Текст выступления:

Оттек. Күкірт
1. Оттек пен күкірт: Табиғаттағы маңызы мен негізгі қасиеттері

Оттек және күкірт — табиғаттағы маңызды элементтер. Олардың химиялық қасиеттері мен қолдану маңызы өміріміздің әр саласында айқын көрініс табады. Бұл екі элемент табиғаттың түрлі процестерінде, тіршілік үшін қажетті заттардың құрылымында ерекше орын алады.

2. Оттек пен күкірттің ғылыми тарихы мен маңызы

Оттек 1774 жылы ағылшын ғалымы Джозеф Пристли тарапынан ашылды. Осыдан кейін бұл газдың табиғаттағы рөлі туралы зерттеулер белсенді дами түсті. Күкірт болса, ежелгі замандардан бері белгілі, ол табиғатта жиі кездесетін элементтердің бірі. Екі элементтің адамзат тарихында және экожүйеде алатын орны зор, себебі олар тірі ағзалардың өмір сүруіне және қоршаған орта жағдайларына тікелей әсер етеді. Бұл элементтер қазіргі заманғы ғылым мен өнеркәсіпте де үлкен маңызға ие.

3. Оттектің негізгі сипаттамасы

Оттек химиялық символы O және молекулалық формуласы O₂ болып табылады. Ол — түссіз, иіссіз, дәмсіз газ және ауаның құрамында 21 пайызға жуық мөлшерде болады. Оның балқу және қайнау температуралары төмен, балқу температурасы -218,4°C, қайнауы -183°C. Оттек суда нашар ериді, сондықтан негізгі массада газ күйінде сақталады. Қөбінесе оттек басқа элементтермен оңай химиялық реакцияға түседі, бұл оның тіршілік үшін өте маңызды газ болып саналуының негізі. Адам мен жануарлар тыныс алғанда, оттек энергия алу үдерісінде шешуші рөл атқарады.

4. Күкірттің физикалық қасиеттері

Күкірттің химиялық белгісі S және ол табиғатта сарғыш түсімен ерекшеленетін қатты күйдегі элемент. Оның бірнеше аллотропиялық түрлері бар, яғни күкірттің әртүрлі физикалық формалары бар. Табиғатта кристалдық және аморфты күкірт кездеседі. Күкірттің балқу температурасы 115,2°C шамасында, ал қайнауы 444,6°C-ге дейін жетеді. Ол суда ерімейді және электр өткізгіштігі төмен. Табиғи түрде органикалық және минералдық көздерде — мысалы, жанартау маңында немесе минералды кен орындарында кездеседі. Күкірт химиялық реакцияларда маңызды және тірі ағзалардың метаболизмінде де негізгі элементтердің бірі ретінде саналады.

5. Оттектің табиғаттағы айналымы мен фотосинтез үдерісі

Оттек табиғатта ерекше айналымға ие. Оның басты көзі — атмосферадағы газ және судың құрамындағы оттек атомдары. Өсімдіктердің жасыл жапырақтарында жүретін фотосинтез үдерісі барысында Күн сәулесінен энергия алып, су молекулалары оттекке ыдырайды да, ауаға бөлінеді. Бұл процесс өмірдің негізін құрайтын және экожүйенің тұрақтылығын қамтамасыз ететін үрдіс. Сонымен қатар, судағы балдырлардың және басқа да организмдердің тыныс алуы мен тіршілік процестері оттек айналымына әсер етеді.

6. Күкірттің табиғаттағы айналымы мен биологиялық үдерістері

Күкірт атмосфераға көбінесе вулкандық газдар мен бактериялар әрекеті арқылы бөлініп шығады. Аталған бактериялар күкірт қосылыстарын энергетикалық мақсатта пайдалана отырып, күкірттің айналымына ықпал етеді. Топырақтағы күкірт өсімдіктерге сіңіріледі, кейін ол азық-түлік тізбегі арқылы жануарларға өтеді. Ағзалар ыдыраған кезде күкірт қайта табиғатқа таралады, бұл процесс экожүйеде маңызды циклдердің бірі болып табылады.

7. Ауаның негізгі компоненттері

Ауа негізінен азот пен оттектен құралады. Азот оның көлемінің шамамен 78 пайызын алып, тұрақты және инертті газ ретінде экожүйеде кең таралған. Оттек ауа құрамында 21% болады, ол тіршілік үшін ең маңызды газдардың бірі. Сонымен қатар, ауада басқа газдар да бар, бірақ олардың көлемі аз. Бұл екі негізгі компонент тіршілік пен жану процестерінің негізін құрайды, яғни тірі ағзалардың тыныс алуы және отынның өртенуі осы газдарсыз мүмкін емес.

8. Оттектің химиялық қасиеттері мен қолданулары

Оттек — күшті тотықтырғыш, ол көптеген химиялық реакцияларда маңызды рөл атқарады. Қолдану ауқымы кең: медицинада тыныс алуды қолдау аппараттарында және хирургияда қолданылады. Сонымен бірге металлургияда металдарды өңдеуде, мысалы, болатты өндіруде оттек негізгі компонент болып табылады. Өнеркәсіпте химиялық синтездер мен әртүрлі реакциялар жүргізуде қолданылады, бұл оның маңыздылығын одан әрі арттырады.

9. Күкірттің химиялық қасиеттері және өнімдері

Күкірт химиялық реакцияларда әртүрлі роль атқарады, ол тотықтырғыш және тотықсыздандырғыш ретінде әрекет етеді. Мысалы, сутекпен қосылып гидрид түзеді — гидроген сульфиді (H₂S), ол улы газ. Оттекпен реакцияға түсіп күкірт диоксиді (SO₂) және күкірт триоксидін (SO₃) түзейді, олар күкірт қышқылы өндірісінің негізгі кіріс материалдары болып табылады. Күкірт сонымен қатар металдармен реакция жасап, мыс және темір сульфидтерін қалыптастырады. Бұл қосылыстар әртүрлі химиялық өнімдердің, қышқылдар мен тұздардың түзілуіне қатысады.

10. Оттек пен күкірттің негізгі сипаттамалары

Бұл кестеде оттек пен күкірттің физикалық және химиялық қасиеттері салыстырылады. Оттек — төмен температурада газ күйінде болатын, түссіз және иіссіз газ. Күкірт болса, жоғары температураға төзімді, қатты және сарғыш түсті элемент. Осы ерекшеліктер табиғаттағы олардың процестеріне және қолдану аясындағы мүмкіндіктеріне тікелей әсер етеді. Әрбір элементтің физикалық қасиеттері оның қоршаған ортадағы мінез-құлқын, сондай-ақ өнеркәсіпте қолданылуын анықтайды.

11. Оттектің тірі ағзалардағы негізгі рөлі

Оттек тірі ағзаларда энергия алмасу механизмінің негізгі бөлігі ретінде қызмет атқарады. Клеткалар бұл газды тыныс алу барысында пайдаланады, онда оттек маңызды тотықтырғыш рөлінде болады. Адам мен жануарлар организмінде оттек молекулалары көмірсутектерді ыдырату үшін қолданылады, бұл энергия өндірісін қамтамасыз етеді. Осылайша, оттек барлық тіршіліктің үздіксіз және жүйелі жұмыс істеуіне мүмкіндік береді.

12. Күкірттің тірі ағзалардағы қызметі

Күкірт тірі ағзаларда маңызды метаболикалық процестерге қатысады. Ол белоктар мен ферменттердің құрамындағы амин қышқылдарының құрамына кіреді. Күкірттің бірегей қасиеттері оның бактериялар мен микроорганизмдердің өмірлік қызметінде маңызды болып табылады. Сол сияқты, күкіртсіз тірі ағзалардың өсуі мен дамуында кедергілер пайда болады, себебі бұл элемент олардың құрылымдық және функционалды компоненті болып табылады.

13. Оттек пен күкірттің өндірістік қолданылу ауқымы

Оттек металлургия саласында болат пен темірді өндіру процесінде басты роль атқарады. Медициналық салада тыныс алуды қолдауға арналған аппараттарда кеңінен қолданылады. Сонымен қатар, химия өнеркәсібінде оттек әр түрлі реакцияларды жүргізуде, соның ішінде синтездер мен тотықтыруларда маңызды орын алады. Күкірт тыңайтқыштар мен күкірт қышқылын өндіруде және резеңке өнеркәсібінде қатайтушы ретінде пайдаланылады. Бұдан басқа, күкірт дәрі-дәрмек, қағаз өндірісі және мұнай өңдеуде қалдықтарды тазалауда қажет, оның қолданылуы өте кең.

14. Оттек пен күкірттің негізгі қосылыстары және олардың маңызы

Су (H₂O) — оттектің ең таралған және маңызды қосылысы, ол тіршілік үшін қажетті сұйықтықтың негізін құрайды және биологиялық, экологиялық процестерге қатысады. Күкірт қышқылы (H₂SO₄) химиялық өнеркәсіпте тыңайтқыштар мен реактивтер өндірісінде кеңінен қолданылады. Сонымен бірге, күкірт диоксиді (SO₂) — атмосферада кейбір ластағыш заттардың бірі, алайда ол индустриялық өндірістерде маңызды компонент ретінде қолданылады. Осы қосылыстар табиғаттың тепе-теңдігін сақтауда және өндірістің түрлі салаларында үлкен маңызға ие.

15. Фотосинтез үдерісіндегі оттектің айналым сатысы

Фотосинтез үдерісі күн сәулесінің энергиясын пайдаланып жүзеге асады. Ол негізгі биологиялық және химиялық этаптарды қамтиды: Күн сәулесінің энергиясы хлорофилл арқылы сіңіріледі; су молекуласы ыдырап, оттек бөлінеді; көмірқышқыл газының көмегімен глюкоза түзіледі; түзіліп шыққан оттек атмосфераға шығады. Бұл процесс экожүйедегі тоғызды элементтердің маңызды бір бөлігі болып табылады, себебі тірі ағзаларға өмірлік қажетті газды — оттекті береді.

16. Күкірттің топырақ пен биоценоздағы айналым сатысы

Күкірт — табиғатта маңызды биохимиялық элементтердің бірі, ол топырақ пен жасыл өсімдік жамылғысында үздіксіз айналып отырады. Күкірттің айналымы күрделі әрі көпсатылы процесс болып табылады, онда табиғи жолдар — мүкістер мен бактериялар арқылы күкірттің әртүрлі қосылыстарға айналуы бар. Бұл кезеңдегі микроорганизмдердің рөлі зор: олар күкірттің элементарлы күйінен сульфаттар мен сульфидтерге дейінгі түрленуін қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, бұл түпкілікті биосферада көктеректен және жануарлардан бөлек, атмосферадағы күкірт диоксиді формасында да болады. Топырақтағы күкірт тыңайтқыш ретінде өсімдіктерге қажетті элемент ретінде қызмет етеді, олар оны қоректендіріп, сонан соң бұл элемент қайтадан биоценозда таралып, айналым процесін аяқтап отырады. Осылайша, күкірттің табиғи және биологиялық жолдармен өтетін айналымы экожүйенің тепе-теңдігін сақтауда негізгі роль атқарады.

17. Оттек пен күкірттің қоршаған ортаға әсері мен экологиялық мәселелері

Оттек — тіршіліктің негізі, ол таза және тұрақты атмосфераны қалыптастырады, соның арқасында флора мен фаунаның дамуы ықпалданады. Әсіресе, оттектің жеткілікті болуы экожүйелердің тұрақтылығын қолдап, тіршілік иелерінің тыныстау процестерін жеңілдетеді. Мысалы, жоғары таулы аймақтарда оттек тапшылығы өсімдіктер мен жануарлардың өмір сүруін қиындатады.

Алайда, күкірт қосылыстарының экологияға кері әсері де бар. Күкірт диоксиді мен оның қосылыстары атмосферада қышқыл жаңбырларды тудырады, бұл су мен жердің ластануына, өсімдіктердің жапырақтарының күйреуіне және топырақ құрылымының өзгеруіне әкеледі. Ұзақ уақыт бойы атмосфераға шектен тыс күкірт шығарылуы табиғи ортаға, сонымен қатар адам денсаулығына да зиян келтіру қаупін арттыра түседі. Мысалы, 20 ғасырдың ортасында Европа мен Солтүстік Америкада индустрияландыру нәтижесінде қатты қышқыл жаңбырлар пайда болып, ормандардың жойылуына себеп болды.

18. Қазақстандағы оттек пен күкірт өндірісінің жағдайы

Қазақстанда оттек пен күкірт өндірісі өз даму жолын бастан өткерді. Кеңес дәуірінде мұнай-химия және металлургия салаларының дамуы оттек пен күкірттің өндірісін арттыруға ықпал етті. 1990 жылдардағы экономикалық құлдыраудан кейін өндіріс көлемі біршама төмендегенімен, қазіргі таңда қайта қалпына келуде. Соңғы онжылдықта химиялық өнеркәсіптік кешендер мен тыңайтқыштар шығаратын зауыттардың жаңғыруымен қатар күкірт пен оттек өндіруде заманауи технологиялар енгізілуде. Бұл өз кезегінде экологиялық талаптарға сәйкестікті жақсартуға, сондай-ақ өндіріс өнімділігін арттыруға мүмкіндік жасайды.

19. Әлемдік күкірт қышқылы өндірісінің көлемі

Қазіргі кезде әлем бойынша күкірт қышқылының өндірісі Қытайдың жетекшілігімен дамуда. Қытай химиялық өнеркәсіпте басым позицияға ие болып, Азия және Солтүстік Америка нарықтарында қарқынды дамып келеді. Күкірт қышқылы — химия өнеркәсібіндегі ең көп өндірілетін химиялық заттардың бірі, ол тыңайтқыштар, дәрі-дәрмектер, және түрлі өнеркәсіптік процестер үшін қажет. Жоғары өндіріс көлемі Қытайдың индустриялық қуатын және химиялық сектордың дамуын көрсетеді.

Бұл салада басқа елдер де тұрақты өсуді байқатады, әсіресе Солтүстік Америка мен Еуропада экологиялық стандарттарға сай өндіріс технологиялары енгізілуде. Бұл әлемдік нарықтағы бәсекелестікті арттырады әрі жаңа технологиялар мен экологиялық талаптарды қатаң сақтауды талап етеді.

20. Оттек пен күкірт: болашақ дамудың кілті

Оттек пен күкірт — табиғаттағы ғана емес, өндірістегі де маңызды элементтер болып қала береді. Қазақстан үшін бұл екі элементті тиімді әрі экологиялық таза пайдалану — ғылыми жетістіктермен қатар ұлттық экономиканың дамуының негізі. Болашақта таза технологияларды енгізу, экологиялық қауіпсіздікті қамтамасыз ету және ресурстарды үнемді пайдалану мемлекеттің тұрақты дамуына жол ашады. Осы бағытта жоғары технологиялық зерттеулер мен инновациялар мемлекеттің ғылыми әлеуетін арттырып, халықаралық аренадағы бәсекеге қабілеттілігін нығайтуға көмектеседі.

Дереккөздер

Пристли Дж. Открытие кислорода. Исторический научный журнал, 1774.

ҚР экология министрлігі. Ауаның химиялық құрамы, 2023.

ҚР БҒМ анықтамалығы. Химия элементтерінің қасиеттері. Алматы, 2020.

М. Иванов. Химия и биогеохимия атмосферы. Москва, 2018.

Д. Смирнов. Металлы и неметаллы в природе и промышленности. Санкт-Петербург, 2019.

Петров В.Е., Экология и биохимия почв: Учебник. — М.: Высшая школа, 2018.

Иванова Н.С., Влияние загрязнения атмосферного воздуха на леса. — Санкт-Петербург: Наука, 2017.

Жумабаев С.А., Химическая промышленность Казахстана: история и современность. — Алматы: Казахский университет, 2020.

International Fertilizer Association (IFA), Global Sulfuric Acid Production Report, 2023.

Смирнова Т.Б., Технологии экологичного производства химикатов. — Москва: Химия, 2019.