участие обучающихся в научно-исследовательских конференциях

                   Химия XXI века  

Авторы проекта ученицы  9»М»

класса МАОУ ДСОШ №4:

Аверина Анастасия, Дунаева Дарья

Руководитель проекта

 учитель химии Шкуратова М.Н.

                          Химия XXI века

Экология одна из главных проблем современности. Человек пытается бороться с загрязнением, образуются целые отряды «зелёных», но их усилий не всегда бывает достаточно. А мы, обычные жители, порой не замечаем то, как сильно страдает природа от человеческих рук. Наверняка существуют какие-то способы борьбы с этой проблемой! Человек уже столько умеет, столько знает. Мы решили разобраться во всём. Наш главный вопрос: на современном этапе придумали какие-то суперсредства? И если придумали, когда их начнут широко использовать? Ну, обо всём по-порядку.

Целью проекта является обозрение современных открытий в области химии, выявление наиболее значимых и нужных для улучшения экологии; обозрение проблем экологии на современном этапе развития.

Задачи: Узнать о достижениях современных учёных, о применении химии в повседневной жизни, выявить современные способы борьбы с загрязнением окружающей среды.

Гипотеза: Химия постоянно развивается. Множество законов и химических элементов уже известны, но до сих пор совершаются открытия в этой области. Химия широко применяема в современном мире не только в теории, но и на практике. Достижения современных химиков помогут решить одну из глобальных проблем – экологическую. Так ли это?

Структура работы: проект состоит из введения, двух глав, заключения и приложения, в виде презентации.

Во введении ставятся цели, задачи проекта; изложена структура работы.

В первой главе рассказывается об экологической обстановке, о причинах загрязнения.

Во второй главе рассказывается о новых экологически чистых материалах.

В заключении подводится итог проекта.

 Первая глава.

 Для начала предлагаем выявить основные факторы загрязнения окружающей среды.

Комплекс разнообразных воздействий человеческого общества на биосферу, приводящих к увеличению уровня содержания вредных веществ в биосфере, появлению новых химических  соединений, частиц и чужеродных предметов, чрезмерному повышению температуры (тепловое загрязнение окружающей среды), шума (шумовое загрязнение окружающей среды), радиоактивности (радиоактивное загрязнение окружающей среды) и т. д. ; угрожает здоровью человека и состоянию окружающей среды, ограничивает возможности дальнейшего развития человеческого общества. Практически все стороны современной деятельности человека влекут те или иные формы загрязнения окружающей среды. Исходные причины— стихийный рост промышленности, энергетики, транспорта, широкая химизация хозяйства и быта, быстрый рост народонаселения и урбанизация планеты. Ежегодно из недр Земли извлекается более 100 млрд т различных пород, сжигается около млрд т условного топлива, выбрасывается в атмосферу около 20 млрд т СО2, 300 млн т СО, 50 млн т NO2, 150 млн т SO2, 4—5 млн т H2S и других вредных газов, более 400 млн т частиц золы, сажи, пыли; сбрасывается в гидросферу ок 600 млрд т промышленных и бытовых стоков, около 10 млн т нефти и нефтепродуктов; на разбавление сточных вод расходуется 40% объёма мировых ресурсов устойчивого речного стока; вносится в почву около 100 млн т минеральных удобрений В биосферу поступает около 50% извлечённых из недр металлов, 30% химического сырья, до 67% тепла, вырабатываемого теплоэлектростанциями Ежегодно создаются сотни тыс т невстречавшихся ранее в биосфере химических соединений (ксенобиотиков и др.), многие из которых не поддаются биологическому и физическому разрушению. Масштабы загрязнения окружающей среды столь велики, что естественные процессы метаболизма и разбавляющая способность атмосферы и гидросферы не в состоянии нейтрализовать вредное влияние хозяйственной деятельности человека Накопление стойких загрязняющих веществ, которые почти не разрушаются в природе (некоторые пестициды, полихлорбифенилы и др.), а также веществ, имеющих естественные механизмы разложения или усвоения (удобрения, тяжёлые металлы и др.), в количествах, превышающих способность биосферы к их переработке, нарушает сложившиеся в ходе длительной эволюции природные системы и связи в биосфере, подрывает способность природных комплексов к саморегуляции. Экологические нарушения проявляются в сокращении численности и видового разнообразия растений и животных, в снижении продуктивности лесов и сельскохозяйственных угодий, деградации экосистем. Введение в круговорот веществ биосферы млн т хлорорганических соединений, в том числе пестицидов, приводит к тому, что, с одной стороны, сокращается численность видов животных (особенно рыб и птиц), а с другой — происходит неконтролируемое размножение организмов, легко вырабатывающих устойчивые формы (некоторые насекомые, микроорганизмы) Загрязнение таких жизненно важных для человека природных ресурсов, как атмосферный воздух, пресная вода, плодородная почва, запасы которых на планете ограничены, приобретает глобальный характер. Использование древесины и ископаемого топлива (уголь, нефть) как источника энергии является основной причиной загрязнения атмосферы вредными газами (СО2, S02, NO2 и др.) и пылью. Глобальный характер загрязнения атмосферы находит выражение в её общей запылённости, в увеличении концентрации СО2 в воздухе (ежегодный прирост на 0,2% ) и других загрязняющих веществ, что может привести к нарушению озонового экрана, изменению климата Земли. При сжигании топлива, в т ч бензина, в биогеохимические циклы включаются не только дополнительные массы углерода, соединений серы, азота, но и большие количества таких загрязняющих биосферу элементов, как ртуть, свинец, мышьяк и др. Вовлечение в промышленность и сельскохозяйственное производство тяжёлых металлов значительно превосходит те количества, которые находились в биосферном круговороте за всю предшествующую историю человечества. Соединение окислов азота и серы с водой приводит к выпадению кислотных дождей, изменяющих среду и приводящих к гибели живые организмы.  Загрязнение континентальных и океанических вод углеводородами, возникающими в результате факторов, связанных с добычей и транспортировкой нефти и нефтепродуктов, является одним из основных видов загрязнения гидросферы. Поступление в водоёмы сельскохозяйственных промышленных и бытовых стоков стимулирует процессы эвтрофирования, приводящие к ухудшению качества воды (прежде всего дефициту О2 в ней), исчезновению рыб. Антропогенному эв-трофированию подвергаются большинство озёр и водохранилищ, замкнутые и полузамкнутые моря (Балтийское, Средиземное и др.) Серьёзную опасность для водных биоценозов представляет также тепловое загрязнение (большинство организмов океанических и континенентальных вод могут переносить лишь небольшие колебания температуры), возникающее вследствие сброса тёплых вод в реки и водоёмы. Весь Мировой океан стал объектом антропогенного воздействия. Одна из крупных проблем— радиоактивное загрязнение окружающей среды в результате ядерных испытаний, накопления радиоактивных отходов, а также при авариях на атомных предприятиях.  Глобальное радиоактивное загрязнение составляло к середине 70-х гг более 5,5-1011 Бк (беккерелей) в результате ядерных взрывов и более 1,9-1011 Бк вследствие поступления в Мировой океан радиоактивных отходов. Наиболее загрязнены районы умеренных широт, особенно в Северном полушарии. Заключение в Москве в 1963 Договора о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космосе и под водой способствовало уменьшению радиоактивного загрязнения. Вместе с тем возрастающая роль ядерной энергетики ставит новые проблемы защиты от радиоактивного загрязнения , перед обществом стоит актуальная проблема разработки методов и способов сознательного регулирования обмена веществом и энергией между человечеством и биосферой, включения человеческой деятельности в биогеохимические циклы с учётом важнейших закономерностей развития биосферы.

Рассмотрим экологическую обстановку Москвы. В этом нам поможет карта.

Думаю, что заявление о том, что наибольшее загрязнение находится в центре столицы, никого не удивит. Центр – он и есть центр.

Вторая глава

Исходя из сказанного в первой главе, в загрязнении окружающей среды большую роль сыграло топливо. Без топлива человечеству на данном этапе развития никак не обойтись. Всё основано на нём – и транспортная система, и энергетическая промышленность… Но мало кто из производителей задумывается о том, что неэкологичное топливо не только приносит прибыль, но и загрязняет окружающую среду.

Давайте подробно разберёмся в истории происхождения топлива современных достижениях учёных в этой области.

История топлива

История развития бензина

   Первые технологические манипуляции с нефтью проводили на Ухтинском (Россия) нефтяном промысле в 1745 г. Именно там был построен первый завод по очистке нефти. Он был очень прост: в печь ставили котел с трубкой, которая через бочку с водой вела в пустую бочку. Бочка с водой играла роль холодильника. Очищенную нефть использовали преимущественно в бытовых целях. В то время многие помещения освещались лампадами, в которые наливалась смесь очищенной нефти с растительным маслом.

А вот  бензин официально первым получил английский физик Майкл Фарадей. Из всех соединений углерода и водорода в 1825 году он выделил  одно, способное быстро загораться. А так как он синтезировал его из нефти, добытой где-то в Малой Азии, то и назвал его арабским словом. Бензин – благовонное вещество. Так переводится слово с арабского.

В 1891 году русский инженер Шухов изобрел  крекинг (от англ. cracking – расщепление). Это процесс разложения углеводородов нефти на более летучие вещества. Благодаря крекингу значительно увеличивается выход бензина из нефти.

Бензин  в качестве горючего был использован  только в конце XIX века, когда господин Даймлер усовершенствовал двигатель внутреннего сгорания и сделал его движущей силой на автомобилях.

 История развития дизельного топлива

   Альтернативой и конкурентом бензину было дизельное топливо – в современном обиходе "дизель". Понятие "дизель" в наше время стало нарицательным, и у большинства людей вызывает ассоциации с топливом, а ведь понятие "дизельное топливо" произошло от названия двигателя, а двигатель этот назван по имени немецкого инженера Рудольфа Дизеля. Причем дизель по сути своей не имел никакого отношения к дизельному топливу. По замыслу изобретателя, конструкция должна была работать на дешевой угольной пыли. Однако эксперименты показали невозможность использования её в качестве горючего по причине проблемной подачи в цилиндры. Тогда было решено попробовать вместо неё тяжёлые фракции нефти типа керосина и мазута.

    Принцип же работы дизельного двигателя был следующим: в цилиндры засасывалось топливо, и под давлением сжималось до такой степени, что происходило самовозгорание. Идея была поистине революционной, и была оформлена как патент в 1893 году, но ещё пять лет ушло на конструирование работоспособного мотора. Он был очень далек от современного дизельного мотора.

 История развития газообразных топлив

   В 30-е годы ХIX века был создан двигатель, работающий на газо-воздушной смеси. Однако с изобретением автомобиля предпочтение было отдано бензину. О газе вспомнили лишь в 30-е годы прошлого века. Сначала были газогенераторные двигатели, топливом для которых выступали древесные чурки.

   Их сжигали в специальных емкостях, именуемых газогенераторами, при недостатке кислорода – в результате образовывалось большое количество недоокисленных продуктов, которые с успехом могли гореть в цилиндрах двигателя. Газогенераторные установки были довольно громоздкими и тяжелыми. Их масса колебалась от 400 до 600 кг. Розжиг газогенератора занимал 10-14 минут, расход древесных чурок равнялся около 53 кг/100 км пути, а запас хода – 60-70 км. Поэтому немедленно развернулись работы над газобаллонными автомобилями. Первым в этом деле выступил Советский Союз.

А теперь рассмотрим современные достижения учёных в изобретении новых топлив. Возможно, их внедрение поможет улучшению экологической обстановке в мире.

Водородное топливо

А теперь рассмотрим новейшие изобретения, которые ещё даже не вошли в нашу жизнь. Вместо громоздких газовых баллонов и привычных батареек - элементы питания, созданные с использованием нанотехнологий. Что стоит за этим термином, ставшим сверхпопулярным, продемонстрировали ученые из Института физической химии и электрохимии. Вместо выхлопных газов автомобилей - чистая вода. И это уже не фантастика, а всего лишь вопрос времени, говорят ученые. Экспериментальные машины с двигателями на водородном топливе уже не один год ездят по улицам. Но в серийное производство такие чудеса техники запускать нерентабельно. Газовые баллоны с водородом довольно громоздки и опасны - в случае повреждения могут взорваться. Но учёные нашли способ решить эту проблему. В зависимости от размеров топливного элемента будет меняться и количество энергии. Её хватит даже для самого мощного авто. Сейчас процессы образования водорода ученые тестируют в лаборатории.

С ними соглашаются - государство выделяет на развитие этой области немалые деньги, а крупные компании уже заключают контракты с учеными на перспективные разработки.

Фруктовое топливо

Американские ученые утверждают, что из сахара, который содержится в фруктах, можно получать новый вид топлива. Открытие было сделано командой специалистов из Университета Висконсина в Мэдисоне. Топливо из фруктозы, названное диметилфураном, способно хранить на 40% больше энергии, чем этанол. Кроме того, оно менее летучее и не так быстро испаряется. Как отмечают изобретатели, фруктозу можно получать напрямую из фруктов и растений или же добывать ее из глюкозы. Теперь ученым предстоит провести ряд исследований, чтобы выяснить, как новое топливо влияет на окружающую среду. Одновременно с открытием американских специалистов британские ученые заявили, что существующие сегодня технологии позволяют производить биологическое топливо не только из пальмового масла, но и из ряда других материалов, включая древесину, сорняки и даже пластиковые пакеты. Возможно, химикаты, созданные на основе растений, будут использоваться в химической индустрии, а самолеты будут заправляться биодизелем. Но сейчас основным препятствием является дороговизна процесса выработки биотоплива. Так, строительство новых производственных мощностей обойдется в десять раз дороже, чем понадобилось на возведение существующих предприятий по получению биологического топлива.

Новые материалы

 Как выяснилось, в загрязнении окружающей среды виновато не только топливо, но и сырьё, используемое на предприятиях. Разберём достижения современных учёных в этой области.

Съедобный пластик

Последняя разработка красноярских ученых еще не вышла из лаборатории, но, по некоторым прогнозам, через полвека экологи смогут вычеркнуть из «черного списка» популярный упаковочный материал.

По словам специалистов, пластик вполне съедобен. Он быстро разлагается на безопасные для человека и окружающей среды вещества. Изобретение красноярских ученых может решить проблему длительного - более 300 лет разложения пластика в природе. Так называемый «биопластатан» выращивают в лаборатории Института биофизики.

Синтезируемый материал имеет лучшие свойства: прочность, легкость и термоплавкость. И при этом, по словам исследователей, вещество лишено главного недостатка неорганического пластика: в отличие от них, биополимеры быстро разрушаются. Красноярские биофизики научились выращивать биопластатан из глюкозы, газа, бурого угля и бытовых отходов. Бактериям создают специальные условия для синтеза вещества, похожего по своим свойства на обычный пластик. Урожай снимают раз в сутки. С 5 литров специального раствора получается 100 граммов материала. Возможности новинки практически безграничны. Продукты, завернутые в биополимерную пленку, хранятся дольше. Кроме того, бутерброды можно есть, не снимая упаковку. Пленка хоть и безвкусная, но вполне съедобная. По словам исследователей, биополимеры имеют большое будущее в области медицины. С помощью этого материала можно восстанавливать костную ткань, делать сосуды и хирургическую нить.

Пока получаемый в лабораторных условиях биополимер раз в 5 дороже искусственных пластиков, и это отпугивает предпринимателей. По этой причине опытная линия по производству биопластатана в Краноярске простаивает. Но ученые надеются, что их изобретения рано или поздно оценят по достоинству. Сейчас биотехнология бурно развивается во всем мире. Специалисты говорят, через 50 лет биологический пластик полностью заменит искусственный.

Аморфная сталь

Ученые из Окриджской лаборатории изобрели новый, необычный тип стали, более похожий на стекло, чем на металл. Этот материал необычно прочен, а его разработчики надеются использовать его для создания медицинских имплантатов или более легких самолетов. В обычных металлах атомы расположены в определенном, кристаллическом порядке, в аморфных твердых веществах, например, стекле, атомы размещаются хаотично; здесь они напоминают атомы в жидкости, за исключением того, что более или менее зафиксированы на месте. Металлы с такой хаотичной структурой, как правило, тверже и прочнее своих кристаллических собратьев, поэтому они очень привлекательны для инженеров. Однако, как правило, аморфные металлы очень дороги. Аморфная версия стали сделанна на основе железа. Аморфную сталь изготавливали и раньше, но только в маленьких количествах. Сталь состоит в основном из железа с небольшим количеством углерода, но в большинство производимой стали добавляются также маленькие количества других элементов, например, хрома, содержащегося в нержавеющей стали. Исследователи получили смесь железа с хромом, марганцем, молибденом, углеродом, бором. У аморфной стали есть и еще одно привлекательное свойство - она притягивается к магниту только при очень низких температурах. Ученые ожидают, что такой немагнитящейся сталью заинтересуются военные.

Минерал, поглощающий радиацию

 В Хибинских горах ученые Российской академии наук нашли ранее не известный минерал, поглощающий радиацию. На сегодняшний день этот минерал еще не зарегистрирован, соответствующего ему элемента нет и в таблице Менделеева. По предварительным данным, он обладает свойством захватывать радиоактивные элементы. По мнению ученого, новый минерал может помочь утилизировать радиоактивные отходы от атомных подводных лодок. Единственный минус открытого минерала - он нестабилен, легко вступает в химическую реакцию с радиоактивными веществами. После соединения получается нерадиоактивная порода, которая не представляет вреда для человека и может храниться сколько угодно.

Как выяснили исследователи, один килограмм открытого недавно минерала может нейтрализовать более полукилограмма какого-нибудь радиоактивного вещества или, например, ядерных отходов, которые образуются в отработавших ядерных реакторах. Свойства находки еще окончательно не описаны.

Титан

Стойкий к большинству агрессивных сред, выдерживающий холод и высокие температуры, прочный и легкий титан лишь XX в. оправдал свое легендарное название. Среди металлов с занимает особое место. Ученые называют его «металлом будущего», «металлом космического века». В конструкциях современных самолетов и вертолетов, ракет, космических кораблей и сверхмощных, двигателей, подводных лодок и быстроходных судов — вот где широко применяют сейчас титан. А кроме того, титан незаменим в химическом машиностроении, в электронике, радиотехнике, медицине, металлургии и других областях.

Открытию титана скоро исполнится 200 лет. История титана связана не только с немецким химиком Клапротом, но и с англичанином Мак-Грегором. Для Уильяма Мак-Грегора химия не была профессией, однако в свободное время он с азартом занимался изучением свойств попадавшихся ему минералов. Исследуя необычный песок черного цвета, Мак-Грегору удалось выделить соединение неизвестного науке металла. По совету друзей-химиков в 1791 г. он опубликовал статью об этом.

Сообщения об открытиях новых элементов встречались в научной литературе конца XVIII— начале XIX в. достаточно часто. Каждый химик того времени стремился за свою жизнь сделать хотя бы одно такое открытие. Мартин Генрих Клапрот (1743—1817) вошел в историю науки за открытие сразу четырех новых металлов. Кроме того, три других металла были впервые детально исследованы им. Завидная удача объяснялась надежностью химических анализов Клапрота. Многие приемы и методы количественных химических анализов, применяемые до сих пор, были впервые использованы Клапротом.

В 1795 г. Клапрот исследовал красные пески, привезенные из Венгрии, и обнаружил в них оксид неизвестного металла, названного им «титаном». Клапрот был знаком со статьей Мак-Грегора и поэтому считал необходимым изучить черный песок английского Корнуэлла. Через два года он доказал, что Мак-Грегор нашел в черных корнуэлльских песках соединения оксидов того же титана. Так у титана оказалось два первооткрывателя.

Со времени открытия титана многие исследователи пытались получить его в чистом виде из его минералов. Но лишь в 1825 г. И. Берцелиусу удается выделить металлический титан при восстановлении натрием фтортитаната калия K2TiF6. Однако этот металл был все же чрезвычайно загрязнен примесями.

Химики XIX в. считали титан чрезвычайно редким и поэтому абсолютно непригодным для использования металлом. Таким его называет и Д. И. Менделеев в последнем прижизненном издании «Основ химии» (1906). Однако XX в. перевернул это представление.

В первой половине нашего столетия научные поиски в геологии и геохимии показали, что титан не такой уж редкий металлл. Были открыты многие минералы, в которых содержался титан, а запасы этих минералов исчислялись сотнями тысяч тонн. Примечательно, что сейчас ученые ставят титан на девятое место по распространенности в земной коре (после О, Si, Аl, Fe, Ca, Na, Мg, К). Массовая доля титана в земной коре составляет 0,6%- если посчитать суммарное содержание марганца, хрома, пинка, меди, ванадия, циркония, вольфрама, кобальта и молибдена то оно будет в 3 раза меньше, чем содержание титана. Крупные месторождения титановых руд имеются в СССР, США, Норвегии, на юге Африки. Очень удобны для добычи открытые россыпи песков в Австралии, Индии, Бразилии. Содержание оксида титана TiO2 в рудах составляет от 0,5 до 35%.

Титан содержится и в органической природе: в зернах, плодах, стеблях растений, в тканях животных, даже в молоке и в куриных яйцах. Только, конечно, там его количество исчисляется миллиграммами. Так в человеческом организме около 20 мг титана; причем врачами установлено, что титан абсолютно безвреден для людей. Вот каким распространенным оказался редкий титан!

Положительное взаимодействие природы и науки

Наука не стоит на месте – она постоянно развивается. Как ни странно, природа, словно забывая нанесённые человечеством обиды, помогает человеку во многих технологиях. Ниже приведёт подобный пример взаимодействия природы и науки.

Микробы на службе нанотехнологии

    Мы прочитали много интересных статей из самых разных журналов. Нас заинтересовало одно сообщение. Оно состояло в том, что провелись удачные эксперименты по извлечению золота из почв с помощью растений. Почвы пропитывали химическим составом, который растворял золото, а растения, в частности один из видов горчицы, «питались» раствором и накапливали драгоценный металл. Зала после сжигания урожая содержала золото в концентрации, достаточной для последующего рентабельного извлечения. Недавно в научных журналах были опубликованы результаты новых, ещё более захватывающих воображение экспериментов в этом направлении, причём потенциальная область применения результатов экспериментов – нанотехнология.

Если любое твёрдое вещество измельчить до нанометровых размеров, его свойства станут сильно отличаться от свойств более крупных частиц. Золоту, например, обычно присущ характерный жёлтый цвет. Однако в коллоидном растворе золотые частицы размером чуть больше 30 – 40нм имеют пурпурный или синий, размером 10 – 20 нм – рубиновый, менее 10 нм – ярко – оранжевый цвет.

Ещё древние римляне, добавляя золото к шихте из песка и залы, получали стекло, своим красным цветом обязанное наночастицам золота. Позднее был разработан рецепт Кассиева пурпура, получаемого восстановлением трихлорида золота дихлоридом олова. Стекла красного и жёлтого цвета в витражах средневековых церквей так же содержат золото или серебро в коллоидном, ультрадисперсном состоянии. Розовые эмали получают с использование коллоидного золота.

А первым, кто связал изменение цвета стекол с размером частиц вводимого золота, стал в 1847 году М. Фарадей. В Лондонском музее Королевского института и сегодня можно увидеть коллоидные растворы золота, полученные самим Фарадеем более полутора веков назад. Стекло, содержащее коллоидные частицы золота, выпускается и сегодня; у нас его называют рубиновым, в англоязычных странах известны два сорта: рубиновое и, если перевести буквально, клюковное.

Интерес к особому состоянию вещества в области размеров частиц от 1 до 100 нм особенно вырос в последние 10 -15 лет в связи с развитием нанотехнологии, при этом золото не стало исключением.

Способность наночастиц любого металла к образованию химических связей настолько велика, что эти частицы устойчивы лишь в глубоком вакууме или при образовании на них какого-либо покрытия. Без такой защиты они взаимодействуют друг с другом, укрупняются и теряют уникальные черты.  

В то же время необычные свойства наночастиц, в том числе и наночастиц золота, словно «просятся» для использования на практике. Химическая инертность, высокая теплопроводность и электропроводность привлекают к нему пристальное внимание специалистов по наноэлектронике. Так, в Окриджской национальной лаборатории с помощью золотых наночастиц предполагается создать нанокомпьютер, напоминающий нейронную сеть мозга. Золото используют в виде квантовых точек – островков из небольшого числа атомов на поверхности подложки. Подложкой служит специально созданная молекула ДНК длиной 70 нм, к которой на расстояниях 3,5 нм друг от друга химически привиты наночастицы золота диаметром 1,5 нм. Группе учёных из университета Рейса удалось создать молекулярный модуль электронной памяти, размером несколько микрон. Его основой служат наночастицы золота на подложке из частично окисленного кремния.

Разрабатывается новый метод лечения опухолевых заболеваний путём прививки цитотаксинов – ядов, разрушающий клеточные мембраны – к наночастицам золота диаметром около 25нм и доставки этих частиц по кровеносным сосудам непосредственно к больному органу, без отравления всего организма.

Надо сказать, что применение золота в медицине началось далеко не сегодня.

Если области применения наночастиц золота столь традиционны и постоянно возрастают, значит, существуют и современные методы получения этих частиц. Правда, в относительно больших количествах наночастицы стали выделять только в последние 10 лет. Разумеется, разработаны и приёмы их стабилизации. Например, специалисты из университета города Мельбурна создали технологию покрытия золотых наночастиц тончайшими оболочками из кварцевого стекла. При этом наблюдалось своеобразная игра цвета: оболочки разной толщины позволяли сближать частицы при уплотнении на разные расстояния, и красный цвет менялся на малиновый, фиолетовый, бирюзовый, голубой или синий.

Существующие сегодня методы получения наночастиц золота весьма недешевы, что сдерживает широкое применение «золотой» нанотехнологии. Здесь – то, вероятно, и могли бы прийти на выручку новые разработки ботаников, биологов и биохимиков

Сенсацией 2002 года стало обнаружение учёными из Мексики и США наночастиц золота диаметром 2 – 20нм в люцерне, которую обычно выращивают на корм скоту, а в ходе исследований «питали» раствором солей золота. Первое сообщение об этом появилось в журнале «Nano Letters»: «Потрясающе удивительным было то, - заявил один из участников этого исследования, - что металл вовсе не был равномерно распределён в растении, чего мы ожидали, а осаждался в виде кластеров и наночастиц, напоминая квантовые точки электронных приборов. Наш первоначальный проект по очистке загрязненных территорий от металлов превратился в исследование по нанотехнологии.» По его словам, извлечение золота из растений не представляет трудностей: «Надо всего лишь растворить органическую массу». А регулирование кислотности питающих растворов позволяет управлять формой наночастиц. Таким путём полусчаются гораздо боле дешевые наночастицы.

Наночастицы золота образуются в некоторых видах микроскопических грибов, Клетки грибов при насыщении частицами меняли свой цвет с золотисто-жёлтого на фиолетовый. Грибы позволяют получать наночастицы экологически совершенно безвредным способом. Листья герани, выдержанные в растворе, содержат сферические, стержнеобразные и пирамидальные золотые наночастицы размером около 10нм.

Наконец, запросы нанотехнологии можно удовлетворять с помощью микрооганизмов. Учёный собирали с листьев фигового дерева микроорганизмы, которые принадлежат к актиномицетам – бактериям, участвующим в разложении органических веществ растительного происхождения, - и поместили их в раствор солей золота. Эти кокки действовали как химический восстановитель, превращая внутри своих клеток ионы золота в наночастицы металла диаметром от 5 до 15нм, причём большая часть образований имела диаметр от 9 до 12 нм. Такой узкий диапазон размеров ранее биологическим методом получать не удавалось. Важно и то, что, создавая собственные «золотые запасы», бактерии чувствовали себя нормально и продолжали размножаться.

Таким же путем, используя бактерии, можно получать и наночастицы серебра, а также наночастицы сплавов золота и серебра.

На данный момент нанотехнологий достаточно много. Учёные для удобства придумали критерий выделения нанопродукции.

В настоящее время пока не приняты ни конвенциональное определение нанотехнологий, ни международные стандарты, позволяющие однозначно идентифицировать нанотехнологическую продукцию. Проблема состоит в том, что нанотехнологии представляют собой сложную междисциплинарную область, расширяющуюся по мере своего развития, а наноиндустрия не является отраслью экономики в общепринятом понимании – она охватывает различные виды экономической деятельности и типы продукции.

Группа российских экспертов подготовила предложения по выработке критериев отнесения продукции к категории «продукция наноиндустрии».

Были определены четыре группы нанотехнологической продукции:

1. Первичная нанотехнологическая продукция;

2. Продукты, содержащие нанокомпоненты;

3. Продукты и услуги, произведенные с использованием нанотехнологий;

4. Специализированное оборудование для нанотехнологий.

Для отнесения продукции к категории «продукция наноиндустрии» были определены следующие критерии.

Группа 1. Первичная нанотехнологическая продукция (нанообъекты, наносистемы и особо чистые вещества).

К этой группе относится продукция, используемая как сырье для получения продукции групп 2 и 3 и имеющая размер основных элементов хотя бы в одном измерении 1–100 нм, что определяет функциональные свойства и (или) потребительские характеристики продукции.

К группе 1 прежде всего относятся наноматериалы (нанотрубки и нанопроволоки, нанопорошки металлов; нанопленки; объемные наноструктурированные наноматериалы – гели, эмульсии, нанокерамика, наногетерогенные полимеры; катализаторы на носителях и т.д.) и наноустройства (мембраны, имеющие наноразмерный диаметр пропускных каналов, одноэлектронные транзисторы и т.д.). К этой же группе относятся элементы электронной базы устройств, имеющие наноразмерные масштабы: спинтронные устройства на основе магнитных и немагнитных гетероструктур, устройства на основе сверхпроводящих наноструктур, одноэлектронные квантовые устройства и т.д.

Группа 2. Продукты, содержащие нанокомпоненты.

К этой группе относится продукция, содержащая искусственно созданные нанокомпоненты (группа 1), которые придают продукции новые технические свойства или существенно улучшают их потребительские характеристики.

К продукции группы 2 относятся сверхъяркие светодиоды, элементы солнечных батарей с повышенным КПД на основе наноэлементов, подшипники с упрочняющими наноструктурированными покрытиями, металлорежущий инструмент с наноалмазным покрытием, хирургические инструменты с антибактериальным покрытием, фармацевтические препараты с активными наночастицами (в частности, используемые при адресной доставке лекарственного вещества) и т.д.

Группа 3. Продукты (не содержащие нанокомпонентов) и услуги, произведенные с использованием нанотехнологий.

К этой группе относятся продукты, не содержащие нанокомпонентов, и услуги, при производстве которых используются нанотехнологические процессы, обеспечивающие продуктам или услугам новые технические характеристики или улучшающие их потребительские свойства.

К продукции группы 3 относятся жидкие или газообразные вещества, полученные с использованием наномембранных фильтров; высокооктановый бензин, при производстве которого были использованы нанокатализаторы и т.д.

В эту группу также входят услуги, производимые с использованием нанотехнологий, например услуги по медицинской диагностике с использованием интроскопических исследований/визуализации с применением наноматериалов и наноструктур.

Группа 4. Специализированное оборудование для нанотехнологий.

К этой группе относится:

- оборудование, предназначенное для измерений и контроля характеристик нанообъектов и наносистем;

-  оборудование, предназначенное для производства и переработки первичных нанопродуктов и продуктов, содержащих нанокомпоненты;

- оборудование, предназначенное для производства продукции, не содержащей нанокомпоненты, с использованием нанотехнологий.

Предлагаемая классификация позволяет количественно оценивать результат усилий государства по развитию наноиндустрии.

Социологический опрос

 Мы задали жителям нашего города вопрос: «Как вы относитесь к новейшим открытиям в области химии ( в том числе к таким, как минерал, поглощающий радиацию или съедобный пластик) и как вы думаете, возможно ли их широкое применение в России?

Их ответы мы представим в виде диаграммы:

Заключение.

Химия постоянно развивается, совершенствуется. Некоторые современные открытия ещё не вошли в повседневную жизнь, но активно дорабатываются. Учёные считают, что все сегодняшние достижения будут использоваться в ближайшем будущем.

Современная химия взаимодействует с многими науками и отраслями народного хозяйства. Качественная особенность химической формы движения материи и её переходов в др. формы движения обусловливает разносторонность химической науки и её связей с областями знания, изучающими и более низшие, и более высшие формы движения. Познание химической формы движения материи обогащает общее учение о развитии природы, эволюции вещества во Вселенной, содействует становлению целостной материалистической картины мира. Соприкосновение Х. с др. науками порождает специфические области взаимного их проникновения. Так, области перехода между Х. и физикой представлены физической химией и химической физикой. Между Х. и биологией, Х. и геологией возникли особые пограничные области — геохимия, биохимия, биогеохимия, молекулярная биология. Важнейшие законы Х. формулируются на математическом языке, и теоретическая Х. не может развиваться без математики. Х. оказывала и оказывает влияние на развитие философии и сама испытывала и испытывает её влияние.

Борьба с загрязнением окружающей среды прежде всего заключается в экологизации экономики  путём развития безотходной и малоотходной технологии, перехода на циклическое использование ресурсов, в том числе водных, и др. мер. Одновременно необходима экологизация права и сознания людей. Успешное развитие в этом направлении требует прежде всего исключения возможности глобальной ядерной войны и прекращения гонки вооружений. В социалистических странах борьба с загрязнением входит в планы социально-экономического развития и является частью партийно-государственной политики в области совершенствования экономики и планирования народного хозяйства. Связывая экологию и химию, хочется отметить, что эта наука принесла не мало бед экологическому состоянию мира. Но теперь химики пытаются всё исправить. Мы надеемся, что внедрении новых технологий поможет в решении экологической проблемы. Главное, сделать первые шаги в этом направлении. А они уже сделаны.

Список используемой литературы:

1. Еженедельная учебно – методическая газета для учителей химии и естествознания «Химия» № 07/16 – 22 февраля 2004.
2. Э.Н. Рэмсден. НАЧАЛА СОВРЕМЕННОЙ ХИМИИ
3. М. Тоуб. МЕХАНИЗМЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ. ПОПУЛЯРНЫЙ ОЧЕРК СОВРЕМЕННЫХ ВОЗЗРЕНИЙ НА КИНЕТИКУ РЕАКЦИЙ НЕОРГАНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ. 1975 год.
4. Дж. Эмсли. Элементы. 1993 год
5. http://mirslovarei.com/
6. Журнал "Российские нанотехнологии" № 9-10 2010 год.