Место органической химии в подготовке специалистов железнодорожного профиля

Разделы: Химия

Обучаясь в Саратовском техникуме железнодорожного транспорта – филиале государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Самарский государственный университет путей сообщения» (СТЖТ – филиал СамГУПС), студенты изучают общеобразовательные и специальные дисциплины. Изучение общеобразовательных дисциплин стимулирует учебно-познавательную активность студентов, организует их деятельность по овладению спецдисциплинами, развивает мышление, творческие способности, формирует научное мировоззрение и нравственно-эстетическую культуру. Специальные дисциплины (Общий курс железных дорог, Организация и технология строительства железных дорог, Техническое обслуживание и ремонт железнодорожного пути, Железнодорожный путь, Материаловедение и др.) обеспечивают успешное освоение профессиональных качеств, вырабатывают творческое отношение к трудовой деятельности, умения умело и правильно решать  специальные задачи [1].
Поэтому курс химии должен не только обеспечить получение студентами среднего (полного) общего химического образования, но и служить базой для усвоения целого ряда тем и вопросов общепрофессиональных дисциплин.
Для определения содержания важнейших тем конструируемого курса органической химии предварительно были установлены междисциплинарные тематические связи химии и дисциплин общепрофессиональных специальностей. Перечень таких тем, разделов и вопросов, имеющих приоритетное значение на предприятиях железнодорожного транспорта приведен в табл. 1.

Таблица 1
Значение изучаемых тем по органической химии в железнодорожном хозяйстве


№, п/п

Название темы

Применение в железнодорожном хозяйстве

1

Углеводороды

     Алканы – продукты фракционной перегонки нефти (бензины, керосины, соляровые масла, мазут), удаляют жировые пленки большой толщины, применяют в качестве горючего в двигателях внутреннего сгорания в подвижном составе железнодорожного транспорта.
     Жидкие смазки (трансформаторное (машинное) масло + парафин, мыло) предохраняют металлические изделия при хранении в закрытых помещениях и на открытых площадках, используются для смазки трущихся узлов тепловозных двигателей.
     Галогенпроизводные углеводороды используют в качестве хладагента в рефрижераторных вагонах.
    Циклоалканы широко распространены в природе: входят в состав нефти, смазочных масел и др., применяемых на железнодорожном транспорте.
    Алкены и их производные используют для производства пластмасс, химических волокон, каучукоподобных материалов, растворителей; как диэлектрики для деталей высокочастотной электронной радиоаппаратуры, конденсаторов, катушек, изоляции, проводов и кабелей; применяют для производства резинотехнических изделий.
    Алкины и их производные применяют для производства изоляции защитных оболочек кабельных изделий и проводов, внутренней отделки пассажирских вагонов и вагонов электропоездов, обивки сидений и спинок диванов железнодорожных вагонов. 


Продолжение таблицы 1

№, п/п

Название темы

Применение в железнодорожном хозяйстве

 

 

    Арены и их производные нашли свое применение на предприятиях железнодорожного транспорта в оптических приборах; в качестве исходных веществ для получения  изоляционного материала для высокочастотных кабелей; как растворители пентафталевых эмалей, идущие для окраски пассажирских вагонов и локомотивов, тяговых двигателей и других электрических машин.
     Галогенпроизводные углеводороды применяют как растворители для жиров и масел.
Нефть, переработанная в различные виды топлива, масла, а также газ имеет широкое применение на железной дороге. В зависимости от области применения топливо бывает: карбюраторное, дизельное, топочное.
Карбюраторное топливо используют в качестве топлива для автомобилей, автобусов, перевозящих грузы и рабочих железнодорожного транспорта.
Дизельное топливо, используют для дизельных двигателей, которые установлены на тепловозах и ремонтно-путевой технике
Топочное  топливо (мазуты) применяют на промывочно-пропарочных станциях для отопления разовых котлов и печей.
Наибольшее применение из смазочных масел, используемых на железнодорожном транспорте, получили жидкие масла и пластические смазки.

2

Кислородсодержащие органические соединения

    В больших количествах одноатомные спирты используют для получения синтетического каучука, моющих средств, пластификаторов пластических масс, лакокрасочных материалов находящих свое применение в железнодорожном хозяйстве (краска для покрытия пассажирских и грузовых вагонов; пластификаторы, применяемые в свето-, термо-, морозо-, влагостойких деталях подвижного состава и т.д.).
    Водные растворы многоатомных спиртов – антифризы в радиаторах систем охлаждений двигателей внутреннего сгорания; гидравлических, тормозных и закалочных жидкостей в подвижном составе железнодорожного транспорта.
    Гомологи фенола (крезолы) используют для пропитки деревянных шпал и частей деревянных мостов, предохраняющих  их от гниения.
    Пластмассы на основе фенолформальдегидных смол  применяют для изготовления электро- и радиотехнических приборов, электроизоляторов, для изготовления трущихся деталей дисков сцепления и тормозных колодок на железнодорожном транспорте.
    Ацетон широко применяют как растворитель и исходный продукт для получения эфиров метакриловой кислоты. Кроме этого ацетон входит в состав пентафталевых эмалей, используемых для окраски пассажирских вагонов  и локомотивов и в состав электроизоляционных лаков, применяемых при ремонте тяговых двигателей и других


Продолжение таблицы 1

№, п/п

Название темы

Применение в железнодорожном хозяйстве

 

 

электрических машин; в состав шпатлевок и грунтовок.
    Производные карбоновых кислот применяют для изоляции проводов электрических машин, используемых на железнодорожных предприятиях (формвар); для очистки металлов от ржавчины и накипи, в том числе, и в котлах локомотивов (щавелевая кислота); как органическое стекло светотехнических изделиях подвижного состава (полиметилметакрилат).
    Акриловую кислоту применяют предприятия железнодорожного транспорта в составе ионообменных смол для очищения воды в системах охлаждения двигателей от ионов кальция и магния, которые придают ей жесткость.
    Мылá высших жирных карбоновых кислот – компоненты загустителей в пластичных смазках, применяемых для смазки шеек осей, осевых подшипников вагонов и локомотивов.
    Сложные эфиры в качестве полиэфирной смолы используют для производства лаков с летучими и быстро высыхающими масляными растворителями, применяющихся на железнодорожных объектах.
    Многие полимеры обладают высокой прочностью, эластичностью, стойкостью к различным агрессивным средам, высокими диэлектрическими свойствами, низкой теплопроводностью.

3

Углеводы

    Углеводы и их производные используют в качестве питательного продукта в привокзальных кафе, ресторанах и т.д.; при производстве бумаги, клеев; накрахмаливания белья на прачечных комбинатах МПС; для изготовления вкладышей подшипников втулок, шестерен подвижного состава железнодорожного транспорта.

4

Азотсодержащие органические соединения

    Амины добавляют в состав красителей и ингибиторов коррозии, применяемых на объектах железнодорожного транспорта. Третичные амины являются катализаторами отверждения в полиуретановых лаках, используемых для отделки радиоэлектронной аппаратуры, деталей подвижного состава.
    Анилино-формальдегидные смолы, продукт поликонденсации анилина и формальдегида в присутствии соляной кислоты, используют для приготовления электроизоляционных лаков, необходимых в электротехнической аппаратуре.
     Капрон используют для изготовления автопокрышек, пластмасс, которые находят широкое применение во внутренней отделке пассажирских вагонов, подвижного и ремонтного состава железнодорожного транспорта.
     Аминопласты, содержащие пептидную группу  (-СО-NН-), являющиеся термореактивными полимерами, идут для изготовления декоративных материалов и электрической аппаратуры в локомотивных составах. Во всех ресторанах в поездах используют легкие небьющиеся тарелки, изготовленные из разновидности аминопластов (меладур).

Окончание таблицы 1

№, п/п

Название темы

Применение в железнодорожном хозяйстве

 

 

    Мипора-поропласт, получаемый на основе карбамидной смолы, широко используют для теплоизоляции изотермических, пассажирских и рефрижераторных вагонов.
    Кожу животных (содержит белки – кератин, коллаген, эластан) используют в виде манжетов, уплотнительных изделий разнообразной формы и различного размера в устройствах электровозов, тепловозов и в тормозных системах.
    Шерстяные ткани идут на пошив форменной одежды для железнодорожников
    Войлок (шерстяной) применяют в машиностроении для сальников, задерживающих смазочные масла в местах трения и предохраняющих их от попадания воды и пыли, для смягчения ударов, сотрясений и поглощения звука в машинном отделении локомотивов.

5

Высокомолекулярные и другие соединения

    Волокна используют для технических целей. Например, в качестве деталей подвижного состава (тепловозов, электровозов), прокладок и каркасов различных технических изделий, конвейерных лент и приводных ремней, заменителей кожи для обивки сидений пассажирских вагонов.
На железнодорожном транспорте широко используют резиновые клеи для склеивания резин между собой, металла и стекла. Вулканизирующие герметики, состоящие из 50-75% резиновой смеси на основе бутилена и наполнителя (асбест, мел, окись цинка, тальк), применяют для защиты в кислых средах от коррозии резьбовых и крепежных деталей подвижного состава локомотивов.
Кремнийорганические каучуки компаунды выполняют различные функции:
а) пропиточную – для электрической изоляции обмоток трансформаторов, дросселей, электрических машин.
б) заливочную – для заполнения промежутков между деталями радиотехнический и электронной аппаратуры.
    Термореактивные полимеры (эпоксидные смолы) используют для ремонта деталей подвижного состава и тепловозов, для заливки трансформаторов, контурных катушек и дросселей, обеспечивающих устойчивость аппаратуры к ударам.
Для наружной окраски грузовых вагонов применяют сурик, охру и масляную черную краску. Окраска пассажирских вагонов и локомотивов производится пентафталевыми эмалями. При ремонте тяговых двигателей и электрических машин применяют электроизоляционные лаки и эмали.
Дефекты металлических крыш грузовых вагонов в виде усталостных трещин, мелких пробоин устраняют с помощью стеклоткани.
   Металлорганические соединения хорошие катализаторы.
Кремнийорганические соединения являются хорошими диэлектриками, увеличивающие срок службы электрооборудования в 4-5 раз.

В связи с этим нами произведен тщательный отбор учебного материала для включения в рабочую программу, создан специальный учебник и другие учебно-методические пособия для студентов и преподавателей техникума железнодорожного транспорта [2-10].
Нельзя преподавать «одну и ту же химию» врачу и агроному, электрику и железнодорожнику. Такое преподавание делает химию только общеобразовательной дисциплиной, тогда как она должна обогащать и углублять специальное образование.
Таким образом, совершенствование методологии в изучении химии и содержания этой дисциплины позволило существенно повысить интерес студентов к дисциплине и учебе в целом, что в свою очередь способствовало улучшению результатов обучения.
Используемые источники

  1. Кузейкина Э.В., Штремплер Г.И. О проблемах химического образования студентов железнодорожных специальностей//Сборник материалов региональной научно-практической конференции «Методология и практика химического образования в свете развития знаний о природе и обществе». – Казань: Диалог-компьютерс, 2005. – С. 141–144.
  2.  Кузейкина Э.В., Штремплер Г.И. О роли мотивации в организации обучения химии в Саратовском техникуме железнодорожного транспорта//Вопросы биологии, экологии, химии и методики обучения: Сб. науч. ст. Вып.9. – Саратов, 2006. – С. 182–186.
  3.  Кузейкина Э.В., Штремплер Г.И. О роли химии в подготовке специалистов железнодорожного транспорта//Среднее профессиональное образование. Приложение к ежемесячному теоретическому и научно-методическому журналу «СПО». – № 9. – 2006. – С. 143–147.
  4.  Кузейкина Э.В., Штремплер Г.И. Формирование мотивации и интереса первокурсников железнодорожного техникума к изучению химии//Среднее профессиональное образование. – №12. – 2006. – С. 17–21.
  5. Кузейкина Э.В. Конструирование самостоятельной работы студентов железнодорожных специальностей при изучении химии//Фестиваль педагогических идей «Открытый урок» 2005/2006. – Москва. http://festival. 1sept.ru
  6.  Кузейкина Э.В., Штремплер Г.И. О путях повышения эффективности изучения химии в Саратовском техникуме железнодорожного транспорта//Фестиваль педагогических идей «Открытый урок» 2006/2007. – Москва. http://festival. 1sept.ru
  7.  Кузейкина Э.В., Штремплер Г.И. О новых подходах к преподаванию химии в Саратовском техникуме железнодорожного транспорта//Актуальные проблемы модернизации химического и естественнонаучного образования: Материалы 54 Всероссийской научно-практической конференции химиков с международным участием, 4-7 апреля 2007 года, г. Санкт-Петербург. – СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 2007. – С. 110–111.
  8.  Кузейкина Э.В., Штремплер Г.И. Особенности преподавания химии в Саратовском техникуме железнодорожного транспорта//Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии: Межвуз. сборник науч. трудов VI Всерос. конф. молодых ученых с международ. участием. Саратов: «Научная книга», 2007. – С. 410–413.
  9.  Штремплер Г.И., Кузейкина Э.В. Изучение химии в Саратовском техникуме железнодорожного транспорта//Фестиваль педагогических идей «Открытый урок» 2007/2008. – Москва. http://festival. 1sept.ru
  10.  Штремплер Г.И., Кузейкина Э.В. Химия (учебник для техникумов и колледжей железнодорожного транспорта)/Г.И. Штремплер, Э.В. Кузейкина. – Саратов: СВИРХБЗ, 2008. – 222 с.: Фото Кузейкиной Э.В.