Химияны оқытуда химиялық өндіріс түрлері туралы түсінік қалыптастыру

Үшінші бағыт- химия өнімдерін халық шаруашылығының басқа салаларында және тұрмыста кеңінен қолдану. Ең алдымен химия өнімдерін тұтынатын шаруашылықтың салалары өнім үлесінің кему реті бойынша келтіріледі: химия өнеркәсібі; машина жасау; жеңіл өнеркәсіп; ауыл шаруашылығы; түсті және қара металлургия; қүрылыс; транспорт; ағаш өңдеу өнеркәсібі; отын және энергетика; құрылыс материалдары; сауда; басқа да өнеркәсіптер. Қолданылатын өнімнің үлесі кесте түрінде пайызбен йеріледі. Бұдан біраз бұрынғы мәліметтерге қарағанда өнімнің 30 пайызға жуығын химия өнеркәсібінің өзі, 17,75 пайызын машина жасау өнеркәсібі тұтынады. Машина жасауда мырыш — полиэтиленмен, мыс – полихлорвинил   Екінші бағыт- шикізаттарды химиялық еңдеу әдістерін кеңінен қолдану. Нақтылы ұғым қалыптастыру үшін химиялық жұмыстарды өңдеудің басқа тәсілдерімен салыстырып, К.Маркстің «адамзат химиялық әдістер мен реакцияларды меңгерген сайын механикалық өңдеудің орнын химиялық өңдеу алмастырады» деген көрегендік сөздерін келтіруге болады. Мұның бұлжымас шындық екені нақтылы мысалдармен көрсетіледі. Бүрын ағаш пен тас көмір отын ретінде ғана пайдаланылса, қазір олар аса бағалы шикізаттар. Ағаштан этил спирті, алебастр, скипидар, ақуыз ашытқысы, фурфурол, көмір қышқылы, метил спирті, көмірден кокс, кокс газы, смола, аммиак, т.б. толып жатқан өнімдер алынады. Оның үстіне тас көмірді құрғақ айдау - қалдықсыз жұмыс істейтін ескі өндірістердің бірі. Кокс металлургияда тотықсыздандырғыш, кокс газы бағалы химиялық өнімдер аііу үшщ шикіза ретінде пайдаланылады. Бір кезде бұл газ қалдық заты есебінде түтінмен бірге кететін. Осыған орай мынадай бір оқиғаны оқушылар ұйып тыңдайды. Өткен ғасырдың аяғында Россияның кокс өндіретін зауытына шетелден бір бейтаныс кісі келеді. Тегін алыңыз дегенге көнбей, зауыт мүржасынан ауаға шығып жатқан түтінді сатып алады. Бұған зауыт басшылары да, есітушілер де қайран қалады. Тіпті осының өзі есінен адасқан біреу шығар деушілер де табылады. Көп ұзамай-ақ кокс пештерінің жанынан түтінді тосып алатын қондырғы салынады. Одан әлгі адам аммиак, фенол, бензол, нафталин және бірқатар басқа да бағалы өнімдер шығарып, пайдаға кенеледі. Келеке етушілер оның іскерлігіне таңданады. Ғылым мен өндіріс тарихынан келтірілген қызықты мысалдар оқушылардың көңіл-күйін көтеріп, ынтасын арттырады.

Химия өнімдерін мол тұтынатын келесі сала - жеңіл өнеркәсіп. Өсімдіктер мен жануарлардан алынатын мақта және жүн маталар, тері мен былғары химиялық жолмен өңделеді. Олардың орнын жасанды тері мен былгары және синтетикалық талшықтар басуда. Мұндағы назар аударатын басты мәселе - тоқыма өнеркәсібінің шикізаттары жақсартшьш, жұмсалатын еңбектің мөлшері азаюда. Мұны мақта, кендір, табиғи жібек және жүн жіптерінің, жасанды талшықтың, нитрон, вискоза, капрон жібегінің бір тоннасын өндіруге шығындалатын жұмыс сағатын салыстыру арқылы нақтылы цифрлармен көрсетуге болады.

Металдар кен орнынан химиялық әдіспен алынады, химия өнімдері бұл салада көптеп қолданылады. Мартен пештершде, конверторда, электр пештерінде оттегін пайдалану еңбек өнімділігін арттырып, алынатын металдың сапасын жақсартады. Жоғары температурада оттегін үрлеп, шойын қорытқанда еңбек өнімділігі 30 пайызға артады, кокс 40% аз жұмсалады, Мұндай мысалдарды мерзімді баспасөзден көптеп табуға болады, әсіресе жергілікті өндірістерге байланысты сандық мәліметтерді іздеп табудың және пайдаланудың маңызы зор.

Халық шаруашылығын химияландыруға байланысты оқу материалын өткенде мынадай әдістемелік тәсілдер қолданылады:

1. Жеке   тақырыптардың   мазмұнын   деректі   материалдармен байыту.   Химиялық  өндірістерді  және  металлургияны   оқытқанда олардың  қолы жеткен табыстарын кеңінен көрсету. Осы мақсат үшін Орталық    Санақ    бөлімінің    анықтама    мәліметтерін,    жергілікті өндірістің материалдарын пайдалану;

2. Жүйелі  түрде  жиналған  материалдардан  түсті  плакаттар, диаграммалар,     графиктер,     кестелер    әзірлеу,     оларды    тиімді пайдаланудың ұйымдастыру түрлерін және әдістерін іздестіру;

3. Оқушыларға     сабақтарда     жасайтын     хабарлама     және баяндамалар әзірлету, іс-әрекет  ойындарын ұйымдастыру. Ол үшін  ғылыми-көпшілік  әдебиеттерін,  мерзімді  баспасөз материалдарын толық пайдалану;

4.Халық шаруашылығын химияландыруға  арналған тақырыптық кештер өткізу, үйірме жұмыстарын ұйымдастыру, викториналар әзірлеу және қабырға  газеттерін шығару.

Химия өнімдерін молынан тұтынатын саланың тағы бірі - ауыл шаруашылығы. Орта мектептің химия курсында қарастырылатын ауыл шаруашылығын химияландырудың негізгі бағыттары: минералды тыңайтқыштар қолдану; топырақтың химиялық мелиорациясы, өсімдіктерді зиянкестеріден химиялық қорғау; өсу стимуляторларын қолдану; өсімдік және жануар өнімдерін химиялық өңдеу.

Аталып өткен бағыттардың ішіндегі ең негізгісі - минералды тыңайтқыштар қолдану. Орта мектепте минералды тыңайтқыштардың түрлері, құрамы, қасиеттері, алыну жолдары және маңызы арнайы тақырыпта қарастырылады. Оқушылар аммоний сульфатымен, аммоний нитраты, аммоний фосфаты, натрий нитраты, калий нитраты, калий хлориді, фосфорит ұны, жай және қос суперфосфатпен, преципитат тыңайтқыштарымен танысады. Олардың құрамындағы кенеулі элементтердің массалық үлесін есептеп табады, тыңайтқыщтарды ажыратып, тануға эксперимент есептерін шығарады.

Ең алдымен оқушылар тыңайтқыштардың ролімен танысады. Минералды тыңайтқыштардың және өсімдіктерді цорзау заттарыныц маңызын көрсету үшін селекция стансаларында, дамыған және дамып келе жатқан елдердегі егіс өнімдерін салыстыруга болады:

Ғалымдардың есептеулеріне қарағанда откен ғасырдың аяғында ауыл шаруашылығы өндірісінің деңгейін өнеркәсібі өркендеген елдердің дәрежесіне дейін жеткізу үшін минералды тыңайтқыштар өндіруді бес есе арттыру қажет болған. Кейбір есептеулерге қарағанда бір тонна тыңайтқыш астықтьщ әр гектарынан 20 ц, қант қызылшасынан 75-100 ц, мақтадан 8-10 ц қосымша түсім алуға мүмкіндік береді. Мұндай сандық мәліметтерді пайдаланғанда мұғалімнің олардың үздіксіз өзгеріп отыратынын ескергені жөн.

Минералды тыңайтқыштарды өндіру мәселесін қарастырғанда даму қарқынына, өлкелік жэне жергілікті материалдарға назар аударылады. Минералды тыңайтқыштарды қарастырғанда, оларды өндірудің біздің елімізде өсу қарқынын өнеркэсібі күшті дамыған елдермен салыстырып көрсету оқушыларда ұмытылмас эсер қалдырады. 1980 жылга дейін мииералды тыңайтқыштарды өндіру дүние жүзінде 7,7 есе, ал Одақта 18 есе өсіп, тыңайтқыштар өндірудің жалпы, көлемі жағынан дүние жүзінде бірінші орынға шыққан. Бұл саладағы Қазақстанның қосқан үлесін көрсету үшін «Қазақстанда минералды тыңайтқыштар өндірісінің дамуы» деген сабақ немесе химиялық кеш өткізген дұрыс.

Оқушылар минералды тыңайтқыштар алудың көлемін арттырумен бірге сапасын жақсарту жөніндегі міндеттермен таныстырылады. Оларға жататындар: 1) тыңайтқыштағы өсімдіктерге қажетті қоректік заттардың мөлшерін арттыру; 2) тыңайтқыштардың түрлсрін молайту, жай тыңайтқыштар орнына аралас тыңайтқыштар өндіру. Олардың құрамына кіретін қоректік элементтердің санын көбейту, микроэлементтермен және өсу стимуляторларымен толықтыру; 3) тыңайтқыштардың қасиеттерін, тасымалдану түрлерін жақсарту.

Минералды тыңайтқыштар қолдану топырақтың химиялық құрамын анықтаумен қатар жүзеге асады. Минералды тыңайтқыштарды себу алдында топырақтағы азот, фосфор, калий және басқа қоректік элементтердің мөлшері? топырақтың қышқылдық, сілтілік немесе бейтарап қасиеттері анықталады. Топырақтың химиялық құрамын жақсарту шаралары белгіленеді.

Ауыл шаруашылығын химияландыруда қолданылатын кең таралған химиялық өнімдер - пестицидтер. Мұнда мынадай мәселеге назар аударылады. Әр түрлі аурулардың және зиянкестердің әсерінен ауыл шаруашылығы өсімдіктерінің өнімі елеулі, дәлірек айтқанда, үштен бірі азаяды. Қазір екпе өсімдіктердің 30 мыңнан астам ауру тудырушылары белгілі. Олардың 25 мыңы саңырауқұлақтар, 600-і құрттар, 200-бактериялар, 300-ге жуығы вирустар. Бидай мен күріштің әрқайсысының 100-ден, жүгерінің 50-ден астам ауру тудырушылары бар. Өсімдіктерді жинағанға дейін турлі ауру салдарынан 10-15% шығынға ұшырайды. Ауру, зиянкес және арамшөп үшеуінің бірлесе әсер етуінен 25-40% мөлшеріне дейін өнім жоғалады. Бұған тасымалдау жэне сақтау кезіндегі шығындарды қосқанда 40-50 пайызға жетеді. Бұл айтылгандардан пестицидтерді, яғни ауру тудыратын зиянкестерді қүртатын, арамшөптердің өсуін тежейтін химиялық заттар қолдану қажеттігіне оқушылардың көздері жетеді.

Өсімдіктерді химиялық қорғау заттарының ішінде орта мектеп курсында оқылатындары: тотияйын, гексахлоран, ДДТ, париж жасылы, бордосс сүйығы.

Тағы бір көңіл аударатын мэселе химия мал шаруашылығы өнімдерін арттыруға зор ықпалын тигізуде. Қосымша азықтандыру үшін азықтық ашытқылар, дәрумендер, антибиотиктер, мочевина және микроэлементтер көптеп өндіріледі. Мүнай көмірсутектерінен алынатын ақуызды құрама жемнің эр тоннасы 3,5-5 т дән үнемдейді.

Химия зауыттарында алынатын заттардьщ бірі - малға семірту үшін берілетін мочевина немесе карбамид, химиялық формуласы -(NН2)2СО. Оны аммиактың туындысы ретінде қарастыруға болады. Күйіс қайыратын жануарлардың қарнында карбамид пен көмірсулардан ақуыз жасап шығаратын бактериялар болады. Көмірсулар сүрленген шөптерден немесе сабаннан, өсімдіктердің қалдықтарынан сіңіріледі.

Айналамыздағы табиғат .- біртұтас кешен. Ол жер қыртысындағы атмосфера, гидросфера, литосфера және биосферадан тұрады. Бұлардың үздіксіз зат алмасу процесі жүзеге асып, экологиялық тепе-теңдік орнайды. Осы тепе-теңдікке басқа толып жатқан әсерлермен бірге химиялық өндірістер және халық шаруашылығын химияландыру зор ықпалын тигізуде.

Биосфера - айналамыздағы табиғаттың тіршілік етушілер мекендейтін бөлігі. Оны біздің айналамыздағы ауадан, судан және топырақтан бөліп қарауға болмайды. Қазіргі кезде биосфераны табиғаттағы барлық ресурс-тардың жиынтыгы есебінде түсінеді. Ол ұзақ жылдар бойы қальштасқан эволюцияның нәтижесінде өзін-өзі тазартып, қалдықсыз қайтадан жаңарып отырады. Адамның жетегімен жұмыс істейтін технология мұндай дәрежеге көтеріле алмағаны, көптеген қалдықтар беретіні жоғарыда баяндалды. Осының салдарынан жер қойнауынан қазып алынған шикізаттарды өңдегенде топырақтың, ауаның және судың құрамы өзгереді. Экологиялық жүйеге өң беріп, тіршіліктің тынысы болып келген жердің жасыл жамылғысы да азайып келеді. Талай өсімдіктер жер бетінен жойылды, ал кейбіреулеріне жойылу қаупі төнуде. Олар Қызыл кітапқа тіркелді. Сондықтан болу керек, қазір табиғи байлықтарды толық пайдалану арқылы табиғатты қорғау мәселесі дүниежүзі халықтарын алаңдатып отырған ірі ортақ мәселеге айналды. Бұл аса маңызды мәселенің саяси-әлеуметтік, техника-экономикалық және экологиялық қырлары бар. Солардың ішінде химияға байланыстыларымен таныстыру - мұғалімнің борышы.

Химияны оқытудағы табиғатты қорғау жөніндегі материалдарды ауаны, суды, топырақты қорғау және қалдық заттарды неғұрльш толық пайдалану және залалсыздану деген төрт мәселенің төңірегіне топтастырған жөн.

Атмосфера және оны қорғауға байланысты ауаның тұрақтысы, ауыспалы және кездейсоқ құрамы жөнінде түсінік беріліп, өзгеру себептері ашылады. Табиғатта үздіксіз жүзеге асатын биохимиялық және химиялық процестердің эсерінен ауаның тұрақты құрамындағы азот, оттегі жэне көмірқышқыл газыиың мөлшері сақталып тұрады, экологиялық тепе-теңдік орнайды. Алайда өндірістік процестердің және транспорттьщ әсерінен бұл теңдік бұзылады. Кейбір есептеулерге қарағанда жылына 7 млрд отын жағылатын көрінеді, оған 20 млрд т оттегі жұмсалады. Бір әуе кемесі 8 сағат ұшқанда 50-70 т оттегін жұтады, мұның орнын толтыру үшін 25-50 мың га орман соншама уақыт оттегін бөлуі керек. Тағы бір мысал. Жеңіл машина біржарым мың шақырым жүргенде бір адамның жыл бойы тыныс алатын оттегін түтынады. Оттегін тұтынатын өндірістің және көліктің көбеюі ауада оның азаю қаупін тудырады. Қазір оттегінің биогендік түзілуінен гөрі 10-16% көп жұмсалатыны есептелген. Мұның өзі үлкен қалаларда оттегі тапшылығын тудырып, жасанды тыныс алуға мәжбүр етуде.

Отынды жағу және өзге өндірістік әрекеттердің нәтижесінде соңғы 100 жылдан астам уақыт ішінде ауаға 400 млрд т көміртегі (IV) оксиді барып, оның ауадағы қанықпасы 18 пайызға артқан. Жыл сайын ауаға 200 млн т көміртегі (II) оксиді (иіс газы), 50 млн т азот оксидтері (улы газдар) қосылады, Өнеркәсібі дамыған елдерде әр адамға шағып есептегенде жыл сайын атмосферага 150-200 кг тозаң, күл және өндірістің басқа қалдықтары түседі.

Көмірқышқыл газының ауадағы мөлшері 0,02-0,04%. Оның ауадағы үлесі екі есе артса «жылыжай эффектісі» деген құбылысты тудырып, жер бетіндегі температура орта есеппен 4°С-қа артады. Бұдан мәңгі мұздар, мұзтаулар еріп, ауа райының елеулі өзгеруі мүмкін. Айтылғандардан ауаға түсетін көмірқышқыл газының мөлшерін азайту мэселесі туады. Москваның мұнай өңдейтін зауытының мамандары ауаға жіберілетін көмірқышқыл газынан құрғақ мұз (қатты күйіндегі көміртегі (IV) оксиді осылай аталады) өндіреді. Құрғақ мұздың тез бұзылатын азық-түлікті тасымалдау үшін қолданылатыны оқушыларға белгілі.

СО - көміртегі (II) оксиді, иіс газы, жану өнімдерінің бірі. Тұрмыста, өнеркәсіпте және көлікте әр түрлі отындар шала жанғанда түзіледі. Автомобиль двигательдерінің цилиндрлерінде сұйық отын жанғанда түзілетін көміртегі (II) оксидінің мөлшері 10 пайызға жетуі мүмкін. Халықаралық статистиканың мәліметтері бойынша 150 миллион машина бір сағаттың ішінде 60000 т көміртегі оксидін бөліп шығарады. Бұл - өте улы газ. Ауада 1% иіс газы (СО) болса, адам қолма-қол, ал оның үлесі 0,1% болғанда 30-60 минутта өледі. Иіс газының ауадағы шектік концентрациясы (ШК) - 0,002. Иіс газының физиологиялық әсері гемоглобиндегі оттегінің орнын басады. Гемоглобин көміртегі (II) оксидін оттегіне қарағанда 200-300 есе тез қосып алып, карбоксигемоглобин түзеді. Иіс газы жүрек, қолқа тамырға, жүйке жүйесіне әсер етеді. Басты айналдырып, қүстырады. Машиналардан бөлінетін иіс газы қала тұрғындарының денсаулығы үшін аса зиянды қалдықтың біріне айналуда. Сондықтан машина двигательдерінен бөлінетін газдарға бақылау қойылды, ол елімізде бірінші рет Алматыда жүзеге асырылды.