctrina proceselor și aparatelor de bază ale producției chimice și a legilor generale ale proceselor tehnologice chimice.

O nouă etapă în dezvoltarea tehnologiei chimice a fost utilizarea la sfârșitul anilor ’60. secolul XX idei, metode și mijloace tehnice cibernetica în producția chimică, care a dus la apariția modelării matematice și a tehnologiilor informatice pentru optimizarea și automatizarea proceselor chimice.

Al doilea student care a pregătit o prezentare despre rolul tehnologiei chimice ca bază științifică și industrială cele mai importante industrii industria, îl dezvăluie folosind Schema 1.

Schema 1

Ceilalți doi studenți vorbesc despre clasificarea proceselor de fabricație chimică. Comunicarea lor este însoțită de o demonstrație a modelelor acestor procese utilizate în studiul chimiei.

al 3-lea elev. Întreaga varietate de procese de producție chimică este redusă la 5 grupe.

1. Mecanic- zdrobire, cernuire*, granulare, tabletare, transport materiale solide, ambalare.(Demonstrație de clipuri video și mostre de produse din acest grup de procese chimice (granule, tablete, mostre de ambalare etc.).)

2. Hidrodinamic- deplasarea lichidelor si gazelor prin conducte si aparate, transport pneumatic, flotatie, centrifugare, sedimentare, decantare, amestecare.(Demonstrație de clipuri video ale industriilor chimice specifice, funcționarea unei centrifuge (profesorul concentrează atenția elevilor că acest proces este utilizat pe scară largă în aparate electrocasnice- mașini de spălat, separatoare, etc.), flotarea pulberii de sulf, precipitarea impurităților conținute în apă cu ajutorul coagulanților, decantarea soluției din laptele de var decantat, amestecarea soluțiilor cu baghete de sticlă echipate cu vârf de cauciuc (profesorul cere exemple). de amestecare familiară studenților din practica de zi cu zi).)

Elevul al IV-lea (continuă clasificarea proceselor de producție chimică).

3. Termic- evaporare, condensare, incalzire, racire, evaporare... (Demonstrație de clipuri video ale industriilor chimice specifice și instalațiilor de laborator, precum și: distilarea apei într-un distilator sau instalație de casă, evaporarea unei soluții de clorură de sodiu.)

4. Difuzia- absorbtie, adsorbtie, distilare, rectificare, uscare, cristalizare, sublimare, extractie, filtrare, schimb ionic.(Demonstrarea de clipuri video ale industriilor chimice specifice și instalațiilor, echipamentelor și dispozitivelor de laborator (instalații de filtrare, cuptor cu mufă, cristalizator, schimbătoare de ioni, inclusiv filtre de uz casnic schimbători de ioni pentru apă), precum și: absorbția prin exemplul dizolvării clorurii de hidrogen sau amoniac în apă ("fântână într-un balon"), adsorbție cărbune activ colorant din soluție, extracția clorofilei cu alcool etilic.)

5. Chimic, care se bazează pe transformarea chimică a materiei prime.

Acest grup de procese tehnologice de producție chimică este dezvăluit și de doi studenți.

al 5-lea elev. Procesele chimice pot fi clasificate după diverse criterii.

Pentru materii prime: minerale, animale, precum și prelucrarea cărbunelui, petrolului, gazului.(Este potrivit ca profesorul să le ceară elevilor să-și amintească producția de cocs de produs secundar și direcțiile principale de prelucrare a petrolului, gazelor naturale și asociate.)

După caracteristicile consumatorului sau produsului: producția de coloranți, îngrășăminte, medicamente etc.(profesorul le cere elevilor să-și amintească clasificarea și producția celor mai importante îngrășăminte minerale.)

Pe grupe ale sistemului periodic : obtinerea de metale alcaline si alcalino-pamantoase, aluminiu etc.(profesorul le cere elevilor să-și amintească producția electrolitică de metale alcaline și alcalino-pământoase și aluminiu.)

al 6-lea elev. Procesele chimice sunt de asemenea clasificate după următoarele criterii.

Pe tipuri reacții chimice: oxidare, reducere, hidrogenare, clorurare, polimerizare etc.(Profesorul le cere elevilor să-și amintească și să ofere exemple de reacții relevante.)

Pe fază: omogen (fază lichidă și fază gazoasă), eterogen.(Profesorul le cere elevilor să-și amintească și să ofere exemple de procese relevante.)

Profesor (rezumat). Tehnologia chimică modernă pune sarcini utilizarea integrată a materiilor prime și energiei, combinarea și cooperarea diverselor industrii, continuitatea proceselor tehnologice în producție, siguranța mediului și fezabilitate economică.

Cu toate acestea, trebuie subliniat că producția modernă de substanțe și materiale apelează adesea la ajutorul organismelor vii și al proceselor biologice, de exemplu. la biotehnologie.

Biotehnologie

Elevul al 7-lea (definește și vorbește despre istoria apariției și dezvoltării biotehnologiei). Biotehnologie - una dintre cele mai importante secțiuni ale tehnologiei, care este înțeleasă ca știința utilizării organismelor vii și a proceselor biologice în producție.

Există trei etape în formarea acestei științe și industrie: biotehnologie timpurie sau spontană, biotehnologie nouă și cea mai recentă biotehnologie.

Biotehnologie timpurie sau spontană este asociat cu procese de fermentație microbiologică familiare omului din cele mai vechi timpuri, care stau la baza: coacerea, vinificația, fabricarea berii, fabricarea brânzeturilor, produsele lactate acru, fermentarea, fibrele de in etc.

Procesele biotehnologiei spontane se bazează pe activitatea microorganismelor și a enzimelor, care își păstrează activitatea biologică în anumite condiții și în afara unei celule vii.(Elevul însoțește această parte a mesajului său cu o demonstrație a unei colecții de produse alimentare realizate astfel (o sticlă de vin, o bucată de pâine și brânză etc.).

Biotehnologie nouă asociat cu introducerea termenului „biotehnologie” în știință de la mijlocul anilor '70. secolul XX și utilizarea metodelor biologice pentru combaterea poluării mediului (tratament biologic), producerea de substanțe valoroase biologic active (antibiotice, enzime, preparate hormonale, vitamine etc.), pentru a proteja plantele de dăunători și boli.(Demonstrație de mostre de produse biotehnologice.) Pe baza sintezei microbiologice, s-au dezvoltat metode industriale pentru producerea proteinelor și aminoacizilor utilizați ca aditivi pentru hrana animalelor.

Cea mai recentă biotehnologie este asociat nu numai cu dezvoltarea diverselor sinteze microbiologice, ci, în primul rând, cu apariția și dezvoltarea ingineriei genetice, a ingineriei celulare și a ingineriei biologice. Realizările celor mai recente biotehnologii se bazează pe integrarea unor discipline biologice precum microbiologia, biochimia, biofizica, genetica moleculară și imunologia.

Student al 8-lea (vorbește despre inginerie genetică). Inginerie genetică- Aceasta este o secțiune a biotehnologiei asociată cu proiectarea intenționată a unor combinații noi, care nu există în natură, de gene introduse în celulele vii capabile să sintetizeze un anumit produs.

Combinațiile de gene concepute de inginerii genetici funcționează în celula primitoare și sintetizează proteina necesară. De un interes practic deosebit este introducerea diferitelor construcții de gene în genomul animalelor și plantelor: atât sintetizate, cât și gene ale altor animale, plante și oameni. Astfel de plante și animale sunt numite modificate genetic, și produsele prelucrării lor - produse transgenice... Porumbul transgenic se adaugă la cofetărie și produse de patiserie, bauturi nealcoolice; soia modificată se găsește în uleiuri rafinate, margarine, grăsimi de copt, sosuri pentru salate, maioneză, paste, cârnați gătiți, produse de cofetărie, suplimente proteice, hrană pentru animale și chiar alimente pentru copii.(Demonstrarea unei colecții de produse alimentare care conțin organisme modificate genetic (OMG) și etichete cu etichetarea acestora.)

Modificarea genetică a plantelor vă permite să creați soiuri de plante cu un nivel ridicat de rezistență la buruieni și dăunători. Acest lucru reduce consumul de erbicide de câteva ori, reducând astfel încărcătura chimică asupra mediului. În zilele noastre, în străinătate sunt însămânțate soiuri transgenice de bumbac, rapiță, soia, porumb și sfeclă de zahăr, rezistente la erbicide.

Practica agricolă include soiuri transgenice cu proprietăți de consum crescute, de exemplu, culturi de mazăre, soia, cereale cu o compoziție proteică îmbunătățită. Au fost create roșii transgenice fără semințe și sunt pe drum cireșe, pepeni verzi, citrice.

Prin inginerie genetică în Canada s-au obținut struguri care au fost transplantați cu gena rezistenței la îngheț de la varza sălbatică, iar podgorii au apărut pentru prima dată în această țară.

În zootehnie s-au obținut prin inginerie genetică rase de animale foarte productive (oi, porci, găini etc.).

În farmacologie, metodele de inginerie genetică au făcut posibilă crearea de vaccinuri extrem de eficiente împotriva herpesului, tuberculozei, holerei; în industria chimică, noi forme de drojdie și bacterii care pot ucide scurgerile de petrol.

Elevul al 9-lea (vorbește despre ingineria celulară). Inginerie celulară- o metodă de construire a celulelor de tip nou.

Cultura celulară le permite să-și mențină viabilitatea în afara corpului în condiții create artificial dintr-un mediu nutritiv lichid sau dens. Astfel de clone de celule sunt folosite ca un fel de fabrici pentru producerea de substanțe biologic active, de exemplu, hormonul eritropoietina, care stimulează formarea globulelor roșii. Factorii de coagulare a sângelui (III și VIII) au fost obținuți prin inginerie celulară pentru tratamentul hemofiliei, insulină pentru tratamentul diabetului zaharat și proteina de suprafață a virusului hepatitei B pentru a obține vaccinul corespunzător.

Cel mai faimos fenomen de inginerie celulară cunoscut profanului este clonarea organismelor vii (amintiți-vă de celebra oaie Dolly). Clonele de viermi de mătase crescute de academicianul V.? A.? Strunnikov sunt cunoscute în întreaga lume.

Cea mai promițătoare direcție astăzi este clonarea în domeniul embriologiei experimentale, al cărei succes este asociat, în primul rând, cu așa-numitele celule stem embrionare. Cea mai importantă proprietate a unor astfel de celule este că informația genetică conținută în nucleele lor este, parcă, într-o stare de repaus, i.e. în celulele stem embrionare, programul de diferențiere în cutare sau cutare țesut nu a fost încă lansat. Ei pot adopta orice program și se pot dezvolta într-unul dintre cele 150 de tipuri posibile de celule germinale. Celulele embrionare așteaptă doar un semnal special pentru a începe una dintre transformările lor. Această abilitate uimitoare este dictată de excesul în celula de ARN al tuturor genelor responsabile de creșterea embrionului într-un stadiu incipient al dezvoltării embrionare. Factorii care fac celulele embrionare unice le permit să fie folosite pentru a crește o gamă largă de țesuturi și orice organ uman. Trebuie remarcat faptul că insulițele de celule stem embrionare se găsesc în diferite organe și țesuturi. Aceste celule fac posibilă refacerea organelor și țesuturilor deteriorate și tratarea multor boli grave. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că experimentele privind clonarea umană și creșterea celulelor stem embrionare umane sunt interzise în multe țări.

Student al 10-lea (vorbește despre inginerie biologică). Inginerie biologică- metode de utilizare a microorganismelor ca bioreactoare pentru obţinerea produselor industriale.

Această secțiune a biotehnologiei este deosebit de importantă pentru Rusia, care, din păcate, trăiește în principal prin vânzarea de resurse. Randamentul mediu al câmpurilor petroliere din țara noastră nu depășește 50%. Compania TATNEFT, folosind o nouă tehnologie microbiologică unică pentru reglarea microflorei rezervoarelor de petrol, a primit încă o jumătate de milion de tone de petrol în câmpurile din Bașkiria.

Tehnologiile microbiologice sunt eficiente pentru producerea de metale neferoase și feroase. Tehnologia tradițională bazată pe prăjire duce la faptul că în atmosferă sunt emise cantități mari de oxizi de sulf și azot, care servesc drept bază pentru „ploaia acide”. Tehnologia bazată pe inginerie biologică este lipsită de aceste dezavantaje. În Teritoriul Krasnoyarsk, de exemplu, funcționează opt fermentatoare microbiologice, care fac posibilă extragerea aurului din roci cu un conținut scăzut de acest metal. Lumea modernă, care se confruntă cu o lipsă acută de cupru, molibden și alte metale neferoase, așteaptă cu nerăbdare să o rezolve cu ajutorul metodelor microbiologice.

Este demn de remarcat munca finalizată la Institutul de Microbiologie al Academiei Ruse de Științe privind o nouă metodă de reducere a concentrației de metan în mine folosind bacterii metanotrofe. Inutil să spun, relevanța acestei lucrări pe fondul reportajelor frecvente din presă despre tragediile din minele de cărbune.

Cel mai promițător domeniu al ingineriei biologice este crearea de enzime imobilizate.

Enzimele imobilizate sunt preparate de enzime ale căror molecule sunt legate covalent la un purtător polimer insolubil în apă. Astfel de enzime sunt eficiente pentru utilizare în diferite domenii ale economiei naționale. Astfel, invertaza obtinuta din drojdie poate fi folosita pentru producerea mierii artificiale; lactază - pentru obținerea laptelui alimentar cu conținut scăzut de lactoză și alcooli glucozo-galactoze din zer; ureaza - pentru purificarea sângelui în aparatul „rinichi artificial”.

Au fost dezvoltate forme imobilizate de proteaze bacteriene, care sunt utilizate pentru a obține hidrolizate de proteine și amestecuri de aminoacizi pentru nutriția tubulară și intravenoasă în practica medicală. Pentru tratamentul bolilor cardiovasculare s-a dezvoltat un preparat de streptokinază imobilizată, care poate fi injectat în vase pentru a dizolva cheagurile de sânge formate în ele. Utilizarea enzimelor imobilizate în scopuri analitice (sub formă de electrozi enzimatici) este promițătoare.

Nanotehnologie

Elevul al 11-lea (oferă o definiție a nanotehnologiei și vorbește despre cele două abordări care există în ea, discursul este însoțit de o prezentare pe computer). Nanotehnologia este înțeleasă ca o sinteză controlată a structurilor moleculare pentru obținerea de substanțe și materiale nu din materii prime obișnuite, ci direct din atomi și molecule folosind dispozitive speciale bazat pe inteligența artificială.

Numele noii științe a fost format ca urmare a adăugării la cuvântul „tehnologie” a prefixului „nano”, ceea ce înseamnă o scădere a scării de măsurători cu un factor de un miliard: 1 nanometru (1 nm) este o milioneme de milimetru, adică 1 nm = 10 –9 m. Pentru a reprezenta această valoare la figurat, folosim următoarea comparație: 1 nm este de aproximativ un milion de ori mai mică decât grosimea unei pagini de manual școlar. Zece atomi de hidrogen aranjați într-un rând au 1 nm lungime și, în mod surprinzător, o moleculă de ADN uman are exact 1 nm în diametru.

Nanotehnologia se referă la procesele de manipulare a obiectelor cu o dimensiune de la 1 la 100 nm.

În general, există doar două abordări ale nanotehnologiei. Ele sunt denumite în mod convențional „de sus în jos” și „de jos în sus”.

Prima abordare este „de sus în jos” bazat pe reducerea dimensiunii materiilor prime sau materialelor prelucrate la parametri microscopici. Deci, de exemplu, dispozitivele semiconductoare sunt obținute prin prelucrarea pieselor pentru ele cu laser sau cu raze X. Aceste raze, care trec prin șablon, creează structura necesară pe materialul inițial. Acest mod de nanotehnologie se numește fotolitografie(litografia obține amprenta unei imagini sculptate pe o piatră pe un material). Poate fi analog cu desenul de imagini sau inscripții pe tricouri. O variație a acestei metode în nanolume este litografie de amprentă... În acest caz, un model este aplicat polimerului de silicagel asemănător cauciucului folosind instrumente cu sondă, care este apoi acoperit cu un fel de cerneală moleculară. Amprentele acestui „sigiliu de cauciuc” pot fi făcute pe orice suprafață (de exemplu, pentru a obține cipuri de computer de dimensiuni nanoscopice).

Rezultatul este configurarea schemei planificate. Rezoluția unor astfel de cipuri (dimensiunea minimă a elementelor sale) este determinată de lungimea de undă laser. În acest fel, se obțin circuite cu dimensiuni ale elementelor de până la 100 nm. În consecință, această abordare permite obținerea celor mai mari materiale și dispozitive din nanolume.

A doua abordare a nanotehnologiei - „de jos în sus” constă în faptul că proiectarea cerută se realizează prin asamblare din elemente de ordinul cel mai mic (atomi, molecule, clustere etc.). Pentru acest tip de nanotehnologie se folosesc instrumente de scanare a sondelor. Ele pot muta atomii sau moleculele pe suprafața substratului prin împingerea sau ridicarea acestora. În acest caz, sonda instrumentului de scanare acționează ca un fel de excavator sau buldozer în nanolume.

Principalele metode ale acestei abordări în nanotehnologie sunt: sinteza moleculară, auto-asamblarea, creșterea cristalelor nanoscopice și polimerizarea.

Sinteza moleculară consta in crearea de molecule cu proprietati predeterminate prin asamblarea lor din fragmente moleculare sau atomi. În acest fel, se produc medicamente. Multe medicamente moderne, inclusiv antibioticele de nouă generație sau faimosul Viagra, sunt produse ale sintezei moleculare. Sinteza nanoscopică moleculară rezolvă și problemele de ambalare a unor astfel de medicamente în membrane moleculare speciale, care fac posibilă livrarea acestor medicamente direct în zonele afectate ale corpului.

Auto-asamblare- Aceasta este o metodă de nanotehnologie, care se bazează pe capacitatea atomilor sau moleculelor de a se asambla în mod independent în structuri moleculare mai complexe.

Principiul auto-asamblarii se bazează pe principiul energiei minime - tendința constantă a atomilor și moleculelor de a se muta la cel mai scăzut nivel de energie disponibil pentru ei. Dacă acest lucru poate fi realizat prin legarea cu alte molecule, atunci moleculele originale se vor uni; dacă pentru aceasta este necesară schimbarea poziției lor în spațiu, atunci ele sunt reorientate.

Mitul grecesc antic despre Sisif, care a ridicat cu greu o piatră în vârful muntelui și s-a încăpățânat să alunece pe panta, poate servi ca un fel de model pentru ilustrarea principiului energiei minime. ocupă cel mai scăzut nivel de energie.

Un alt model care face posibilă vizualizarea autoasamblarii pe baza orientării moleculelor în spațiu este comportamentul unei busole, care poate fi scuturată, rotită, dar săgeata sa va îndrepta invariabil spre nord, reducând la minimum energia unui magnet mic. atașat de acesta în raport cu câmpul Pământului. Pentru a obține această poziție, nu trebuie să lucrați la săgeată, o face natural. Metodele de auto-asamblare se bazează pe ideea de a crea materii prime nanoscopice din atomi și molecule, care, ca un ac de busolă, se asamblează în mod natural în structurile materialului necesar.

În organismele vii, autoasamblarea stă la baza proceselor de asimilare, adică. procesele de sinteză a proteinelor, grăsimilor, carbohidraților, polinucleotidelor necesare unui anumit organism viu. Structurarea și asamblarea țesuturilor biologice are loc la nivel atomo-molecular, iar organismele vii le realizează cu eficiență ridicată. Nanosinteza poate doar visa la asta. Cu toate acestea, nanoconstructorii injectează atomi sau molecule specifice pe suprafața unui substrat sau pe o nanostructură asamblată anterior. Mai mult, moleculele la scara nanometrică inițială sunt orientate în spațiu, adunându-se într-o nanostructură specifică. Nu este nevoie de construcția lentă și plictisitoare a unei astfel de structuri folosind un instrument cu sondă. Acesta este avantajul auto-asamblarii.

În zilele noastre, folosind auto-asamblarea, este posibil să se creeze dispozitive de stocare pe computer. Poate fi folosit și pentru a proteja suprafața de coroziune sau pentru a-i conferi proprietăți speciale, cum ar fi teflonul folosit pentru prepararea vaselor. Cu ajutorul autoasamblarii s-au realizat prototipuri de ochelari hidrofile si hidrofobe, care pot fi utilizate pe scara larga, de exemplu, in industria auto, productia de sticla pentru constructii, in optică.

Creșterea nanoscopică a cristalelor este o tehnică de nanotehnologie în care cristalele pot fi crescute din soluție folosind cristale semințe (centre de cristalizare).

Blocurile de siliciu folosite pentru a crea microcipuri sunt fabricate în acest fel.

Această metodă poate fi folosită pentru a crește nanotuburi de carbon lungi, asemănătoare unor tije sau nanofire de siliciu. Astfel de nanomateriale au proprietăți conductoare unice și sunt utilizate în multe domenii ale opticii și electronicii.

Polimerizare- aceasta este o metodă de nanotehnologie, care se bazează pe producerea de nanomateriale sub formă de polimeri din monomeri inițiali folosind reacții de polimerizare sau policondensare. Pentru implementarea lui se folosesc așa-numitele mașini de gene, care permit sintetizarea diverselor fragmente de ADN (se numesc oligonucleotide din grecescul „oligos” – puțin, nesemnificativ, spre deosebire de o polinucleotidă – ADN întreg). Apoi, din aceste fragmente, folosind aceleași mașini de gene, ei construiesc matricele necesare pentru producerea uneia sau aceleia substanțe. Șabloanele ADN sintetizate sunt inserate în ADN-ul bacteriilor, care apoi fac copii multiple ale proteinei dorite. Acest lucru vă permite să construiți eficient fabrici de proteine pentru a produce practic orice proteină pe care o alegeți. Un exemplu de aplicare practică a acestei metode de nanotehnologie este producerea de insulină pentru tratamentul diabetului zaharat.

Elevul al 12-lea (vorbește despre clasificarea și reprezentanții unor grupe de nanomateriale). În 2004 în Germania, la Wiesbaden, al șaptelea conferinta Internationala pe materiale nanostructurate, asupra cărora s-a propus următoarea clasificare.

Solide nanoporoase. Pentru obținerea acestora se folosește tehnologia Sol-gel. Se bazează pe uscarea sistemelor dispersate. Produsele acestei tehnologii sunt nanomateriale care conțin oxizi de metal ( Al2O3, V2O5, Fe2O3 și altele), care pot fi utilizate ca catalizatori, supercondensatori, celule de combustibil si etc.

Nanoparticule- acestea sunt, de exemplu, oligonucleotidele deja menționate mai sus, utilizate în mașinile de gene pentru a crea ADN pentru producerea proteinei dorite la scară industrială. În plus, acestea sunt particule purtătoare utilizate pentru a livra medicamente în anumite puncte ale corpului.

Nanotuburi. Nanotuburile sunt o formă complet nouă de material. Distinge între semiconductor și nanotuburi metalice. De cel mai mare interes sunt nanotuburile semiconductoare de carbon, care sunt sub formă de cilindri minusculi cu un diametru de 0,5 până la 10 nm și o lungime de aproximativ 1 micron. Nanotuburile de carbon cu un singur perete pot fi considerate ca un singur strat de grafit rulat într-o rolă (spre deosebire de fullerenă, a cărei moleculă este ca o minge de fotbal formată dintr-un singur strat de grafit).

(Când se ia în considerare nanotuburi, va fi potrivit ca profesorul să-și amintească fenomenul de alotropie și mai ales despre cele patru modificări alotropice ale carbonului: diamant, grafit, carbyne și fuleren.)

Nanotuburile de carbon sunt o structură cristalină asemănătoare fullerenei, dar asamblate într-o formă diferită și, prin urmare, posedă proprietăți diferite (nu degeaba unii cercetători sugerează că nanotuburile să fie considerate o altă modificare a carbonului). Nanotuburile de carbon sunt capabile să absoarbă și să rețină cantități mari de hidrogen, prin urmare sunt un material valoros pentru crearea motoarelor alimentate cu hidrogen și a bateriilor cu hidrogen. Nanotuburile de carbon au proprietăți semiconductoare. Folosirea acestora vă va permite să ajungeți la catozi de temperatură joasă, în care tensiunea va fi redusă la 500 V (spre deosebire de catozii de televiziune care funcționează în prezent, care funcționează sub o tensiune de 10 kV). Nanotuburile multistrat au o rezistență ridicată la tracțiune, care poate ajunge la 63 GPa, care este de 50-60 de ori mai mare decât cea a oțelurilor de înaltă calitate. Presiunea pe care o pot rezista astfel de tuburi ajunge la 100 GPa, care este de mii de ori mai mare decât cea a fibrelor tradiționale. Acest lucru le permite să fie utilizate la fabricarea materialelor pentru veste antiglonț și sticlă, precum și pentru producerea de materiale de construcție rezistente la seism. Nanotuburile de carbon au o densitate foarte scăzută, ceea ce face posibilă obținerea de materiale compozite de înaltă rezistență din acestea, care sunt solicitate în tehnologia militară și aerospațială, precum și în industria auto. Nanotuburile de carbon au o activitate catalitică ridicată, prin urmare, pot fi utilizate pentru a desfășura reacții chimice care sunt imposibile în condiții normale, de exemplu, sinteza directă a alcoolului etilic din gazul de sinteză (un amestec de monoxid de carbon și hidrogen). Utilizarea nanotuburilor ca purtător de catalizator este determinată de stabilitatea lor chimică și de suprafața mare.

Nanodispersiile- sisteme dispersate în care particulele fazei sunt nanodimensionate și distribuite într-un mediu lichid. Utilizarea lor principală este livrarea controlată. medicamenteîn organism, precum și producția de materiale cosmetice moderne (produse de bronzare, rimel, diferite creme).

Suprafețe și filme nanostructurate.În primul rând, acestea sunt suprafețele organelor artificiale și donatoare, care sunt acoperite cu materiale nanostructurate pentru a evita respingerea organelor implantate.

Nanocristale și nanogranule. Folosind metodele chimiei coloidale s-au putut obtine sub forma nanocristalina numeroase materiale cunoscute: semiconductori, materiale magnetice etc. Utilizarea unor astfel de cristale în metalurgie face posibilă creșterea rezistenței și a altor calități ale oțelului. Un astfel de oțel este folosit pentru a face nu numai țevi mai subțiri, ci și mai durabile, care pot rezista la presiune înaltă, de exemplu, în sectoarele de procesare a gazelor și transportului de gaze. Nanocristalele și nanogranulele permit suprafețelor să fie prelucrate cu precizie moleculară. De asemenea, pot fi utilizați în medicină pentru fabricarea unei noi generații de medicamente anticanceroase. Materialele nanogranulare prezintă o gamă largă de posibilități pentru crearea de dispozitive care emit lumină cu un consum redus de energie, precum și suporturi pentru înregistrarea magnetică cu viteză foarte mare.

Un grup de doi-trei studenți face o prezentare despre aplicarea nanotehnologiei în diverse domenii ale vieții societate modernă folosind schema 2 ( vezi p. 14).

Schema 2

Aplicarea nanotehnologiei în diverse domenii
viata societatii

al 13-lea elev. Energie. O alternativă la utilizarea combustibililor fosili (gaz natural, petrol, cărbune etc.) este utilizarea celulelor fotovoltaice, care transformă direct lumina solară în energie electrica, - așa-numitele celule solare și creșterea eficienței acestora. Astfel de dispozitive se bazează în principal pe siliciu și, mai rar, pe germaniu. Celulele fotovoltaice din siliciu sunt utilizate în construcțiile rezidențiale și productie industriala, precum și în calculatoare, etc. Lumina soarelui este concentrată pe un semiconductor, care este un singur cristal de siliciu sau policristalul acestuia. Obținerea unor astfel de cristale este sarcina nanotehnologiei. O altă alternativă la utilizarea energiei obținute din arderea combustibililor fosili este crearea de noi celule de combustie, de exemplu, nanotuburi de carbon, cu o capacitate mare de adsorbție a hidrogenului.

Problemele energetice sunt rezolvate indirect cu ajutorul nanotehnologiei prin posibilitatea utilizării nanodispozitivelor în tehnologiile informaționale semiconductoare.

Electronică. Deja acum nanotehnologia face posibilă fabricarea de elemente semiconductoare cu dimensiuni cuprinse între 30 și 100 nm. În viitor, dimensiunea unor astfel de elemente va fi redusă la 35-50 nm. O astfel de oportunitate va fi oferită de utilizarea în industria electronică a nanotuburilor de carbon și a noilor tipuri de dispozitive de stocare (de exemplu, memoria cu un singur electron). La rândul său, acest lucru va crește rata de transfer de date până la aproximativ 10 gigabiți pe secundă. În plus, este de mare importanță îmbunătățirea tehnologiei de stocare a informațiilor, care se rezolvă prin crearea unor dispozitive de stocare terabit care fac posibilă creșterea gradului de densitate de înregistrare pe discuri magnetice de aproximativ 1000 de ori.

Aviație și astronautică.În aviație, nanotehnologia afectează în primul rând un astfel de factor în dezvoltarea transportului aviatic precum crearea de noi materiale structurale. Alți doi factori - dezvoltarea construcției motoarelor și îmbunătățirea aerodinamicii aeronavelor - depind și ei de nanotehnologie, dar într-o măsură mai mică. Cu ajutorul nanotehnologiei, vor fi create materiale compozite ceramice rezistente la căldură (adică materiale formate din două sau mai multe componente) capabile să reziste la temperaturi de 1000–1600 ° C și compozite polimerice capabile să reziste la temperaturi de 200–400 ° C. În astronautică, cerințele pentru compozite sunt și mai mari: acestea trebuie să fie foarte rezistente la căldură (rezistă la temperaturi în jur de 3000 ° C), ultra-ușoare și super-rezistente. Aceste materiale au fost folosite pentru fabricarea „Buranului” nostru și sunt folosite la fabricarea „navetelor” americane.

al 14-lea elev. Medicamentul. Nanotehnologia face posibilă crearea de materiale cu „recunoaștere moleculară” și organizarea producției în masă de biosenzori capabili să monitorizeze corpul uman pentru o lungă perioadă de timp, ceea ce va face posibilă efectuarea diagnosticului precoce al anumitor boli. În plus, există perspectiva utilizării unor dispozitive nanoscopice speciale numite nanoroboți pentru diagnosticarea și tratamentul bolilor. Introduse în corpul uman, ei vor putea să curețe vasele de sânge de depozitele aterosclerotice, să distrugă tumorile canceroase tinere, să corecteze moleculele de ADN deteriorate, să efectueze diagnostice complete, să livreze medicamente către anumite organe și chiar celule etc. Crearea și îmbunătățirea astfel de -numitele cipuri ADN vor facilita efectuarea analizei informațiilor genetice ale unui individ și efectuarea unui curs de tratament bazat pe crearea de medicamente individuale în conformitate cu aceste informații. Utilizarea nanotehnologiei face posibilă obținerea de noi biomateriale și polimeri funcționali artificiali - înlocuitori pentru țesuturile umane.

Nanotehnologia este folosită pentru a crea nanoinstrumente și nanomanipulatoare utilizate în medicină. Deci, nanopensetele și nano-acele au apărut deja. De exemplu, nanopensetele sunt realizate folosind două nanotuburi de carbon cu diametrul de 50 nm dispuse în paralel pe un substrat din fibră de sticlă. Aceste tuburi converg și diverg atunci când li se aplică tensiune, simulând pensete. Japonezii au creat nanopensete, care au doar 3 nm lungime, ceea ce face posibilă manipularea moleculelor individuale. Oamenii de știință autohtoni de la Novosibirsk și-au propus propriile nano-instrumente - nano-ace, capabile să injecteze în celule.

Nanotehnologia va permite, de asemenea, organizarea producției de substanțe biologic active prin metode de auto-asamblare. Pentru a rezolva această problemă, nanotehnologii acordă o atenție deosebită celulelor stem embrionare, care sunt capabile să se transforme în celule ale diferitelor organe umane (celule nervoase, epiteliale, hepatice etc.). Procesele de transformare a celulelor stem sunt asociate cu mecanismele de auto-asamblare a structurilor celulare. Utilizarea celulelor stem va ajuta la înlocuirea organelor deteriorate și la „repararea” parțială a zonelor deteriorate.

Biotehnologie. Acest domeniu de aplicare a nanotehnologiei a fost deja discutat, dar încă o dată merită să acordăm atenție relației și semnificației acestor două tehnologii. În sensul său inițial, biotehnologia a fost utilizarea metodelor de sinteză a ADN-ului pentru a obține proteine specifice la scară nanometrică. În rolul „fabricilor” de producere a proteinelor au fost bacterii de E. coli, în care un fragment de ADN a fost înlocuit cu un situs necesar sintezei unei proteine specifice. Cele mai izbitoare exemple ale unui astfel de design sunt producția de insulină, factor de creștere corporală (somatotropină) și factor VIII (sau un factor de coagulare care provoacă coagularea sângelui și este utilizat în hemofilie), care sunt utilizate pe scară largă în medicină.

al 15-lea elev. Agricultură. Potrivit ONU, în prezent, pe Pământ trăiesc aproximativ 7 miliarde de oameni, iar conform previziunilor, până în 2050 populația lumii ar putea ajunge la 100 de miliarde de oameni. Problema alimentară este deja globală pentru umanitate. Orice profan poate observa creșterea prețurilor la alimente de la o zi la alta.

Soluția la problema alimentară a omenirii depinde, în primul rând, de utilizarea pe scară largă a ingineriei genetice și a biotehnologiei pentru a crea varietăți de plante cu productivitate și valoare nutritivă crescute, precum și de crearea unor rase de animale și tulpini de animale foarte productive. microorganisme.

Nano-instrumentele și tehnicile enzimatice utilizate în biotehnologie și inginerie genetică ajută la rezolvarea acestor probleme într-un ritm mai rapid. Astfel, producția de noi soiuri de soia modificată genetic, cunoscute tuturor, evoluează rapid. Soiurile tradiționale de roșii, cartofi, porumb, mazăre, grâu, orez etc., precum și cartofii dulci exotici și papaya în practica agricolă fac loc soiurilor modificate genetic, care sunt rezistente la buruieni și dăunători și au randamente crescute.

Ecologie. Cu ajutorul nanotehnologiei, este posibilă protejarea mediului de efectele nocive asociate cu creșterea temperaturii atmosferei Pământului, distrugerea stratului de ozon, poluarea cu dioxine, ploaia acide.

Temperatura medie a Pământului în numai 40 de ani ai secolului trecut a crescut cu 0,5 ° C. Se preconizează că temperatura medie va crește cu încă 3 ° C în noul secol. Consecințele acestui lucru amenință omenirea cu multe necazuri: nivelul oceanului mondial va crește cu 65? Cm (teritoriile de coastă ale multor țări vor fi inundate), se va produce o schimbare radicală a climei, zone naturale Nanotehnologia oferă o oportunitate de a reduce efectele temperaturii asupra atmosferei Pământului prin:

cautand alternativa surse de energie,

îmbunătățirea panourilor solare,

reducerea conținutului de monoxid de carbon (IV) din gazele de eșapament.

Distrugerea stratului de ozon sub influența freonilor (agenți frigorifici, aerosoli) folosiți pe scară largă în industrie și electrocasnice poate duce la o creștere semnificativă a cancerului de piele și a leucemiei. Prin urmare, nanotehnologia se confruntă cu sarcina de a crea substanțe și materiale care înlocuiesc freonii.

Problema poluării mediului cu dioxină este asociată cu utilizarea pe scară largă a compușilor care conțin clor (policlorura de vinil, hidrocarburi clorurate etc.) în scopuri industriale.

Cu ajutorul nanotehnologiei se sintetizează noi materiale care pot înlocui polimerii care conțin clor; se creează biosenzori pentru monitorizarea pe termen lung și precisă a mediului; nanopulberile sunt produse pentru combaterea poluării mediului și, în primul rând, a scurgerilor de petrol; nanofiltrele sunt proiectate pentru a preveni pătrunderea dioxinei și a altor deșeuri în mediu, inclusiv emisiile de sulf și oxizi de azot în acesta de către fabricile de transport și industriale. În acest din urmă scop, catalizatorii și purtătorii lor creați cu ajutorul nanotehnologiei pot juca un rol important.

Optica. Reducerea dimensiunii granulelor de cristal la scari nanometrice permite crearea de noi medii optice cu indici de refracție foarte mari și ajustabili, modificări de culoare, rezistență etc. din materiale sticloase. Astfel de medii se numesc nano ochelari. Domeniile de aplicare a acestora sunt extrem de diverse. De exemplu, folosind nanotehnologia, structurile de tip fagure sunt create pe suprafața ochelarilor, care sunt umplute cu diferite nanomateriale. Astfel de ochelari pot fi folosiți pentru a crea dispozitive extrem de eficiente pentru stocarea și transmiterea informațiilor digitale. De asemenea, nanosticlă, completată cu lasere cu lungime de undă scurtă, va face posibilă producerea de dispozitive optice de stocare ultra-puternice și materiale de film cu o claritate crescută a imaginii. Nanoglass poate fi utilizat pentru fabricarea comutatoarelor optice și a ghidurilor de undă optice subțiri. În mintea profanului, ochelarii „cameleonii” și schimbarea intensității luminozității geamurilor mașinilor sunt rareori asociate cu ideea de nanolume, dar acesta este exact cazul.

La Centrul Acvatic de la Beijing, unde s-au încheiat recent Jocurile Olimpice, acoperișul a fost realizat folosind nano-ochelari care pot modifica intensitatea culorii în funcție de intensitatea luminii naturale, precum și să se îndoaie spre interior sau spre exterior în funcție de regimul de temperatură.

Profesor. Nanoștiința și nanotehnologia sunt un domeniu integrat al științelor și tehnologiilor moderne, considerate anterior autonome: fizică, chimie, biologie și specializările acestora (biochimie, biofizică, microscopie atomică), precum și tehnologia Informatiei, biotehnologie, știința materialelor. În consecință, nanoștiința este de natură interdisciplinară și, prin urmare, este destul de logic să presupunem că o idee despre această știință va fi necesară în orice domeniu al viitoarei activități profesionale.

Am fost convinși de eficiența acestui seminar din propria noastră experiență, când l-am desfășurat la școala nr. 531 din Moscova și școala nr. 33 din Engels, regiunea Saratov.

O.S. GABRIELYAN,
S. A. SLADKOV,
E. E. OSTROUMOVA

* Sortarea materialelor în vrac (cărbune, minereu etc.) după dimensiunea particulelor (bulgări) pe dispozitive speciale - ecrane. - Aproximativ. ed.