Прежде  всего, исследования в этой области направлены на изучение и использование силикатов, которые составляют 97% массы земной коры. Отсюда вполне естественно убеждение ученых, что силикаты должны стать основным сырьем для производства всех строительных материалов и полуфабрикатов при изготовлении керамики, способной конкурировать с металлами.

     Внимание  химиков к этим двум видам материалов не случайно: именно металлы и керамика составляют на 90% современную материально-техническую  базу производства. В мире ежегодно производится около 600 млн. тонн металла - более 150 кг на каждого жителя планеты. Примерно столько же производится и керамики вместе с кирпичом. Однако изготовление металла обходится в сотни и тысячи раз дороже, чем керамики. Разница в их стоимости до недавнего времени никого особенно не волновала, так как каждый материал имел свое строго определенное назначение. Но сегодня благодаря химии все больше открывается возможностей для замены металла керамикой. Здесь существенными являются два обстоятельства: производство керамики намного легче в техническом отношении и выгоднее экономически, а, главное, керамика по своим показателям оказывается более подходящим конструкционным материалом по сравнению с металлом.

     Очевидное преимущество керамики состоит в  том, что ее плотность на 40% ниже, чем плотность металлов, что позволяет, соответственно, снизить массу изготовляемых из керамики деталей. А при использовании в производстве керамики новых химических элементов - циркония, титана, бора, германия, хрома, молибдена, вольфрама и др. - можно получать керамические изделия с заранее заданными свойствами. Так, в последнее время была синтезирована огнеупорная, термостойкая, высокотвердая керамика с набором заданных электрофизических свойств.

     Впервые в мире в 60-х годах в нашей  стране был получен сверхтвердый материал - гексанит-Р, представляющий собой одну из разновидностей нитрида бора с температурой плавления 3200 градусов по Цельсию и твердостью, близкой к твердости алмаза. У него отсутствует хрупкость, присущая керамике. Такая керамика производится методом прессования порошков с получением необходимых форм и размеров, что делает ненужной механическую обработку изделий.

     Еще одно преимущество керамики перед металлами - сверхпроводимость при температуре  кипения азота (- 195,8° С). Практическая реализация высокотемпературной сверхпроводимости открывает огромные перспективы для создания сверхмощных двигателей и генераторов, транспортных систем на магнитной подушке, разработки сверхмощных электромагнитных ускорителей и т.п.

     Однако  подлинный переворот в теории химических элементов произвела химия фторорганических соединений. Она открыла совершенно новый мир органических веществ. Дело в том, что фторуглероды обладают исключительной устойчивостью даже в очень агрессивных средах кислот и щелочей, особой поверхностной активностью, способностью поглощать кислород и перекиси. Поэтому изделия из фторуглерода принимаются в качестве материала для изготовления внутренних органов человека (например, сердечных клапанов, кровеносных сосудов и т.д.). Синтез уникальных материалов заставляет по-новому исследовать все химические элементы и накапливать данные для новых концепций химических элементов. [13]

9. Основные круговороты вещества

     Процессы  фотосинтеза органического вещества из неорганических компонентов продолжается миллионы лет, и за такое время химические элементы должны были перейти из одной формы в другую. Однако этого не происходит благодаря их круговороту в биосфере.

     Различают два основных круговорота: большой (геологический) и малый (биотический).

     Большой круговорот, продолжающийся миллионы лет, заключается в том, что горные породы подвергаются разрушению, а продукты выветривания (в том числе растворимые в воде питательные вещества) сносятся потоками воды в Мировой океан, где они образуют морские напластования и лишь частично возвращаются на сушу с осадками. Геотектонические изменения, процессы опускания материков и поднятия морского дна, перемещения морей и океанов в течение длительного времени приводят к тому, что эти напластования возвращаются на сушу и процесс начинается вновь.

     Малый круговорот (часть большого) происходит на уровне экосистемы и состоит в том, что питательные вещества, вода и углерод аккумулируются в веществе растений, расходуются на построение тела и на жизненные процессы как самих этих растений, так и других организмов (как правило животных), которые поедают эти растения (консументы). Продукты распада органического вещества под действием деструкторов и микроорганизмов (бактерии, грибы, черви) вновь разлагаются до минеральных компонентов, доступных растениям и вовлекаемых ими в потоки вещества.

     Круговорот  химических веществ из неорганической среды через растительные и животные организмы обратно в неорганическую среду с использованием солнечной  энергии и энергии химических реакций называется биогеохимическим циклом. В такие циклы вовлечены практически все химические элементы и прежде всего те, которые участвуют в построении живой клетки.

     Самый интенсивный биогеохимический цикл – круговорот углерода (рис. 3). В природе углерод существует в двух основных формах – в карбонатах (известняках) и углекислом газе. Содержание последнего в 50 раз больше, чем в атмосфере. Углерод участвует в образовании углеводов, жиров, белков и нуклеиновых кислот.

     Рис. 3 Круговорот углерода

     В количественном отношении главной составляющей живой материи является кислород, круговорот которого осложнён его способностью вступать в различные химические реакции, главным образом реакции окисления. В результате возникает множество локальных циклов, происходящих между атмосферой, гидросферой и литосферой (рис. 4).

     Круговорот  азота (рис. 5) – один из самых сложных, но одновременно самых идеальных  круговоротов. Несмотря на то, что азот составляет около 80% атмосферного воздуха, в большинстве случаев он не может  быть непосредственно использован растениями, т.к. они не усваивают газообразный азот. Вмешательство живых существ в круговорот азота подчинено строгой иерархии: только определённые категории организмов могут оказывать влияние на отдельные фазы этого цикла. Газообразный азот непрерывно поступает в атмосферу в результате работы некоторых бактерий, тогда как другие бактерии – фиксаторы (вместе с сине-зелёными водорослями) постоянно поглощают его, преобразуя в нитраты. Неорганическим путём нитраты образуются и в атмосфере в результате электрических разрядов во время гроз.

     Рис. 4 Круговорот кислорода

     Рис. 5 Круговорот азота

     Фосфор  – один из основных компонентов (главным  образом в виде и ) живого вещества и входит в состав нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), клеточных мембран, аденозинтрифосфата (АТФ) и аденозиндифосфата (АДФ), жиров, костей и зубов. Круговорот фосфора (рис. 6), как и других биогенных элементов, совершается по большому и малому циклам.

     Рис. 6 Круговорот фосфора

     Из  природных источников сера попадает в атмосферу в виде сероводорода, диоксида серы и частиц сульфатных солей (рис. 7).

     Около одной трети соединений серы и 99% диоксида серы – антропогенного происхождения. В атмосфере протекают реакции, приводящие к кислотным осадкам:

     2SO₂ + O₂ ® 2SO₃ ,

     SO₃ + H₂O ® H₂SO₄. 

      Рис. 7 Круговорот серы

     Круговороты элементов и веществ осуществляются за счёт саморегулирующих процессов, в  которых участвуют все составные  части экосистем. Эти процессы являются безотходными. В природе нет ничего бесполезного или вредного, даже от вулканических извержений есть польза, так как с вулканическими газами в воздух поступают нужные элементы, например, азот.

     Существует  закон глобального замыкания  биогеохимического круговорота  в биосфере, действующий на всех этапах её развития, как и правило увеличения замкнутости биогеохимического круговорота в ходе сукцессии. В процессе эволюции биосферы увеличивается роль биологического компонента в замыкании биогеохимического круговорота. Ещё большую роль на биогеохимический круговорот оказывает человек. Но его роль осуществляется в противоположном направлении. Человек нарушает сложившиеся круговороты веществ, и в этом проявляется его геологическая сила, разрушительная по отношению к биосфере на сегодняшний день. [1, 2, 16] 
 
 
 
 
 

10. Человек – биосоциальное существо

     Неограниченный  общественный прогресс связан с появлением человека как биосоциального существа, характеризующимся разумом и  ярко выраженной социальной направленностью. Как разумное существо, производящее материальные средства производства, человек существует около 2 миллионов лет, и почти все это время изменения условий его существования приводили к изменениям самого человека - в процессе целенаправленной трудовой деятельности совершенствовались его мозг, конечности, развивалось мышление, формировались новые творческие навыки, коллективный опыт и знания. Все это привело к возникновению около 40 тыс. лет тому назад человека современного типа - Homo sapiens (человек разумный), который перестал меняться, но вместо этого стало сначала очень медленно, а потом все более стремительно изменяться общество.

     Социальное  и биологическое начала в человеке отражаются в общественной, биологической  и социальной формациях, а также  в науке и культуре. Будучи высокоразвитым социальным существом, человек - единственный на Земле организм, обладающий четко выраженной социальной сущностью, коллективизмом, языком и правовыми знаниями. Социальная сущность человека определяет не только законы развития общества, но и уровень развитости его общественного мышления, морально-нравственных качеств, этических и религиозных воззрений и др., что позволяет моделировать структуру общества будущего.

     Но  человек - это и биологический  вид, наделенный врожденными (генетическими) инстинктами выживания, продолжения рода и сохранения потомства (семьи), которые на современном этапе развития все больше сближаются с социальными инстинктами. Поэтому правильнее было бы охарактеризовать человека как существо биосоциальное, то есть через понятие, отражающее двойственность его природы - диалектическое единство и борьбу противоположностей, ответственные с одной стороны за мир и любовь, а с другой - за разрушительные последствия - преступления, убийства, войны и др.

     Биологическое и социальное в природе современного человека органически связаны друг с другом, и выражаются на современном этапе его исторического развития, прежде всего в инстинкте размножения и сохранения потомства, в потребности общения, дружбе, любви, выражении эмоций, формировании социальных норм общежития и другое. Поскольку все биологическое в нем становится его наследством (биологическим генофондом), а социальное генетически не наследуется, а закрепляется в течение ряда поколений как коллективный опыт (право, наука, искусство, культура и др.), эволюция человека на современном этапе включает в себя биологическую (размножение, сексуальное поведение, забота о потомстве) и социальную доминанты развития человеческого общества. На современном этапе развития социальная доминанта является преобладающей и формирует социальное поведение, безусловно, отражающееся на формировании правового мышления. Однако, вследствие того, что биологическое определяет сохранение и репродукцию человека как вида, оно определяет процесс естественного отбора в обществе природных индивидов, заставляя человека бороться за выживание в коллективе себе подобных индивидов, постоянно изыскивая все новые формы борьбы за жизнь и выживание, приобретая новые знания и коллективный опыт. Социальная форма развития материи возникла лишь с появлением человека и образования первых общественных формирований людей (общин), а впоследствии и государственных образований и правовых систем. [4, 12] 
 

Заключение

     Становление современной естественно - научной  картины мира являет собой историческую, революционную или эволюционную смену одних научных взглядов другими.

     История человеческого познания — это  история возникновения, развития и  замены одних научных картин мира другими, которые возникают в  недрах предыдущих и в процессе эволюции приближаются к объективной научной картине мира.