Файл: Эпштейн Д.А. Химия в промышленности учеб. пособие по факультатив. курсу для учащихся X классов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.06.2024
Просмотров: 84
Скачиваний: 1
Д. А. ЭПШТЕЙН
ХИ М И Я
ВПРОМЫШЛЕННОСТИ
Учебное |
пособие |
|
по факультативному |
курсу |
|
для учащихся |
X |
классов |
МОСКВА «ПРОСВЕЩЕНИЕ» 1973
Рекомендовано Министерством просвещения СССР
У ^ Л Г |
| |
а ; ; _ . . . л р ' |
|
|
ЧИТАЯЬН-ЗГ© с л я л |
Эпштейи Д. А.
Э73 Химия в промышленности. Факультативный курс. Пособие для учащихся X класса. М., «Про свещение», 1973.
159 с. с ил. |
|
06«1-ЧП8 |
6П7((075) |
Э \ Т о . -о © ИЗДАТЕЛЬСТВО «ПРОСВЕЩЕНИЕ» |
• |
М103(03)-73 |
|
П Р Е Д И С Л О В И Е
Многие из вас хотят глубже познакомиться с химией, узнать, какую роль она играет в социальной и научно-технической ре волюции, как она помогает решать важнейшие народнохозяй ственные задачи, поставленные Коммунистической партией и правительством перед советским народом: создавать новые, бо лее совершенные машины, аппараты и сооружения, обеспечивать человека пищей, одеждой и обувью.
Огромен круг вопросов, какими занимается химия в про мышленности, и только многотомные энциклопедии в состоянии
осветить их. Задача этого |
труда — дать в руки ключ к понима |
нию инженерно-химических |
проблем, показать, как применяется |
теоретическая химия для решения практических вопросов, позна комить с основными идеями химической технологии, вооружить первоначальными инженерно-химическими знаниями и умения ми. Ограничиваясь небольшим числом производственных процес сов и химических реакций, рассматривая их как модели, мы
постарались выявить на конкретных примерах общие |
принципы |
и закономерности химической технологии. Познав их, |
вы, как |
мы надеемся, сможете более или менее самостоятельно разби раться в большом числе фактов, которые изучает химическая
технология — наука, |
цель которой—находить |
оптимальные |
условия проведения |
химических реакций на производстве. |
Все содержание книги дано в проблемном плане. Читатели привлекаются к обсуждению общих и частных проблем (их текст
3
набран курсивом). Желательно, чтобы вы, используя приобре тенные ранее знания, самостоятельно обдумывали пути решения каждой проблемы и затем уже сопоставляли ваши мысли с при веденными далее научными данными.
В тексте книги, в конце некоторых параграфов и всех глав поставлены вопросы и даны задания (набраны петитом), основ ная цель которых — содействовать расширению вашего круго зора.
Такая работа с книгой, думается, многим из вас доставит удовольствие от сознания, что вы в какой-то мере овладели зна
ниями и умениями, необходимыми |
не только для познания |
связи |
химии с современной жизнью, но |
и для использования |
химии |
в жизни. |
|
|
КАК ОЦЕНИВАЮТ РАБОТУ ХИМИЧЕСКИХ ЗАВОДОВ. КАКИЕ П Р О Б Л Е М Ы Р Е Ш А Е Т НАУКА — ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Работу любых промышленных предприятий, в том числе и химических заводов, оценивают на основе определенных техни ко-экономических показателей. Рассмотрим некоторые из них.
§1. План выпуска продукции
Всоциалистическом государстве каждое предприятие имеет план, определяющий количество каждого из продуктов, которое оно должно Производить.
Выполнение плана является в нашем государстве основным законом деятельности любого промышленного предприятия. Для этого используют возможно полнее и эффективнее сырье, энергию и оборудование, рационально организуют труд работ ников производства. Опираясь на достижения развивающейся науки, совершенствуя технологические процессы, внедряя новую технику, организуя социалистическое соревнование, наши пред приятия не только систематически выполняют государственные планы, но и перевыполняют их.
§ 2. Качество химических продуктов
Такие промышленные продукты, как обувь, одежда, радио приемники и тысячи других, непосредственно потребляет населе ние. Многие промышленные продукты используют как сырье на других предприятиях, например сталь — на металлообрабаты вающих заводах, серную кислоту — на заводах минеральных удобрений. И в тех и в других случаях необходима уверенность, что продукт соответствует своему назначению, обладает опре деленными физическими и химическими свойствами. Легко себе представить, например, какие трудности возникают, если на ме таллообрабатывающий завод для производства какого-либо из делия поступает металл разного качества.
Может |
ли завод сам |
устанавливать качество |
выпускаемых |
продуктов? |
Безусловно, |
нет! Оно определяется |
государствен- |
ным |
органом — Государственным |
комитетом стандартов |
Со |
|||||||||
вета Министров СССР. Так, например, |
по ГОСТу |
2184—67 |
со |
|||||||||
держание H2 SO.t |
в |
контактной |
|
серной |
кислоте |
технической |
||||||
марки |
«А» должно быть не менее 92,5%• Одновременно |
лимити |
||||||||||
руются |
и примеси: в кислоте должно быть не более 0,02% |
Fer |
||||||||||
не |
более 0,05% |
остатка |
после |
прокаливания. |
В |
техническом |
||||||
олеуме |
содержится |
по этому же |
ГОСТу 18,5% |
SO3. Во избе |
||||||||
жание |
споров в |
ГОСТе |
не |
только |
указываются |
состав и |
свойства продукта, но и предписываются методы их определе ния.
§ 3. Классификация химических продуктов и общие
требования к отдельным классам продуктов
Особенностью химической промышленности, в отличие от других отраслей производства, является огромный ассортимент продукции — он исчисляется десятками тысяч названий про дуктов. Вам, знакомым с химией, это не покажется удивитель ным. Очень велико число химических превращений, совершаю щихся в природе, но еще более в химических лабораториях — синтезировано в научных лабораториях более 3 млн. соединений и ежегодно прибавляется несколько тысяч новых.
Классифицируя химические продукты по тем или иным признакам, можно сформулировать общие требования к целому классу продуктов.
Часто химические продукты классифицируют по областям их
применения. Так, |
различают продукты, используемые |
в сель |
скохозяйственном |
производстве, в текстильной промышленности, |
|
в производстве полимеров, в медицине и т. д. При этом |
выявля |
ются общие требования к каждой группе продуктов. Например, минеральные удобрения должны быть возможно более кон центрированными, желательно комплексными, содержащими все питательные вещества, необходимые данному растению в опре деленных почвенно-климатических условиях. Аналогично выяв1 ляют, на основе связей между свойствами веществ и эффектив
ностью их применения, общие требования |
к красителям, |
к ле |
карственным препаратам и т. д. |
|
|
В химических кабинетах или лабораториях вы |
познакомились с |
одной |
очень важной группой химических продуктов — химическими реактивами.
Какие общие |
требования предъявляют к реактивам? |
Это — |
точные сведения |
об их составе, относительно высокая |
степень |
чистоты. Ведь применив для анализа реактив, содержащий не желательные примеси, вы не получите правильных результа тов. То же относится к любому химическому опыту — от самого
простого, который проводит семиклассник, до самых |
сложных |
исследований в научных лабораториях. В зависимости |
от назна- |
6 |
|
чеііпя в химических лабораториях используют реактивы, отли чающиеся по степени чистоты: химически чистые, чистые для анализа, чистые, технические. В последнее время потребова лись реактивы особой чистоты (сверхвысокой очистки).
Второй классификационный признак — общая сырьевая база производства. Так, говорят о коксохимических продуктах, к ко* торым относят вещества самого разнообразного состава и назна
чения: ароматические |
углеводороды, фенол, серу, соли аммония |
||||
и др. Особенно большое |
значение |
приобрели в настоящее |
вре |
||
мя продукты химической |
переработки природного газа и |
неф |
|||
ти— нефтехимические |
продукты. |
Классификация |
химических |
||
продуктов по сырью, |
из которого |
они получены, |
позволяет |
рассматривать способы производства продуктов в |
их |
взаимной |
||
связи, а |
это необходимо |
для того, чтобы полнее |
использовать |
|
исходные |
материалы и |
рационально организовать |
производ |
|
ство. |
|
|
|
|
Химику привычно, делить вещества в соответствии с их хи мическими свойствами на такие классы: простые вещества, ми неральные кислоты, щелочи, соли, спирты, альдегиды, карбоновые кислоты и т. д. Общие свойства веществ, относящихся к од ному химическому классу, также определяют в ряде случаев сходство способов их производства и требования к ним потре бителей.
§ 4. Виды химического сырья
Условимся называть сырьем все материалы, поступающие на заводы для переработки путем химических реакций, независимо от того, как они получены. Например, сырьем для производства водорода служит в большинстве случаев природный горючий газ, аммиака — водород и азот, азотной кислоты — аммиак, вода и кислород воздуха, аммиачной селитры — аммиак и азотная кислота. Основой химического производства является ископае мое минеральное сырье.. Это богатства, залегающие в недрах земли и добываемые горнорудной промышленностью. Минераль ное сырье делят на рудное, нерудное и горючее.
Рудное сырье используют для получения металлов и сплавов, нерудное — преимущественно для получения химических про дуктов. Эта классификация условна. Примером использования -сырья одновременно для металлургических и химических целей может» служить переработка сульфидных руд цветных металлов, сочетающая получение металла с производством химических продуктов — серы и серной кислоты.
К наиболее важным видам нерудного минерального сырья от носят поваренную соль, серу и серный колчедан, известняк,, апа титы и фосфориты, сильвинит. Впрочем, часто .г-оворят: апатито вые РУДЫ И Т . п.
Знания, полученные по химии и другим учебным предметам, позволяют
вам самостоятельно |
составить перечень химических продуктов, |
производи |
||
мых из указанных видов нерудного сырья. Проверьте ответы |
по |
справочни |
||
кам. |
|
|
|
|
Третья группа |
ископаемого |
сырья — горючие |
ископаемые. |
|
Она объединена одним общим |
свойством — горючестью. Совсем |
|||
недавно горючее |
сырье рассматривали только как |
топливо и |
оценивали прежде всего по калорийности — количеству тепла, выделяющемуся при их сгорании в топочных устройствах. Но хотя п сейчас их используют преимущественно как источник энергии (большая часть которой получается на тепловых элект ростанциях), общепризнано их огромное значение как химиче ского сырья. Ведь из него получают азотные удобрения (водо род получают главным образом из метана при его взаимодей ствии с водяным паром), красители, фармацевтические препара ты, средства защиты растений и животных, пластические мас сы, химические волокна, каучуки. Этот неполный перечень пока зывает, что горючие ископаемые (в особенности газообразные и
жидкие) относятся к числу |
важнейших видов |
химического |
сырья — из них производится |
более половины всех |
химических |
продуктов. В этой связи уместно напомнить, что запасы горючих ископаемых в недрах земли небезграничны и необходимо разви вать ядерную энергетику для того, чтобы не оставить будущие поколения без этого химического сырья.
Немаловажное значение имеет также растительное и живот ное сырье: древесина, кожа, шерсть, шелк, отходы сельскохо зяйственного производства и др. Древесина, например, хими ческое сырье для производства целлюлозы, бумаги, искусствен ного шелка, этилового спирта и других химических продуктов.
§ 5. Проблема выбора сырья
Химическая наука открыла перед человечеством возможность получать необходимые продукты из самых разных видов сырья. Основной критерий, которым руководствуются при выборе сырья,— экономическая эффективность. Знакомясь с использо ванием химии в промышленности, вы всегда будете встречаться с проблемой выбора наиболее экономичных видов сырья. Огра ничимся здесь одним примером. В 1932 г. в Ярославле был пу щен первый завод синтетического каучука. На этом и пущен ных вскоре других заводах сырьем служил полученный при пе реработке картофеля этиловый спирт. Из него получали катали
тическим разложением |
мономер — бутадиен-1,3. |
Вскоре |
уда |
|
лось заменить этот спирт гидролизным и |
синтетическим, а |
за |
||
тем и вовсе отказаться |
от использования спирта. Бутадиен и |
|||
другие мономеры стали |
получать из компонентов |
попутных и |
||
нефтезаводских газов — бутана, бутилена |
и др. Вот несколько |