Ce poți găti din calmar: rapid și gustos

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 in activitate economică noi tipuri de materii prime și materiale;
• procesează absolut toate tipurile de materii prime;
• înlocuiți componentele scumpe cu analogi mai ieftini;
• folosiți materiale în mod cuprinzător: obțineți diferite produse dintr-un tip de materie primă și invers;
• costuri raționale, reciclare.

Putem spune că tehnologia chimică generală redistribuie și reglementează în mare măsură procesele de productie, care este foarte relevant astăzi datorită multor factori pozitivi care contează pentru oamenii asociați cu industrie.

Clasificarea și descrierea subsectoarelor

Tehnologiile chimice pot fi clasificate în funcție de tipurile de substanțe cu care se lucrează: organice și anorganice. Specificul muncii depinde de sarcinile atribuite și de caracteristicile zonei către care este orientat produsul final.

Tehnologia chimică substanțe anorganice - de exemplu, producția de acizi, sodă, alcaline, silicați, îngrășăminte mineraleși săruri. Toate aceste produse sunt utilizate pe scară largă în diverse industrii, în special metalurgie, precum și în agricultură 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 utilizează tehnologii pentru producerea de substanțe organice. Multe dintre aceste întreprinderi ocupă poziții serioase în industrie și prin munca lor influențează semnificativ economia statului.

Absolut toate procesele și aparatele de tehnologie chimică sunt împărțite în cinci grupuri principale:

• hidromecanic;
• termic;
• difuzie;
• chimic;
• mecanic.

În funcție de caracteristicile organizației, procesele de tehnologie chimică pot fi continue sau periodice.

Provocările moderne ale tehnologiei chimice

Datorită interesului din ce în ce mai mare pentru situația mediului în lume, cererea de inovații care pot optimiza procesele de producție și reduce volumul de materii prime consumate a crescut. Acest lucru se aplică și costurilor cu energia. Acest tip resursele sunt foarte valoroase în cadrul producției, prin urmare consumul lor trebuie monitorizat și, dacă este posibil, minimizat. În acest scop, procesele de economisire a energiei și a resurselor din tehnologia chimică sunt dezvoltate și implementate în mod activ astăzi. Cu ajutorul lor, producția este raționalizată, prevenind costurile excesive consumabile diferite categorii. Astfel, impactul 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 dificil de contestat faptul că această zonă anume activitatea umană are cel mai dăunător efect asupra stării planetei în ansamblu. De aceea, oamenii de știință fac tot posibilul pentru a preveni dezastrul ecologic, deși ritmul de popularizare și implementare a unor astfel de dezvoltări este încă insuficient.

Utilizarea tehnologiilor chimice moderne ajută 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 cauzate mediului: epuizarea resurselor planetei, poluarea aerului. În ultimii ani s-au desfășurat deosebit de activ diverse studii în domeniul ecologiei și al raționalizării impactului producției asupra mediului. Devine obligatorie combinarea funcționării eficiente a întreprinderii cu siguranța și nontoxicitatea produselor finite.

Bazele teoretice ale tehnologiei chimice

Pe măsură ce industriile conexe se dezvoltă, procesele și aparatele de bază ale tehnologiei chimice sunt în permanență modernizate și actualizate, iar principalele aspecte ale producției, principiile de funcționare a acestora și funcționarea mașinilor utilizate pentru efectuarea operațiunilor sunt studiate mai aprofundat. Baza unor astfel de discipline este fundamente teoretice tehnologie chimică.

În țările recunoscute ca lideri mondiali, studenții sunt instruiți specialități tehniceÎn această direcție este considerată cea mai importantă. Motivul pentru aceasta este, în primul rând, rolul decisiv al ingineriei proceselor în activitățile industriei chimice. Și în al doilea rând, importanța tot mai mare a acestei discipline la nivel interdisciplinar.

În ciuda diferențelor semnificative dintre diferite industrii, acestea se bazează pe aceleași principii, diverse legi fizice și procese chimice sunt strâns legate de ramurile ingineriei moderne, inclusiv știința materialelor. Tehnologii chimice pt ultimii ani au pătruns adânc chiar și în acele zone în care nimănui nu i-ar veni niciodată prin minte să-și recunoască prezența. Astfel, pe piețele moderne Din ce în ce mai mult, se vorbește despre rolul inginerii proceselor într-un sens mai global, mai degrabă 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. Din moment ce industria chimică este o componentă importantă a economiei țării, este necesar să se creeze toate conditiile necesare pentru a pregăti personal valoros în acest domeniu. Astăzi, bazele tehnologiei chimice fac parte din programul obligatoriu în specialitățile conexe în multe instituții de învățământ superior. institutii de invatamant peste tot în 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 are de obicei un impact negativ asupra calității studii superioare. De exemplu, accentul principal se pune în continuare pe specialitățile chimico-tehnologice înguste și se acordă multă atenție și ramurilor de proiectare și operaționale ale mecanicii. Astfel de caracteristici cu profil îngust ale învățământului superior au devenit principalul motiv al decalajului producția internă de la străini conform unor criterii precum calitatea produsului, intensitatea resurselor, respectarea mediului etc.

Principala greșeală a fost subestimarea ingineriei proceselor ca disciplină de formare a sistemului și 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 formării personalului calificat, precum și stabilirea și optimizarea producției, sunt cele mai stringente probleme în CSI și în special în Federația Rusă.

Lemn

Una dintre materiile prime industria textila– celuloză produsă din lemn. Dar totuși, o cantitate semnificativă de lemn este folosită pentru a produce o varietate de cherestea pentru industria construcțiilor și a mobilei. Producția de celuloză pentru industria hârtiei este de 80% și fibre sintetice - 20%.

Industria mobilei folosește pe scară largă plăci aglomerate și plăci din fibre, a căror producție se bazează pe lianți organici. Tehnologiile chimice moderne în producția de plăci de fibre și celuloză fac posibilă utilizarea oricărui material lemnos, chiar și a celor care anterior erau considerate nepotrivite pentru prelucrare.

Lemnul, spre deosebire de combustibilii fosili, este restaurat relativ rapid. În acest sens, dar și datorită faptului că prețurile la materiile prime organice fosile vor crește, este de așteptat ca cea mai mare parte a producției de materiale plastice, elastomeri și fibre sintetice să fie realizată prin prelucrarea lemnului în materii prime chimice intermediare - etilena. , butadienă și fenol. Aceasta înseamnă că lemnul va deveni nu numai un material de construcție și materie primă pentru producția de hârtie, ci și o materie primă chimică importantă pentru producerea de substanțe artificiale: furfural, fenol, textile, combustibil, zahăr, proteine, vitamine și alte produse valoroase. De exemplu, din 100 kg de lemn se pot produce aproximativ 20 de litri de alcool, 22 kg de drojdie furajeră sau 12 kg de etilenă.

Lemnul nu este singurul tip de materie primă organică. Alte tipuri de biomasă: paie, stuf etc., pot fi transformate prin tehnologii chimice în aceleași produse valoroase ca și cele din lemn.

Microbiologii au descoperit că ciupercile care provoacă putregaiul alb în lemn pot fi benefice. Abilitatea lor de a modifica unele componente ale lemnului este baza tehnologie nouă fabricarea materialelor de construcție: după tratarea cu ciuperca, rumegușul, așchii și alte deșeuri sunt lipite împreună într-o masă monolitică. Așa se obțin plăci de lemn ecologice.

Unul dintre cele mai importante domenii de utilizare a lemnului este industria celulozei și hârtiei. Producția mondială de celuloză la mijlocul anilor 70 a atins 100 de milioane de tone pe an. În prezent, cea mai mare parte a diferitelor tipuri de hârtie și carton sunt realizate din lemn. Tehnologia pentru fabricarea lor este relativ simplă. În primul rând, bucățile de lemn de mărimea unei cutii de chibrituri sunt transformate în pastă de lemn fibros. Apoi, după turnarea și presarea unei astfel de mase cu adeziv, umpluturi și coloranți pigmentați, se efectuează procesul de uscare. Această tehnologie relativ simplă a fost folosită de multă vreme, dar încă diferă de cea pe baza căreia, încă din anul 105, curteanul din Beijing Cai Lun a făcut pentru prima dată hârtie din fibre de cânepă, in și cârpă.

Ce schimbări au apărut în tehnologia de producție a hârtiei în ultimele decenii? Schimbările sunt asociate în principal cu apariția unui înlocuitor de hârtie - material sintetic. Prin sintetizarea materialelor naturale și artificiale, calitatea hârtiei este îmbunătățită semnificativ. De exemplu, introducerea materialelor plastice în masa fibroasă crește rezistența, elasticitatea hârtiei, rezistența acesteia la deformare etc.

Hârtia de plastic este deosebit de bună pentru imprimarea de înaltă calitate a hărților geografice, reproduceri etc. Ponderea hârtiei de plastic produsă este relativ mică.

Odată cu dezvoltarea tehnologiei de calcul electronic și producția de masă calculatoare personale hârtia încetează să mai fie principalul purtător de informații. Cu toate acestea, creșterea volumelor produse tipărite(cărți, ziare, reviste etc.), precum și creșterea producției produse industriale, care au nevoie de materiale de ambalare, duce inevitabil la o creștere anuală a producției de hârtie de aproximativ 5%. Aceasta înseamnă că nevoia de lemn, cea mai importantă materie primă naturală, este în continuă creștere.

Înapoi în mileniul al V-lea î.Hr. e. Primele materiale asemănătoare sticlei au fost topite în Egiptul antic. Sticlăria așa cum o vedem astăzi a fost făcută în secolul al XV-lea. î.Hr e. Totuși, în același timp, sticla nu a fost folosită pe scară largă pentru o lungă perioadă de timp, deoarece nici armura, nici o cască, nici măcar un baston de mână nu puteau fi fabricate dintr-un material atât de fragil.

Primele ipoteze despre structura sticlei au apărut în anii 20-30 ai secolului al XX-lea, deși din cele mai vechi timpuri a fost topit sticlă cu peste 800 de compoziții diferite, din care s-au produs aproximativ 43 de mii de soiuri de produse. Ca și înainte, sticla are un dezavantaj semnificativ - fragilitatea. A face sticla nefragilă este una dintre cele mai dificile sarcini chiar și cu tehnologia modernă.

Sticla constă predominant din masă de silicat (până la 75% SiO2). Rezultatele studiilor microscopice electronice ale structurii sticlei au arătat că atunci când topirea sticlei se răcește, apar zone în formă de picătură care diferă de masa topiturii din jurul lor. compozitia chimica si rezistenta la influente chimice. Dimensiunile unor astfel de zone variază de la 2 la 60 nm. Variind dimensiunea, numărul și compoziția acestor zone, pot fi produse sticlărie cu rezistență chimică foarte mare. Când zonele în formă de picătură sunt separate, are loc cristalizarea - se formează cristale (cu dimensiunea de aproximativ 1 μm) cu structura unei substanțe vitroceramice - sitalla.În acest fel, este posibil să se producă un material transparent sau asemănător porțelanului al cărui coeficient de dilatare termică variază într-un domeniu atât de larg încât să poată fi lipit ferm de multe metale. Unele materiale vitro-ceramice pot rezista la schimbările de temperatură ridicate, de ex. nu crăpați la răcirea bruscă de la 1000 ° C la temperatura camerei.

La începutul anilor '70, a fost dezvoltat un nou tip de vitro-ceramică care poate fi prelucrată ca metalul obișnuit, adică poate fi strunsă, frezată, găurită, iar piesele realizate din ea pot avea chiar și filete aplicate. Domeniul de aplicare al ceramicii de sticlă este industria auto, inginerie electrică, inginerie chimică, gospodărie.

Sticla răcită la temperaturi obișnuite are o rezistență la încovoiere de aproximativ 50 N/mm2, iar sticla temperată termic are o rezistență la încovoiere de aproximativ 140 N/mm2. Cu o prelucrare chimică suplimentară, se obține sticlă ultra-rezistentă cu o rezistență la încovoiere de la 700 la 2000 N/mm2. Tratamentul chimic presupune înlocuirea ionilor mici de sodiu pe suprafața sticlei prin schimb ionic cu ioni de potasiu mai mari. Sticla întărită chimic nu se sparge chiar și cu un impact puternic și poate fi prelucrare spre deosebire de sticla temperată termic.

Materialele compozite, inclusiv sticla tratată chimic cu straturi de plastic, au o rezistență ridicată. Un astfel de material poate înlocui metalul în unele modele. Sticlă blindată de 20–40 mm grosime, constând din mai multe lipite rășină artificială sticlă, nu este străpuns de un glonț când este tras cu un pistol.

Uneori, sticla colorată este folosită pentru placarea clădirilor, dintre care una sau alta culoare se obține prin introducerea de oxizi metalici. Ochelarii colorați absorb radiația infraroșie. Aceeași proprietate are și sticla cu un strat subțire de metal sau aliaj depus pe suprafața sa. Acești ochelari ajută la menținerea unui microclimat interior normal: vara blochează razele soarelui arzător, iar iarna rețin căldura.

Materialele din fibră de sticlă sunt utilizate pe scară largă. Pot fi armate, finisate, lipite, decorate, izolate, filtrate etc. Volumul producției lor este enorm - în 1980. era de aproximativ 1 milion de tone/an. Firele de sticla pentru industria textila au un diametru de cca. 7 µm(din 10 g de sticla se poate trage un fir de 160 km lungime). Fibra de sticlă are o rezistență de până la 40 N/mm 2, care este mult mai rezistentă decât firul de oțel. Țesătura din fibră de sticlă nu este umedă și este rezistentă la deformare; se pot aplica modele multicolore.

Utilizarea fibrei de sticlă ca conductor de lumină a dat naștere unei noi ramuri a științelor naturale - fibra optică. Fibra de sticlă este un mijloc foarte promițător de transmitere a informațiilor.

Proprietățile izolante ale sticlei sunt bine cunoscute. Cu toate acestea, în în ultima vreme Se vorbește din ce în ce mai mult despre ochelarii semiconductori, care sunt fabricați folosind tehnologia filmului subțire. Astfel de ochelari conțin oxizi de metal, ceea ce le oferă proprietăți semiconductoare neobișnuite.

Folosind email de sticlă cu topire scăzută (570 °C), a fost posibil să se producă o acoperire fiabilă pentru aluminiu. Aluminiul emailat are un set de proprietăți valoroase: rezistență ridicată la coroziune, elasticitate, rezistență la impact, etc. Emailurile pot primi culori diferite. Acest material poate rezista la atmosfere industriale agresive și nu îmbătrânește.

Domeniul de aplicare al produselor din sticlă se extinde constant, ceea ce înseamnă că astăzi sticla devine un material universal. Sticla modernă este un material tradițional cu proprietăți noi.

Materiale silicate și ceramice

Industria construcțiilor în continuă dezvoltare consumă o cantitate din ce în ce mai mare de materiale de construcție. Peste 90% dintre acestea sunt materiale silicate, printre care betonul este lider. Productia sa in lume depaseste 3 miliarde de tone/an. Betonul reprezintă 70% din volumul total al tuturor materialelor de construcție. Cea mai importantă și mai scumpă componentă a betonului este cimentul. Producția sa mondială din 1950 până în 1980. a crescut de aproape 7 ori și în 1980 a ajuns la aproape 1 miliard de tone.

Rezistența la compresiune a betonului obișnuit este de 5–60 N/mm2, iar pentru probele de laborator depășește 100 N/mm2. Betonul de înaltă rezistență se obține ca urmare a activării termice a materiilor prime de ciment la 150°C. Cerințe ridicate beton polimeric răspunde, dar este încă scump. De asemenea, a fost stăpânită producția de beton refractar, care poate rezista la temperaturi de până la 1800°C. Procesul de întărire al betonului obișnuit reprezintă cel puțin 60-70% din timpul total de producție. Din păcate, un accelerator de priză eficient și ușor disponibil - clorura de calciu - provoacă coroziunea armăturii cu fier, așa că se caută noi acceleratori de întărire ieftini. Uneori sunt utilizați inhibitori de fixare a betonului.

Se folosește betonul silicat, format dintr-un amestec de var și nisip de cuarț, sau cenușă de la filtrele de cărbune. Rezistența betonului silicat poate ajunge de la 15 la 350 N/mm2, adică depășește rezistența betonului pe bază de ciment.

Betonul cu structură polimerică prezintă interes. Este ușor și puteți înfige cuie în el. Structura polimerului este creată prin introducerea pulberii de aluminiu ca aditiv de expansiune.

Diferite tipuri de beton ușor sunt dezvoltate din ciment și polimeri cu densitate scăzută. Un astfel de beton se caracterizează prin proprietăți ridicate de izolare termică și rezistență, absorbție scăzută a umidității și poate fi prelucrat cu ușurință în diferite moduri.

Când azbest este introdus în mortar de ciment, se obține beton de azbest - un utilizat pe scară largă material de constructie, foarte rezistent la schimbarea conditiilor meteo.

Materialele ceramice sunt utilizate pe scară largă. Peste 60 de mii de produse diferite sunt produse din ceramică - de la miezuri de ferită miniaturale la izolatori giganți pentru instalații de înaltă tensiune. Materialele ceramice conventionale (portelan, faianta, gresie) sunt produse la temperaturi ridicate dintr-un amestec de caolin (sau argila), cuart si feldspat. Blocurile de format mare, cărămizile poroase și goale sunt realizate din ceramică, iar pentru scopuri speciale (de exemplu, pentru coșuri) se realizează cărămizi întărite.

În ultimele decenii, materialele compozite nesilicatice realizate din diverși oxizi, carburi, siliciuri, boruri și nitruri au început, de asemenea, să fie clasificate drept ceramice. Astfel de materiale combină rezistență și rezistență ridicată la căldură și la coroziune. Unele materiale compozite încep să se deterioreze numai la temperaturi peste 1600 ° C.

Materiale de înaltă rezistență, în care (ca urmare a presării pulberii la 1700° C) până la 65% Al 2 O 3 este înglobat în rețeaua cristalină Si 3 N 4, pot rezista la temperaturi peste 1200° C. În vasele realizate dintr-un astfel de material, cuprul, aluminiul și altele pot fi metale topite. Din combinația siliciu-aluminiu-azot-oxigen se pot obține o varietate de materiale ceramice cu calități tehnice înalte.

Materialele compozite metal-ceramice au duritate mare și rezistență la căldură extrem de ridicată. Camerele de ardere pentru rachete spațiale și piese pentru unelte de tăiat metale sunt realizate din acestea. Astfel de materiale sunt produse prin metalurgia pulberilor din metale (fier, crom, vanadiu, molibden etc.) și oxizi de metal (în principal Al2O3), carburi, boruri, nitruri sau siliciuri. Ceramica metalică combină calitățile ceramicii și ale metalelor.

Relativ recent - la începutul anilor 90 - a fost sintetizat un material ceramic pe bază de oxizi de cupru, care are o proprietate uimitoare - supraconductivitate la temperatură ridicată. Un astfel de material intră într-o stare supraconductivă la 170 K.

Fără îndoială, ca urmare a studierii structurii și proprietăților noilor materiale ceramice, vor fi găsite metode pentru sinteza compozitelor cu proprietăți necunoscute anterior.

Mijloace de conservare a materialelor

Este important nu numai să obțineți material de înaltă calitate, ci și să îl păstrați. Influențele mediului deteriorează calitatea materialului: se produce îmbătrânirea prematură, distrugerea, etc. Distrugerea semnificativă a metalelor, în special a celor necolorate, este cauzată de coroziunea lor cu expunerea prelungită la umiditate, lemnul putrezește etc. pentru a menține calitatea materialelor realizate din aceste produse sunt utilizate diverse mijloace protecţie.

Este general acceptat că omul a învățat să facă produse metalice în urmă cu mai bine de 4.500 de ani, iar de atunci se luptă cu coroziune. Potrivit unor estimări, pierderea anuală de fier din cauza coroziunii se ridică la aproape 15% din producția globală de oțel, ceea ce înseamnă că aproximativ unul din șapte furnal de pe glob este irosit.

Cea mai comună măsură de protecție împotriva coroziunii este vopsirea, adică aplicarea unui strat protector de vopsea pe bază de ulei sau sintetică. Un strat de vopsea protejează produsele din lemn de putrezire. Vopselele pe bază de rășini alchidice sunt utilizate pe scară largă.

Acoperirea obișnuită pare a fi eficientă atunci când vopseaua este aplicată pe o suprafață curată. Cu toate acestea, procesul de curățare a suprafeței este o operație care necesită multă muncă, așa că se caută acoperiri de protecție care să fie aplicate pe o suprafață deteriorată de coroziune, fără a o curăța mai întâi. Una dintre aceste acoperiri a fost deja sintetizată sub forma unei vopsele care conține cianamidă de zinc, care reacționează cu rugina pentru a forma cianamidă de fier, care protejează în mod fiabil suprafața împotriva coroziunii.

Solvenții organici și diluanții sunt utilizați pe scară largă pentru prepararea vopselelor și lacurilor. După aplicarea vopselei, substanțele organice se evaporă, poluând atmosfera. Lacurile lichide fără solvenți, precum și vopselele diluate cu apă, nu prezintă acest dezavantaj. Acoperirea cu pulbere electrostatică este foarte eficientă, în care termoplasticele și „polimerii reticulați” (rășini epoxidice, acetat de polivinil, poliolefine) sunt utilizați ca lianți. Cu ajutorul poliesterilor și poliamidelor cu molecul mare se pot obține straturi colorate sau transparente cu o grosime de aproximativ 0,02 mm, aderând ferm la suprafața de vopsit.

De interes practic sunt cernelurile conductoare electric necesare pentru fabricarea circuitelor imprimate, a antenelor etc.

Oțelurile inoxidabile care conțin metale scumpe crom sau nichel au proprietăți anticorozive. Este mult mai ieftin să pulverizați un strat subțire de aluminiu sau crom pe oțel obișnuit - mai puțin de 0,001 microni.

Una dintre metodele promițătoare de protecție împotriva coroziunii este formarea unui strat de un fel de rugină care protejează metalul de distrugerea ulterioară. Rugina regulată, constând dintr-un strat liber de oxid de fier, contribuie la distrugerea în continuare a materialului. Pe suprafața pieselor de oțel se formează un strat protector de rugină care conțin, de exemplu, 0,7–0,15% fosfor, 0,25–0,55% cupru, 0,5–1,25% crom și 0,65% nichel. Până în prezent, au fost deja dezvoltate zeci de soiuri de astfel de oțeluri, care au proprietăți uimitoare de autoprotecție. Ele pot fi formate și sudate și costă cu 10-30% mai mult decât oțelurile convenționale. Ele pot fi folosite pentru a face mașini, rezervoare, conducte, structuri de construcție și multe altele care necesită rezistență la intemperii.

Înlocuirea materialelor

Materialele vechi sunt înlocuite cu altele noi. Acest lucru se întâmplă de obicei în două cazuri: când există o lipsă de material vechi și când material nou mai eficient. Materialul de înlocuire trebuie să aibă proprietăți mai bune. De exemplu, materialele plastice pot fi clasificate ca materiale de înlocuire, deși este greu să le considerăm materiale cu siguranță noi. Materialele plastice pot înlocui metalul, lemnul, pielea și alte materiale. Mai mult de 1/3 din consumul global de plastic provine din industrie. Cu toate acestea, unele estimări sugerează că doar 8-15% din oțel este înlocuit cu materiale plastice (în primul rând în conducte), beton și alte materiale. Oțelul are un raport complet acceptabil între cost și rezistență, capacitatea de a varia proprietățile și metodele de procesare - toate aceste calități împiedică înlocuirea sa rapidă și masivă cu materiale plastice și alte materiale.

Nu mai puțin dificilă este problema înlocuirii metalelor neferoase. Multe țări urmează calea consumului economic, rațional.

Avantajele materialelor plastice pentru multe aplicații sunt destul de evidente: 1 tonă de materiale plastice în inginerie mecanică economisește 5-6 tone de metale. Producția de produse din plastic necesită doar 12–33% din timpul de muncă necesar pentru producerea acelorași produse metalice. În producția de, de exemplu, șuruburi din plastic, roți dintate etc.se reduce numărul operațiunilor de prelucrare și productivitatea muncii crește cu 300–1000%. La prelucrarea metalelor, materialul este utilizat cu 70%, iar la fabricarea produselor din plastic - cu 90–95%.

Înlocuirea unui alt material utilizat pe scară largă – lemnul – a început în prima jumătate a secolului XX. În primul rând, a apărut placajul, iar mai târziu - plăci de fibre și plăci aglomerate. În ultimele decenii, lemnul a început să fie înlocuit cu aluminiu și materiale plastice. Printre exemple se numără jucăriile, articolele de uz casnic, bărcile, structurile de construcții etc. În același timp, există o tendință de creștere a cererii consumatorilor pentru bunuri din lemn.

În viitor, materialele plastice vor fi înlocuite cu materiale compozite, dezvoltării cărora li se acordă o mare atenție.

Fiecare profesor dorește ca subiectul său să trezească un interes profund în rândul școlarilor, astfel încât elevii să poată nu numai să scrie formule chimice și ecuații de reacție, ci și să înțeleagă imaginea chimică a lumii, să poată gândi logic, astfel încât fiecare lecție să fie o vacanță, o vacanță. mică performanță care aduce bucurie atât elevilor, cât și profesorului. Suntem obișnuiți cu faptul că în timpul lecției profesorul vorbește, iar elevul ascultă și învață. Ascultarea informațiilor gata făcute este una dintre cele mai ineficiente moduri de a învăța. Cunoașterea nu poate fi transferată mecanic de la cap la cap (auzit - învățat). Mulți oameni cred că trebuie doar să forțeze elevul să asculte și lucrurile se vor îmbunătăți imediat. Totuși, elevul, ca orice persoană, este înzestrat cu liberul arbitru, care nu poate fi ignorat. Prin urmare, este imposibil să încalci această lege naturală și să le subjugi chiar și în scopuri bune. Rezultatul dorit nu poate fi atins astfel.

De aici rezultă că este necesar ca elevul să devină un participant activ la procesul educațional. Un elev poate învăța informații prin propriile activități doar dacă este interesat de subiect. Prin urmare, profesorul trebuie să uite de rolul de informator, el trebuie să joace rolul de organizator al activității cognitive a elevului.

Puteți selecta diverse tipuri activități pentru ca elevul să stăpânească material nou: material, materializat și intelectual. Activitatea materială este înțeleasă ca activitate cu obiect de studiu. Pentru chimie, un astfel de obiect este o substanță, adică. Activitatea materială din lecțiile de chimie este realizarea de experimente. Experimentele pot fi efectuate de elevi sau demonstrate de profesor.

Activitatea materializată este activitatea cu modele materiale, formule, material tabelar, digital, grafic etc. În chimie, aceasta este activitate cu modele materiale de molecule, rețele cristaline, formule chimice, rezolvarea problemelor chimice, compararea cantităților fizice care caracterizează substanțele studiate. Orice activitate externă (activitatea mâinii) se reflectă în creier, adică. trece în planul intern, în activitatea intelectuală. Efectuând experimente, compunând formule și ecuații chimice, comparând material digital, elevul trage concluzii, sistematizează fapte, stabilește anumite relații, face analogii etc.

Așadar, profesorul trebuie să organizeze toate tipurile de activități educaționale și cognitive pentru elevul din lecție. Este necesar ca activitatea educațională și cognitivă a elevului să corespundă materialului educațional care trebuie învățat. Este necesar ca, în urma activității, elevul să ajungă în mod independent la unele concluzii, astfel încât să-și creeze cunoștințe pentru el însuși.

Cel mai important principiu al didacticii este principiul creării independente a cunoștințelor, care constă în faptul că cunoștințele nu sunt obținute de elev într-o formă gata făcută, ci sunt create de acesta ca urmare a anumitor activități cognitive organizate de către profesor.

Descoperirea independentă a celui mai mic sâmbure de cunoștințe de către un student îi oferă o mare plăcere, îi permite să-și simtă capacitățile și îl înalță în propriii ochi. Elevul se afirmă ca individ. Elevul păstrează această gamă pozitivă de emoții în memorie și se străduiește să o experimenteze din nou și din nou. Așa apare interesul nu doar pentru subiect, ci ceea ce este mai valoros - în procesul de cunoaștere în sine - interesul cognitiv. Diverse tipuri de tehnologii contribuie la dezvoltarea intereselor cognitive și creative la elevi: tehnologia computerelor, tehnologia de învățare bazată pe probleme și pe cercetare, tehnologia de învățare bazată pe jocuri și utilizarea testelor.

1. Tehnologia calculatoarelor

Utilizarea calculatoarelor și a tehnologiilor multimedia dă rezultate pozitive la explicarea materialelor noi, simularea unor situații diverse, culegerea informațiilor necesare, evaluarea abilităților de învățare etc. și, de asemenea, face posibilă punerea în practică a unor metode de predare precum: jocuri de afaceri, jocuri cu probleme, etc. rezolvarea de exerciții, prezentări și multe altele. Tehnologia informatică face posibilă existența unui volum de informații pe care se bazează profesorii metode tradiționale antrenament. Programele de instruire multimedia utilizează animații și sunet, care, influențând simultan mai multe canale de informare ale cursantului, sporesc percepția și facilitează asimilarea și memorarea materialului. În lecțiile mele folosesc diverse programe pe CD-uri care mă ajută să explic noi sau să repet subiecte vechi, să consolidez și să sistematizez cunoștințele acumulate. Un exemplu de o lecție. Subiect: „Subgrupul oxigenului, caracteristici. Primind oxigen.” În timpul lecției s-a folosit un proiector multimedia, unde pe ecran erau afișate experimente imposibil de demonstrat într-un laborator școlar. Pe ecran au fost proiectate și mai multe mese. Copiii au fost rugați să analizeze, să compare și să tragă o concluzie. Din cele de mai sus ajungem la concluzia că tehnologie informaticăîmbunătățește învățarea și trezește interesul elevilor pentru subiect.

2. Tehnologia de învățare bazată pe probleme

Tehnologia învățării bazate pe probleme presupune crearea, sub îndrumarea unui profesor, a situațiilor problematice și activitatea independentă activă a elevilor pentru rezolvarea acestora, în urma căreia stăpânirea creativă a cunoștințelor, deprinderilor, abilităților și dezvoltarea apar abilități de gândire. Situațiile problematice din sala de clasă pot apărea în cele mai neașteptate moduri. De exemplu, în clasa a VIII-a, în timp ce studia subiectul „Electronegativitatea”, un elev a pus întrebarea: „Hidrogenul dă electroni litiului sau invers?” Colegii de clasă au răspuns că litiul renunță la electroni, deoarece raza sa atomică este mai mare. Imediat un alt student a întrebat: „În ce se va transforma atunci hidrogenul?” Părerile erau împărțite: unii credeau că atomul de hidrogen, prin adăugarea unui electron, s-a transformat într-un atom de heliu, deoarece acum are doi electroni, în timp ce alții nu erau de acord cu acest lucru, obiectând că heliul are o sarcină nucleară de +2, iar aceasta particula avea +1. Deci, ce este această particulă? A apărut o situație problematică care poate fi rezolvată prin familiarizarea cu conceptul de ioni. Profesorul însuși poate crea o situație problematică în lecție. Exemplu de lecție. Subiect: „Substanțe simple și complexe”. Profesorul oferă elevului un domeniu larg de activitate: pune întrebări problematice, se oferă să scrie substanțe simple și complexe separat dintr-o listă de diverse substanțe și îl conduce pe elev însuși, folosindu-și experiența de viață, cunoștințele lecțiilor anterioare, să încerce să formuleze conceptul de substanţe simple şi complexe. Elevul își creează cunoștințe pentru el însuși, așa apare interesul nu doar pentru subiect, ci și pentru procesul de cunoaștere în sine.

3. Cercetarea tehnologiei de învățare

Activitatea de cercetare a elevilor este un ansamblu de acțiuni cu caracter de căutare, care conduc la descoperirea unor fapte necunoscute, cunoștințe teoretice și metode de activitate. În acest fel, studenții se familiarizează cu metodele de cercetare de bază în chimie, stăpânesc capacitatea de a obține în mod independent noi cunoștințe, apelând constant la teorie. Implicarea cunoștințelor de bază pentru rezolvarea situațiilor problematice presupune formarea și perfecționarea atât a abilităților educaționale generale, cât și a celor speciale ale elevilor (reducerea de experimente chimice, corelarea fenomenelor observate cu modificările stării moleculelor, atomilor, ionilor, efectuarea unui experiment chimic mental, modelarea esenței). a proceselor etc.) . Cercetările se pot desfășura în scopul obținerii de noi cunoștințe, generalizării, dobândirii deprinderilor, aplicării cunoștințelor dobândite, studierii unor substanțe, fenomene, procese specifice. Deci, când studiez subiectul „Sărurile acidului azotic” în clasa a IX-a, folosesc elemente de cercetare. Cercetarea include: efectuarea de analize teoretice; metode de predicție pentru obținerea substanțelor și proprietățile acestora; elaborarea unui plan de testare experimentală și implementarea acestuia; formularea unei concluzii. Rezultatul este un lanț logic: analiză teoretică – prognoză – experiment. Michael Faraday a spus: „Nici o știință nu are nevoie de experimente într-o asemenea măsură ca chimia. Legile, teoriile și concluziile sale de bază se bazează pe fapte. Prin urmare, este necesară monitorizarea constantă prin experiență.” Pentru a sistematiza cunoștințele acumulate, elevii completează tabelul:

Săruri de acid azotic

Activitatea de cercetare a studenților ocupă mai mult timp la clasă decât finalizarea sarcinilor pe baza modelului. Cu toate acestea, timpul petrecut este compensat ulterior de faptul că studenții îndeplinesc rapid și corect sarcinile și pot studia în mod independent material nou. În plus, conștientizarea și puterea cunoștințelor lor crește și apare un interes durabil pentru subiect.

4. Tehnologia de învățare bazată pe joc

Jocurile intelectuale și creative (ICG) stimulează dezvoltarea intereselor cognitive ale elevilor, contribuie la dezvoltarea abilităților intelectuale și creative ale acestora, le permit copiilor să se afirme și să se realizeze în sfera intelectuală și creativă prin joc și ajută la compensarea lipsa de comunicare. ITI poate fi folosit nu numai în activități extracurriculare și extracurriculare, ci și în lecții (când se învață material nou, se repetă ceea ce a fost învățat, se monitorizează cunoștințele elevilor etc.)

Cele mai complexe și consumatoare de timp sunt jocurile de afaceri și jocurile de rol. Realizarea unor astfel de jocuri vă permite să atingeți următoarele obiective: să-i învățați pe elevi să evidențieze principalul lucru din conținutul materialului educațional, să-l prezinte într-o formă concisă; să dezvolte abilități de analiză a textului, gândire asociativă, judecată independentă, să promoveze autodeterminarea elevilor, să dezvolte abilitățile de comunicare, să le lărgească orizonturile, să repete și să generalizeze materialul studiat. În practica mea, folosesc în mod sistematic forme de joc de organizare a controlului cunoștințelor și observ în mod constant cum acest lucru crește interesul elevilor pentru materialul studiat și subiectul în ansamblu, cum elevii care au citit atât de puțin în ultimul timp încep brusc să răsfoiască cărți, cărți de referință și enciclopedii. Deci, la clasă, atunci când studiez subiecte legate de ecologie, de exemplu, pe tema „Surse naturale de hidrocarburi și prelucrarea lor”, folosesc jocuri de rol folosind grupuri de experți. Clasa este împărțită în două grupe: „specialiști” și „jurnalişti”. Primii selectează materialul și pregătesc un ajutor vizual. Cei doi pregătesc întrebări pe care ar trebui să le pună în timpul jocului.

Pentru a consolida materialele din clasele 8-9, folosesc jocuri didactice: „Cuburi chimice”, „Loto chimic”, „Tic-tac-toe”, „Găsește greșeala”, „Bătălie chimică”. De asemenea, desfășoară jocuri intelectuale și creative spectaculoase în activități extracurriculare: „KVN”, „Ce, unde, când”, „Ora stelelor”.

5. Utilizarea testelor în lecțiile de chimie

Utilizarea testelor în lecțiile de chimie ocupă, de asemenea, un loc proeminent în procesul de introducere a noilor tehnologii. Acest lucru face posibilă testarea în masă a cunoștințelor elevilor. Metodologia de testare este un mijloc universal de testare a cunoștințelor și abilităților. Testele sunt o formă economică, direcționată și individuală de control. Testarea sistematică a cunoștințelor sub formă de teste contribuie la o asimilare solidă a materiei academice, favorizează o atitudine conștientă față de învățare, formează acuratețe, muncă asiduă, dăruire, activează atenția și dezvoltă capacitatea de analiză. Controlul testelor asigură condiții egale de testare pentru toți elevii, adică crește obiectivitatea testării cunoștințelor. Această metodă aduce varietate activității academice și crește interesul pentru subiect. Final teste la clasele 8–10 o conduc sub forma unui test.

 creșterea capacității unitare a componentelor și ansamblurilor

Necesitatea creșterii capacității unitare a nodurilor este asociată cu o creștere a nevoii de produse și spațiu limitat pentru plasarea echipamentelor. Pe măsură ce capacitatea crește, costurile de capital și taxele de amortizare per unitate de produs finit sunt reduse. Numărul personalului de serviciu este redus, ceea ce duce la o reducere a fondului salariileși creșterea productivității muncii. O creștere a capacității unitare a nodurilor este cea mai tipică pentru producția continuă la scară largă. În cazul producției de produse farmaceutice și cosmetice, acesta nu este un factor determinant în majoritatea cazurilor.

 dezvoltarea de tehnologii prietenoase cu mediul care reduc sau elimină poluarea mediului din deșeurile de producție (crearea de tehnologii fără deșeuri)

Aceasta este o problemă foarte importantă, în special pentru industriile asociate cu transformările chimice ale substanțelor, în special în producția de substanțe biologic active și substanțe incluse în formele de eliberare finală. În același timp, în cazul producției directe de medicamente și produse cosmetice, problema deșeurilor nu este atât de importantă. Acest lucru se datorează faptului că, în esență, aceste industrii trebuie să fie fără deșeuri, iar generarea de deșeuri este posibilă doar dacă sunt încălcate reglementările tehnologice.

 Utilizarea schemelor tehnologice combinate

Această problemă este foarte importantă atunci când se organizează producția de produse la scară mică. Industriile la scară mică, în special industria sintezei organice fine, se caracterizează printr-o gamă foarte largă de produse. În același timp, o serie de produse pot fi produse folosind metode tehnologice similare pe același schema tehnologica. Același lucru se întâmplă și în cazul producției de produse farmaceutice și cosmetice, când forme de eliberare similare (tablete, creme, soluții) cu denumiri diferite pot fi produse folosind aceeași schemă tehnologică.

 Creșterea eficienței energetice a producției

În cazul producției de produse farmaceutice și cosmetice, această problemă nu este de mare importanță, deoarece în marea majoritate a cazurilor procesele au loc la temperatura camerei și nu au un efect termic ridicat.

Următoarea problemă importantă pe care trebuie să o luăm în considerare din punct de vedere al problemelor generale de organizare a producției sunt condițiile care influențează alegerea echipamentelor pentru procesul tehnologic chimic și modul de organizare a procesului.

1.2.3. Condiții care influențează alegerea proiectării echipamentelor pentru un proces tehnologic chimic

Calitatea produsului țintă este determinată de respectarea strictă a reglementărilor tehnologice și de alegerea competentă a echipamentelor de bază necesare producției. Prin echipament principal înțelegem echipamentul în care se desfășoară principalele etape tehnologice: reacții chimice, pregătirea componentelor de pornire, producerea produselor finale țintă etc. Restul echipamentelor necesare pentru asigurarea procesului tehnologic este auxiliar. Astfel, prima sarcină care trebuie rezolvată la organizarea producției este alegerea echipamentelor tehnologice. Această alegere este supusă unui număr de condiții, dintre care unele sunt enumerate mai jos

 Temperatura și efectul termic al procesului

Determinați alegerea lichidului de răcire și designul elementelor de suprafață de schimb de căldură.

 Presiune

Determină materialul dispozitivului și caracteristicile de proiectare ale echipamentului conform rezistenta mecanica.

 Mediul de proces

Determină alegerea materialului dispozitivului din punct de vedere al rezistenței la coroziune și al metodei de protecție împotriva coroziunii. În cazul producției de produse farmaceutice și cosmetice, alegerea materialului pentru aparat este determinată de cerințele privind calitatea produsului final, în special în ceea ce privește conținutul de impurități metalice și compuși organici.

 Starea fizică a substanțelor care reacţionează

Determină metoda de organizare a procesului (loc sau continuu), metoda de încărcare a componentelor inițiale și de descărcare a produselor finale și proiectarea dispozitivelor de amestecare.

 Cinetica procesului

Determină metoda de organizare a procesului și tipul de echipament.

 Metoda de organizare a procesului

Determină alegerea tipului de echipament.