Heterogeneous catalysis is one of the fastest developing branches of chemistry. Moreover, it is strongly connected to popular environment-related applications. Owing to the very fast changes in this field, for example, numerous discoveries in nanoscience and nanotechnologies, it is believed that an update of the literature on heterogeneous catalysis could be beneficial. This review not only covers the new developments of heterogeneous catalysis in environmental sciences but also touches its historical aspects. A short introduction to the mechanism of heterogeneous catalysis with a small section on advances in this field has also been elaborated. In the first part, recent innovations in the field of catalytic air, water, wastewater and soil treatment are presented, whereas in the second part, innovations in the use of heterogeneous catalysis for obtaining sustainable energy and chemicals are discussed. Catalytic processes are ubiquitous in all branches of chemistry and there are still many unsolved issues concerning them.
Catalysis is an alternative way for reaching an immediate formation of a product, because of a lower energy barrier (between the molecules and the catalysts). Heterogeneous catalysis comprises the acceleration of a chemical reaction through interaction of the molecules involved with the surface of a solid. It is a discipline, which involves all the different aspects of chemistry: inorganic and analytical chemistry in order to characterize the catalysts and the forms of these catalysts. The industrial chemistry puts all these things together to understand the solid chemical handling, chemical reaction and energy engineering and the heat and mass transfer in these catalytic processes. Very often there are more than one, but several products, then the role of the catalyst is not so much related to activity, but to selectivity. The underlying elementary steps can now be investigated down to the atomic scale as will be illustrated mainly with two examples: the oxidation of carbon monoxide (car exhaust catalyst) and the synthesis of ammonia (the basis for nitrogen fertilizer). There is a huge market for the catalysts themselves despite of their high costs. A large fraction is used for petroleum refineries, automotive and industrial cleaning processes. The catalytic processes is a wide field and there are still many problems concerning energy conservation and energy transformation, so there is much to do in the future.
PL
Kataliza stała się obecnie alternatywnym sposobem na natychmiastowe tworzenie produktu chemicznego z uwagi na niższą barierę energetyczną (między cząsteczkami a katalizatorami). Kataliza heterogenna obejmuje przyspieszenie reakcji chemicznej poprzez oddziaływanie cząsteczek związanych z powierzchnią ciała stałego. Jest to dyscyplina, która obejmuje różne aspekty chemii: chemię nieorganiczną i analityczną w celu scharakteryzowania katalizatorów i form tych katalizatorów. Chemia przemysłowa następnie łączy te wszystkie zagadnienia razem, aby zrozumieć chemiczną manipulację ciał stałych, reakcję chemiczną i inżynierię energetyczną oraz przenoszenie ciepła i masy w tych procesach katalitycznych. Bardzo często tworzy się nie jeden, lecz kilka produktów, wtedy rola katalizatora nie jest tak bardzo związana z aktywnością, ale z selektywnością. Podstawowe etapy można teraz zbadać w skali atomowej, co będzie zilustrowane głównie dwoma przykładami: utlenianiem tlenku węgla (katalizator spalin samochodowych) i syntezą amoniaku (podstawa nawozu azotowego). Istnieje ogromny rynek katalizatorów pomimo wysokich ich kosztów. Duża ich część jest stosowana w samochodach, w rafineriach ropy naftowej i przemysłowych procesach czyszczenia. Procesy katalityczne stanowią szeroki obszar badań i nadal istnieją liczne problemy związane z oszczędzaniem i transformacją energii.
At currant education situation, high school students in Latvia are enabled either to master branches of natural sciences - chemistry, physics and biology as separate courses, or to acquire an integrated course of natural sciences. In both cases, the curriculum contains various environmental problems. The standard of secondary education in chemistry, as well as in other subjects of natural sciences, foresee the formation of clear comprehension about different environmental problems together with other results obligatory for students to achieve. The mastering of environmental problems comes about during the familiarization with all the basic chapters of chemistry course - general, inorganic and organic chemistry. The teaching of general chemistry course is especially problematic in several aspects because its comparatively abstract content conflicts with the students’ more pronounced concrete way of thinking at this age. Besides, there is no possibility to use neither laboratory exercises nor teacher’s demonstrations during the teaching/learning of many themes in this course. These problems should be solved, because a stable general chemistry knowledge basis is essential prerequisite for further successful mastering of inorganic and organic chemistry in high school. The work with different descriptions of environmental chemistry (descriptive texts further in our research) as a tool for the teaching/learning of chemical regularities is a good possibility to link the abstractive for the student theoretical content of the subject with his/her everyday experience, situations existing in real life. Therefore a theoretical investigation was performed to develop a scientific justification for the exploitation of texts containing environmental chemistry information for the mastering of general chemistry course in high school. The theoretical investigation was accomplished by employing the results of the analysis of students’ reading competence formation published in the education and psychology literature and by joining it with the specificity of the chemistry course mastering, as well as by leaning on authors’ personal experience obtained during long years of chemistry teaching. As a result of the above-mentioned, a justification was formed for the elaboration of the work with texts on four levels considering the fact that a student should apply more and more complicated skills for the performance of every following exercise. Assuming that the teaching/learning process should be divided in several phases - initiation, comprehension and reflection, the exploitation of exercises corresponding to all these phases was analyzed in the paper.
PL
W obecnym łotewskim systemie edukacji uczniowie szkół średnich są zobowiązani do opanowania wiedzy z zakresu głównych dziedzin nauk przyrodniczych - chemii, fizyki i biologii - w formie osobnych kursów lub ukończenia zintegrowanego kursu nauk przyrodniczych. W obu przypadkach program obejmuje różnorodne zagadnienia dotyczące ochrony środowiska. Zrozumienie problemów ochrony środowiska następuje w czasie zapoznawania się ze wszystkimi podstawowymi działami chemii: ogólnej, nieorganicznej i organicznej. Nauczanie chemii ogólnej jest szczególnie trudne, ponieważ jej abstrakcyjne treści kolidują z bardziej konkretnym sposobem myślenia charakterystycznym dla wieku uczniów. Nadto dla wielu tematów tego działu nie ma możliwości realizacji zajęć laboratoryjnych ani demonstracji wykonanych przez nauczyciela. Trudności te należy rozwiązać, ponieważ wiedza z chemii ogólnej jest niezbędnym warunkiem do dalszego, skutecznego nauczania chemii nieorganicznej i organicznej w szkole średniej. Przeprowadzono teoretyczne badania, których celem było opracowanie naukowego uzasadnienia wykorzystania tekstów zawierających informacje o chemii środowiska do nauczania chemii ogólnej w liceum. Cele badań teoretycznych zostały osiągnięte poprzez zastosowanie wyników analizy kompetencji czytania uczniów opublikowanych w literaturze dydaktycznej i psychologicznej w połączeniu ze specyfiką prowadzenia kursu chemii, a także na podstawie osobistych doświadczeń autorów, uzyskanych w trakcie długich lat nauczania chemii.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Na współczesnym rynku pracy umiejętności ponadprzedmiotowe wydają się być równie ważne jak wiedza merytoryczna kandydata na pracownika. Konieczność kształcenia dodatkowych kompetencji w całym toku nauki, również w szkole wyższej, została uwzględniona w standardach kształcenia dla poszczególnych kierunków studiów. Kształtowaniu umiejętności ponadprzedmiotowych sprzyja stosowanie tzw. otwartych (poszukujących, problemowych) metod nauczania-uczenia się, w tym tzw. metod aktywizujących. Metody takie można z powodzeniem wykorzystywać w edukacji ekologicznej i nauczaniu chemii środowiska. W artykule przedstawiono przykłady stosowania metod aktywizujących na kierunkach: chemia i ochrona środowiska na Wydziale Chemii UJ.
EN
Transferable skills seem now at the job market to be as important as the subject mater skills. The need of developing these competences during the whole process of education, including high school education is stated in core curricula for schools of all levels. The interactive (open) teaching/learning methods arę the very useful tool to develop transferable skills. Such methods can be successfully employed in environmental education. In this article a few examples of open methods used during seminars dealing with environmental topics in chemistry studies and environmental protection studies at the Faculty of Chemistry, Jagiellonian University have been presented.
The aim of the present paper is to discuss the options for studying the environmental contaminants by the use of chemometric strategies. The problem with source apportioning of environmental data is considered through the receptor modeling approach being very effective statistical tool in chemometrics. Data sets from two major regions (region of Krakow, Poland and several Austrian cities) are classified, apportioned and modeled by the use of cluster analysis, principal components analysis, self-organizing maps approach and chemical mass balancing modeling. It is shown that in many cases the balancing could be achieved by already classical methods like cluster and factor analysis but in other cases additional strategies contribute significantly to the adequate modeling and interpretation process. It is our deep conviction that a reliable source apportionment of environmental contaminants and correct estimation of the contribution of the pollution sources to the total mass can be expected if various strategies are involved to one and the same object of study. The methods mentioned are extremely important as information sources for risk assessment observations and for decision making procedures.
PL
Przedyskutowano możliwości zastosowania metod chemometrycznych do badań zanieczyszczenia środowiska z wykorzystaniem strategii chemometrycznych. Problem określenia źródła danych środowiskowych jest rozważony za pomocą modelowania receptora, będącego bardzo efektywnym narzędziem statystycznym w chemometrii. Dane pomiarowe dotyczące dwóch regionów (miasta Krakowa, Polska i kilku miast austriackich) zostały opracowane za pomocą analizy skupień, analizy głównych składowych, map samoorganizujących i bilansu mas chemicznych. Wykazano, że w wielu przypadkach bilansowanie mogłoby być dokonane klasycznymi metodami, jak skupienia i analiza czynnikowa, ale w innych przypadkach dodatkowe metody przyczyniają się znacząco do odpowiedniego modelowania i interpretacji wyników. Zastosowanie różnych metod do analizy wyników badań pozwali na określenie środowiskowych źródeł zanieczyszczeń i poprawne obliczenie wkładu tych źródeł w całkowitą masę zanieczyszczeń. Wspomniane metody są ważne jako źródło informacji przy ocenie ryzyka i przy opracowywaniu procedur decyzyjnych.
The authors are convinced that program presented in this paper is - in a very restricted range - a good alternative for sophisticated software available on the market. Besids the main its purpose - collection and visualization of environmental data in any kind of monitoring systems - program is a good source of information concerning the most common soil, water and air parameters using to describe pollution of media thus it can be used as an educational tool for environmental sciences.
PL
Autorzy są przekonani, że prezentowany w niniejszej publikacji program jest - w pewnym zakresie zastosowań - dobrą alternatywą dla dostępnych na rynku zaawansowanych narzędzi do obróbki danych analitycznych. Poza głónym zadaniem tj. zbieraniem i wizualizacją danych środowiskowych z różnego rodzaju systemów monitorujących, program jest źródłem informacji dotyczących podstawowych parametrów wody, gleby i powietrza używanych do opisu stopnia ich zanieczyszczenia. Może on więc być wykorzystywany jako narzędzie dydaktyczne w naukach środowiskowych.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Speciation is a typical example of a term that has various meanings. Studying scientific environmental chemistry literature published in English we can come across different meanings of the term. The terms specjacja (speciation) and analiza specjacyjna (speciation analysis) have been gradually appearing in the Polish scientific and technical literature for some time. The development of precise definitions of the two terms will help us avoid terminological confusion.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.