Содержание
Химия будущего | Политехнический музей
-
Жидкие кристаллы 1: история и классификация
Жидкие кристаллы – состояние вещества, характеризуемое одновременно свойствами как жидкостей, так и кристаллических веществ, например, жидкие кристаллы текучи как жидкости, но при этом сохраняют ориентацию молекул наподобие кристаллов.
-
Квантовые компьютеры 3: практика
- Компьютеры
- Технологии
-
Квантовые компьютеры 2: теория
-
Квантовые компьютеры 1: Краткая история квантовой механики
Квантовый компьютер – это вычислительная машина, которая отличается от обычного компьютера тем, что напрямую использует квантово-механические особенности физического мира, такие как суперпозиция и запутывание, для проведения вычислений. Наиболее важной на сегодняшний день особенностью квантовых компьютеров, которая и стала причиной того, что на их исследования тратят большие деньги правительства и военные, является возможность выполнять с экспоненциально более высокой скоростью, чем на обычных компьютерах, криптографические алгоритмы. Если этой цели удастся достичь, большая часть механизмов шифрования, используемых сегодня для защиты информации в интернете, окажется абсолютно бесполезной. Впрочем, с таким же успехом квантовые компьютеры можно использовать для абсолютной защиты информации на уровне законов физики, а также для решения некоторых сложных вычислительных задач и моделирования физических систем на микроскопическом уровне.
-
Экология производства компьютеров
Если открыть страничку сайта компании Apple, посвященную экологии и эффективности энергопотребления их продуктов, то можно узнать, что Apple создает свои ноутбуки и телефоны настолько энергоэффективными, насколько это только возможно. Они хвалятся тем, что даже самые неэффективные из их продуктов втрое лучше строгие стандарты энергопотребления Energy Star 6.0, которые составляют 25 киловатт-часов в год для ноутбука. Если поверить этим заявлениям и пересчитать на ватты, то получится, что макбук потребляет меньше 1 ватта энергии в час – в сто раз меньше обычной стоваттной лампочки накаливания. Впечатляюще, не правда ли?
- Компьютеры
- Кремний
- Apple
- Технологии
- Энергетика
-
Производство микропроцессоров 2: от кремния до компьютера
Производство микрочипов с субмикронными размерами элементов является одним из самых сложных процессов в современной промышленности. Эта технология основана на чрезвычайно широком круге физико-химических процессов и требует нанометровой точности и абсолютной стерильности производственного процесса[1]. В цеху, где идет процесс, соблюдается так называемая «электронная гигиена», по требованиям которой в рабочей зоне обработки полупроводниковых пластин или на операциях сборки кристалла не должно быть более пяти пылинок размером 0,5 мкм в 1 л воздуха. Для сравнения, стандарты чистоты хирургических операционных допускают содержание в тысячи раз большего количества пыли[2]. Производство чипов состоит более чем из трёх сотен операций, и один производственный цикл может длиться до нескольких недель[3]. В упрощенном виде основные стадии этого процесса состоят в следующем[4]:
- Кремний
- Технологии
-
Производство микропроцессоров 1: от песка до кремния
Кремний – второй по распространенности элемент в земной коре после кислорода[i]. По массе он составляет 27.7% земной коры. В природе он обычно встречается в виде сложных силикатов, то есть соединений оксида кремния с оксидами металлов, составляющих до 90% массы земной коры, а также, более редко, в виде чистого SiO2, кварца, Рис. 1[ii]. Тот же диоксид кремния, только мелкокристаллический, является основным компонентом обычного песка.
- Кремний
- Технологии
-
Новые источники нефти и газа — 3. Газовые гидраты
1. Природа
- Природный газ
- Химия
- Энергетика
-
Новые источники нефти и газа — 1.2. Сланцевый газ (дополнение)
Видео, иллюстрирующее процесс добычи сланцевого газас помощью технологии гидроразрыва пласта:
- Сланцевый газ
- Химия
-
Новые источники нефти и газа — 2.2. Битуминозные пески. Экология.
Себестоимость добываемой из битуминозных песков нефти не учитывает цену, которую приходится платить земле, из которой добывают эту нефть, воде и воздуху, с помощью которых это делают, растениям и животным, случайно оказавшимся в неудачном месте в неудачное время. Цену, которую придется платить и человеку, если он продолжит добывать нефть любой ценой, не обращая внимания на последствия. Каждый из описанных в предыдущем посте методов разработки битуминозных песков на деле оказывается намного дороже, чем кажется на первый взгляд. С другой стороны, ничто не мешает нам самим оценить, какова же на самом деле себестоимость барреля синтетической канадской нефти.
- Экология
- Нефть
- Газ
- Технологии
- Энергетика
Показать еще
Олимпиада школьников «Шаг в будущее»
Олимпиада школьников «Шаг в будущее» по профилю «Химия» проводится с 2021-2022 учебного года.
Особенность олимпиады по «Химии» состоит в том, что её участники должны не только освоить большой объем теоретического материала, но и иметь практические навыки выполнения лабораторных опытов, а также уметь проводить химические расчёты. Предлагаемые задания позволяют продемонстрировать как теоретические знания строения материи и фундаментальных закономерностей химической науки, так и умение применять эти знания для решения конкретных практических задач. Решение таких заданий требует логического рассмотрения, творческого подхода и умения применять эти навыки для выполнения расчётных задач.
МФ МГТУ им. Н.Э. Баумана, кафедра ЛТ9 «Химия и химические технологии в лесном комплексе»
Первый этап (отборочный) проводится в заочной форме на сайте https://olymp.bmstu.ru/ (онлайн).
Время, отведенное на решение заданий, для 8-9 классов участия – 295 минут (4 часа 55 минут), для 10-11 классов участия – 235 минут (3 часа 55 минут).
Расписание проведения академических соревнования отборочного этапа Олимпиады школьников «Шаг в будущее» в 2022 году:
Предмет | 1 Волна | 2 Волна | 3 Волна |
---|---|---|---|
Химия | 14 — 17 октября 2022 года | 4 — 7 ноября 2022 года | 16 — 19 декабря 2022 года |
Второй этап (заключительный) проводится в МГТУ имени Н. Э. Баумана и на региональных площадках (при наличии).
Для 8 и младше классов продолжительность заключительного этапа 3 часа, для 9−11 классов — 3 часа 55 минут.
Расписание проведения заключительного этапа Олимпиады школьников «Шаг в будущее» будет опубликовано позже.
Олимпиада пока не включена в перечень РСОШ.
Список рекомендуемой литературы:
- Хомченко Г.П., Хомченко И.Г. Сборник задач по химии для поступающих в вузы. — 4-е изд., испр. и доп. — М.: «Издательство Новая Волна»: Издатель Умеренков, 2002. — 278 с.
- Кузьменко Н.Е., Еремин В.В., Попков В.А. Начала химии. Современный курс для поступающих в вузы. Т. 1 / Н.Е. Кузьменко и др. — 7-е изд., перераб. и доп. — М.: Экзамен, 2002 — 384 с.
- Кузьменко Н.Е., Еремин В.В., Попков В.А. Начала химии. Современный курс для поступающих в вузы. Т. 2 / Н.Е. Кузьменко и др. — 7-е изд., перераб. и доп. — М.: Экзамен, 2002 — 384 с.
- Рудзитис Г. Е. Химия. Неорганическая химия. 8 класс : учеб, для общеобразоват. учреждений с прил. на электрон, носителе / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. — 15-е изд. — М.: Просвещение, 2011. — 176 с.
- Рудзитис Г. Е. Химия. 9 класс : учеб, для общеобразоват. организаций / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. — 2-е изд. — М. : Просвещение, 2016. 208 с.
- Рудзитис Г. Е. Химия. Органическая химия. 10 класс : учеб, для общеобразоват. учреждений с прил. на электрон, носителе : базовый уровень / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. — 15-е изд. — М.: Просвещение, 2012. — 192 с.
- Рудзитис Г. Е. Химия. Основы общей химии. 11 класс : учеб, для общеобразоват. учреждений с прил. на электрон, носителе : базовый уро¬вень / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. — 14-е изд. — М.: Просвещение, 2012. — 159 с.
- Коровин Н. В. Общая химия : учеб, для студ. учреждений высш. проф. образова¬ния / Н. В. Коровин. — 14-е изд., перераб. — М. : Издательский центр «Академия», 2013. — 496 с.
- Артеменко А. И. Органическая химия : учебник / А.И. Артеменко. — 5-е изд., испр. —Москва : КНОРУС, 2018. — 536 с.
Задания 2021-2022 учебного года с решениями
Отборочный этап (для обеих специализаций): 8 — 9 классы, 10 — 11 классы
Заключительный этап для специализации «Химия»:8 — 9 классы, 10 — 11 классы
Заключительный этап для специализации «Химические технологии»:8 — 9 классы, 10 — 11 классы
Химия будущего – влияние современных тенденций и угроз на развитие химической промышленности
Мировой химический рынок
Химическая промышленность обеспечивает нас продуктами, которые присутствуют во всех сферах жизни . Такие отрасли, как косметическая, автомобилестроительная, строительная, фармацевтическая, пищевая и многие другие, не могли бы существовать без сырья и химических добавок. Это делает химикатов одним из крупнейших и ключевых промышленных секторов в мире .
В Польше химическая промышленность занимает второе место по стоимости проданной продукции и третье по занятости. Это оказывает значительное влияние на экономическое развитие страны, поскольку польский химический сегмент является одним из лучших в мире по темпам роста. Аналогичная ситуация и в других странах. Вездесущность химии заставляет ее занимать важное место в мировой промышленности.
Глобальные тенденции во многом определяют перспективы химической промышленности. Тем не менее, новые вызовы по-прежнему возникают. Темпы текущих изменений в спросе и приоритетах обусловлены главным образом новыми технологиями и цифровизацией, а также повышенным спросом на защиту окружающей среды и эффективность использования ресурсов. Чтобы повысить свою конкурентоспособность на рынке, химическая промышленность предпринимает дальнейшие шаги, чтобы соответствовать наиболее популярным тенденциям. Таким образом, ключевая роль производителей химической продукции, которые производят продукцию, являющуюся необходимым элементом для поддержания устойчивого развития мировой экономики , выделено значительно.
Рассмотрим, какие тенденции и вызовы ставят перед химической промышленностью потребители на пути к росту и конкурентоспособности на промышленном рынке.
Первое – качество жизни
Следует отметить, что развитие химической промышленности оказывает существенное влияние на уровень жизни общества. По оценкам, в 2050 году население мира превысит 9 миллиардов человек, что может вызвать широкий спектр проблем. Трудности будут связаны с обеспечение достаточным количеством природных ресурсов и энергии . Ограниченное количество еды также может стать серьезной угрозой. Организация Объединенных Наций (ООН) прогнозирует, что к 2050 году необходимо будет увеличить производство продуктов питания до 70%.
В Business Insider отмечается, что если мы не предпримем никаких мер для предотвращения климатической катастрофы, ВВП (валовой внутренний продукт) может сократиться на 18% к 2050 году, а Европа может потерять целых 11% . Изменения, которые нас ждут, могут привести к сокращение площади земель, используемых для животноводства и растениеводства, вымирание некоторых видов, а также аномалии и изменения климата, которые сделают некоторые территории непригодными для проживания .
Также научные исследования, проведенные австралийским Breakthrough National Center for Climate Restoration , подтверждают, что если мы не предпримем серьезных шагов по борьбе с изменением климата, человечеству может грозить вымирание. Повышение температуры на 3 градуса по Цельсию в течение следующих 30 лет может привести к тому, что до 35% земной поверхности и около 55% населения мира будут подвергаться воздействию смертельных условий в течение 20 дней в году , которые возникнут в результате массовых засух, таяния ледяных шапок и гниющих лесов.
Эти знания позволяют утверждать, что развитие химической промышленности в ближайшие годы будет иметь большое значение для человечества. Мы вынуждены искать альтернативные источники жизненно важного сырья или внедрять технологии для производства синтетических продуктов. Промышленность также прилагает постоянные усилия для сокращения выбросов загрязняющих веществ, которые оказывают огромное влияние на прогрессирующее изменение климата.
Второе – экология
Многие изменения, связанные с проэкологическим подходом к производству химической продукции, определяются регламентами ЕС и внутренними директивами отдельных стран . Однако главной причиной является растущее осознание общественностью, которая все больше и больше осознает опасность экологически вредной деятельности. Долгое время образ экологичности не был синонимом химической промышленности. Вот почему в настоящее время отрасль уделяет большое внимание устойчивому развитию и говорит об этом в своих сообщениях. За вышеупомянутыми изменениями следует ряд инициатив, таких как использование сырья природного происхождения, энергосберегающие технологии производства или сокращение выбросов CO 2 .
Среди товаров экологической химии лидируют категории товаров для ухода за собой, бытовой химии и сырья для упаковочной и пищевой промышленности. Потребители ориентируются на бренды, которые стремятся свести к минимуму негативное воздействие на окружающую среду, защитить здоровье и природные ресурсы или улучшить условия жизни местных сообществ. Таким образом, спрос на экологические продукты сосредоточен в основном среди продуктов, с которыми мы имеем самый тесный повседневный контакт. Эко- и биокосметика или моющие средства очень популярны на прилавках магазинов. Для покупателей все более важными становятся такие качества, как эффективное действие, натуральный состав, биоразлагаемость и общее воздействие на нашу планету. Перед химической промышленностью стоит серьезная задача, связанная с выполнением этих требований и выпуском высококачественной экологически чистой продукции.
Такие компании, как группа PCC, в течение многих лет меняют и адаптируют производственные мощности и процессы с учетом аспектов устойчивого развития. Среди ключевых решений, принятых в отрасли, получение энергии для производственных процессов из возобновляемых источников , таких как энергия ветра, гидро и геотермальная энергия. Использование сырья природного происхождения также увеличивается. Уже на этапе разработки рецептуры обсуждалась тема возможности их биоразложение, переработка (читайте также об вторичном использовании) или более поздняя версия, посвященная экологически ориентированным отраслям, таким как пассивное строительство.
В-третьих, здоровье и безопасность
Мы живем в мире, затронутом пандемией COVID-19 почти два года. Неизвестная угроза нового заболевания привела к популяризации тенденций, связанных с усилением заботы о здоровье и гигиене.
Подтверждено, что одним из способов снижения риска заражения патогенными микроорганизмами является гигиена и эффективная дезинфекция. Таким образом, сырье для производства медицинских и фармацевтических препаратов и дезинфицирующих средств было добавлено к наиболее востребованным товарным группам. Таким образом, химия приобрела еще большее значение как стратегическая отрасль для мировой экономики .
Химические вещества, наиболее часто используемые в этих областях, включают, среди прочего, гипохлорит натрия, гидроксид натрия, монохлоруксусную кислоту и соляную кислоту . Продажа готовых 9Дезинфицирующие средства 0003 в виде средств индивидуальной защиты, препаратов для дезинфекции бытовых поверхностей, а также для профессионального использования для дезинфекции общественных мест, рабочих мест, заводов, школ и других крупных объектов также очень популярны.
В рамках совместной борьбы с пандемией производители перераспределяют свои производственные мощности на предприятия, отвечающие за производство востребованного сырья , чтобы расширить доступ к ним, но они также были благотворительно жертвует часть готовой продукции наиболее нуждающимся местам. Это демонстрирует важную роль, которую играет химическая промышленность в защите здоровья и жизни.
Четвертое – новые технологии
Современный мир все время делает ставку на развитие. Каждый день мы обогащаемся новыми открытиями и современными технологиями, повышающими комфорт нашей жизни. Как было сказано в начале статьи: «химическая промышленность обеспечивает нас продукцией, которая присутствует во всех сферах жизни», именно поэтому доступность различного химического сырья является основой многих изобретений .
Одним из ключевых открытий в конце 20 -го века стало создание оптического волокна . Его структура основана на таких материалах, как стекловолокно и пластик. Благодаря использованию этого типа кабеля возможна передача данных со скоростью до нескольких терабит в секунду.
Однако внедрение оптоволоконной технологии не только обеспечило нам более быстрый доступ в Интернет, но и позволило нам снизить потребление энергии . Имея около 4 миллиардов активных пользователей Интернета по всему миру , мы можем себе представить, что они отправляют очень большие объемы данных, которые необходимо отправлять, обрабатывать и хранить. Для предоставления этих услуг использовались бесчисленные километры кабелей, множество серверов и устройств передачи данных, загрязняющих окружающую среду и потребляющих огромное количество энергии. Международное энергетическое агентство предупреждает, что увеличение выбросов CO 2 глобальной сетью к 2040 году, как ожидается, составит около 14% глобальных выбросов, что на 10% больше, чем сегодня.
Поэтому важно популяризировать новые решения, такие как облачные сервисы или оптоволокно, которые могут значительно сократить выбросы углекислого газа. Например, оптоволоконные кабели обеспечивают несравненно большую дальность передачи по сравнению с традиционными методами, что позволяет исключить множество устройств, дополнительно потребляющих энергию.
Производство оптических волокон до сих пор является сложным процессом, и одним из важнейших этапов является подготовка заготовки, из которой получают оптическое волокно. Среди прочего, тетрахлорид кремния, который становится все более популярным химическим сырьем, используется для производства преформ. Сверхчистый тетрахлорид кремния , также поставляемый группой PCC, также используется в производстве волокон с низким затуханием .
Поэтому важно, чтобы промышленность вовлекалась в производство нового сырья и разработку технологий, способных положительно повлиять на безопасность людей и окружающую среду. Это для того, чтобы внедрение проэкологических изменений стало еще проще и каждый из нас смог адаптировать их дома.
Пятый – дом
Если говорить о внедрении современных технологий в собственные четыре стены, то следует отметить, насколько важную роль играет химическое сырье, используемое в строительной отрасли .
В последнее время все больше и больше людей решают осуществить свою мечту о собственном доме или квартире, что привело к большому спросу на строительные материалы. Комфорт и безопасность являются ключевыми аспектами , на которые обращают внимание покупатели. Таким образом, высококачественная продукция должна соответствовать этим ожиданиям, поэтому к производителям предъявляются все более высокие требования.
Большой популярностью пользуется пассивная конструкция , которая является одним из самых передовых видов энергосберегающей конструкции. Одним из самых больших преимуществ пассивных зданий является то, что им требуется примерно в семь раз меньше энергии для обогрева , чем другим зданиям, построенным в соответствии с действующими стандартами. Этот тип здания отличается использованием решений, минимизирующих потребление энергии при эксплуатации, одним из которых является, например, обеспечение очень хорошей теплоизоляции.
Для дальнейшего сокращения выбросов CO 2 домохозяйствами становится все более распространенным использование возобновляемых источников энергии . Примером этого могут быть фотогальванические панели , которые преобразуют солнечной энергии . На данный момент это все еще довольно дорогое вложение, но его преимущества убеждают все большее число людей им воспользоваться. Химическая промышленность также предпринимает шаги в направлении разработки и увеличения производства сырья для производства панелей (такого, например, как тетрахлорид кремния), чтобы эта технология стала еще более выгодной с экологической и экономической точек зрения.
Среди продуктов, предназначенных для строительной отрасли, также очень популярны добавки к бетону и растворам, полиуретановая изоляция или добавки и сырье из группы CASE (C – покрытия, A – клеи, S – герметики, E – эластомеры) . Среди них можно выделить готовые теплоизоляционные или полиуретановые системы и клеи. С другой стороны, среди добавок для бетонов и строительных растворов на рынке очень популярен микрокремнезем (кремнеземная пыль) .
Что ждет химическую промышленность в будущем?
Последние годы подтвердили, что нам трудно предсказывать будущее. Неожиданная вспышка пандемии, новые политические условия, а также изменение климата и любые другие явления в глобальном масштабе оказывают влияние на сложившиеся тенденции. Поэтому нам нужно думать в первую очередь о действиях, направленных на «сейчас», чтобы обеспечить условия для жизни в будущем.
Как показывают научные исследования и потребности рынка, химия играет очень важную роль в развитии промышленности и обеспечении необходимыми для жизни товарами и технологиями. Все, что нас окружает, состоит из атомов и молекул. Поэтому химия всегда будет лежать в основе новых открытий или изобретений. В ответ на потребительский спрос и проблемы, с которыми сталкивается мир, химическая промышленность постоянно развивается и корректирует свои производственные мощности.
Помимо сосредоточения внимания на обеспечении необходимого количества природных ресурсов для выживания, энергии или сырья для продуктов питания и лекарств, трудно предсказать, какие химические вещества будут пользоваться наибольшим спросом в будущем. Однако мы можем быть уверены, что химия еще не раз удивит нас новыми открытиями и еще долго останется одной из важнейших наших отраслей.
Марта Липка
Специалист по маркетингу
ПКК Рокита
Ссылки:
https://businessinsider.com.pl/technologie/nauka/katastrofa-klimatyczna-jak-bedzie-wygladal-swiat-w-2050-roku/w5wmwky
https://wwwwwwwww. .national-geographic.pl/artykul/raport-cywilizacja-ludzi-upadnie-do-2050-chyba-ze-zatrzymamy-zmiany-klimatyczne
https://www2.deloitte.com/pl/pl/pages/energy-and -resources/articles/Raport-Chemistry-4-0.html
https://www.opzz.org.pl/assets/opzz/media/files/f76c01c8-1f3a-45a8-bfd8-44aa50bde223/przemysl-chemiczny-1 . pdf
https://www.kierunekchemia.pl/artykul,54851,prognoza-dla-chemii.html
Будущее химии | Природа Химия
Будущее химии
Скачать PDF
Скачать PDF
- Опубликовано:
Химия природы
том 1 , страница 5 (2009 г.)Процитировать эту статью
9175 Доступ
1 Цитаты
11 Альтметрический
Сведения о показателях
Химия — очень старая дисциплина, в которой упоминания о химических превращениях и споры о природе материи восходят ко временам древних египтян и греков. Современная химия начала возникать из алхимии в семнадцатом и восемнадцатом веках благодаря таким ученым, как Бойль и Лавуазье, что привело к быстрому прогрессу в следующие два столетия. В этой статье восемь ведущих химиков с широким спектром интересов смотрят в будущее и делятся своим видением того, как могут развиваться их области в ближайшие годы. Несмотря на то, что исследования становятся все более междисциплинарными, статьи примерно разделены на традиционные области химии. Однако интересно отметить ключевые темы, которые встречаются более чем в одной статье, включая энергетику и устойчивую химию. Обсуждаются химические инструменты, используемые для изучения биологии, и аналитические инструменты, которые используют сами химики, а также синергия между экспериментом и теорией. Структура и связь лежат в основе дисциплины, особенно неорганической химии, тогда как использование более слабых межмолекулярных сил для сборки супермолекул — это область, в которой еще многое предстоит изучить.