Химия как наука. История развития химии. Древняя наука химия
Возникновение и развитие науки химии Начало
С незапамятных времён человек, сталкиваясь с различными явлениями природы, накапливая сведения о них и об окружающих его предметах, всё чаще использовал их себе на благо. Человек заметил, что под действием огня одни вещества (и сам жизнь) исчезают, а другие изменяют свои свойства. Например, обожжёная сырая глина приобретает прочность. Человек применил это в своей практике, и родилось гончарное дело. Из руд научились выплавлять металлы, а сплавляя металлы-получать различные сплавы;так появилась металлургия.
Используя свои наблюдения и знания, человек научился создавать, и, создавая, познавал. Науки рождались и развивались параллельно с ремёслами и производствами.
Превращения веществ под действием огня были первыми химическими реакциями, осуществлёнными человеком. По образному выражению советского историка Н. А. Фигуровского, костёр был своеобразной химической лабораторией.
Химические элементы древности
Некоторые металлы-золото, свинец, медь, железо-были известны людям ещё при первобытно-общинном строе. Вначале эти металлы шли на изготовление украшений, и только позднее, примерно в конце каменного века (4-5 тыс. лет до н. э. ), из металлов стали делать орудия труда и оружие. Постепенно из различных ремёсел стали возникать производства. Так уже во времена рабовладельческого строя (4 тыс. лет до н. э. -Vв. н. э. ) cуществовали металлургия, крашение, изготовлялась керамика и т. д. С развитием этих производств значительно обоготились знания о веществах, их свойствах и превращениях.
Уже за несколько тысяч лет до нашей эры в Древнем Египте умели выплавлять и использовать золото, медь, серебро, олово, свинец и ртуть. В стране священного Нила развивалось производство керамики и глазурей, стекла и фаянса. Использовали древние египтяне и различные краски: минеральные (охра, сурик, белила) и органические (индиго, пурпур, ализарин). Недаром знаменитый французский химик Мю Бертло считал, что само название науки химия произошло от древнеегипетского слова хемы: так называли людей, населяющих “чёрные земли” (Египет), где были развиты ремёсла. Однако гречекий алхимик Зосима(III-IVвв. н. э. ) объяснил происхождения этого слова иначе:он считал химией искусство делть серебро и золото (химиа-искусство плаки металлов). Изестны и другие толкования. До сих пор у учёных нет единого мнения на этот счёт.
Химические ремёсла были развиты в 4-2 тысячелетии до н. э. И в странах Междуречья на Ближнем Востоке (долины рек Тигра и Евфрата). В те времена народы, населывшие Междуречье, знали металлы (из свинца, например, отливали статуэтки, культовые фигурки), широко использовали минеральные и органические красители, умели изготовлять глазури, фаянс и т. д.
Учёные-философы Древней Греции (VII-Vвв. до н. э. ) пытались объяснить, каким образом осуществляются различные превращения, из чего и как произошли все вещества. Так возникло учение о началах, стихиях(от стехейя-основа), илиэлементах(от латинского elementum-первооснова, первоначало), как их стали называть позже.
Фалес Милетский считал, что мир - это единое целое, а всё , что происходит в природе, есть результат уплотнения илиразряжения единой первоматерии, единого первоночала - воды. Анаксимен Милетский признавал первичной материей воздух, при охолждении и сгущении которого образуется вода, а из неё затем при последующем уплотнении и охолождении возникает земля. Философ Ксенофан учил, что первичными началами являются вода и земля; материя не уничтожается и не возникает, мир существует вечно.
В 544-483 гг. до н. э. В городе Эфесе жил знаменитый философ Гераклит, который считал, что все «телам» природы присуще вечное движение. Естественно, что первоматерией при этом он признавал самое подвижное и зменчивое начало - огонь. Мир, по мнению Гераклита, не создан ни богами, ни людьми, «был, есть и будет вечно живым огнём», который закономерно воспламеняется и так же закономерно угасает.
Другой древнегреческий философ, Эмпедокл, наблюдая горение дерева, отмечал, что сначала образуется дым (воздух затем пламя (огонь) и в конце концов остаётся зола (земля). Если около пламени будет находится холодная поверхность, то на ней осаждаются пары воды. Таким образом, горение есть разложение горящего вещества на четыре элемента: воздух, огонь, воду и землю. На основании такого вывода Эмпедокл первый создал учение о четырёх началах («корнях») природы: «Сначала выслушай, что четыре корн всего), существующего – Огонь, и Вода, и Земля, и безграничная высь Эфира. . . Из них всё, что было, и всё то, что будет». Эти «начала» вечны и неизмены.
Анаксагор из города Клазомена в Малой Азии первым высказал предположение, что все вещества состоят из бесчисленного количества первичных начал материи - «семян вещей». Материи свойственны противоположные качества : свет и тьма, теплота и холод, сухость и влажность. Только совокупность этих качеств, взятая в различных соотношениях, обуславливает образования таких начал, как земля и эфир.
Здесь необходимо отметить, что тогда же, наряду с учением о «стихиях», развивались и другии представления о строении материи-атомистические. Ярчайшей фигурой древней Греции и всего античного мира был Аристотель (384-322 гг. до н. э. ). Он как и Эпмпедокл, признавал, что в мире существуют четыреосновных «начала» - «стихии» (они же «элементы», иногда «принципы» или «первичная материя»). Под стихиями Аристотель понимал «пределные части», на которые разлагаются все тела. Эти части не делятся дальше и отличаются друг от друга «по виду». К стихиям он относил воду, землю, огонь и воздух; каждая из стихий бала носителем двух свойств из четырёх – влажности и сухости, тепла и холода: воздух тёплый и влажный, огонь сухой и тёплый, земля сухая и холодная, вода холодная и влажная.
Помимо этих четырёх элементов Аристотель ввёл пятый, который назвал «сущность». В средние века алхимики стали именовать этот элемент «квинтэссенцией»(от латинского quintaessentia- пятая сущность), «философским камнем», «элексиром жизни», «великим магистерием», «красной тинктурой», «универсалом», «медикаментом». Таинственному пятому элументу приписывали свверхъестественные свойства.
Учения Аристотеля о взаимном превращении элементов и о пятой сущности легло впоследствии в основу представлений о трансмутации, в том числе и о получении золота из неблагородных металлов. И первыми стали применять учение аристотеля алхимики.
studfiles.net
История развития химии
Когда вспоминаешь историю развития неорганической химии, невольно приходит на ум древнеегипетский миф о Фениксе, птице, обладавшей способностью при наступлении старости сгорать и вновь возрождаться из пепла… Трудно назвать дату зарождения химии — науки о веществе и его превращениях. Расшифровка таблиц с клинообразными надписями, найденных при раскопках древних городов Месопотамии, позволяет сделать вывод, что еще за три тысячи лет до нашей эры люди уже умели добывать из руд свинец, медь, серебро, следовательно, использовали свои сведения о химических превращениях веществ для практических целей. В Древнем Египте химия считалась священной наукой. Задолго до нашей эры там производились красители, стекло, глазурь, металлы. Примерно к этому же периоду относится развитие химии в Китае и Индии. В книгах индийского ученого Каутилайа (III век до нашей эры) и китайского ученого Вей Поянга (II век до нашей эры) описаны различные химические соединения и способы их получения.
В средневековой Европе первый период развития химии был связан с поисками «философского камня», способного превратить любой металл в золото. Бесплодные попытки алхимиков, слабо связанные с жизнью, не много дали для развития химии в этот период. Отрыв науки от повседневных задач всегда сказывается отрицательно прежде всего на самой науке.
Но уже в начале XVI века все большее развитие получают те направления химии, которые непосредственно связаны с запросами жизни. Большое влияние на формирование этих плодотворных направлений сыграли труды Парацельса, учившего, что роль химии состоит не в поисках философского камня, а в изготовлении лекарств, и основополагающие работы Агриколы в области металлургии, пробирного анализа и горного дела.
С этого периода непрерывно возрастает связь химии с практикой; ученые накапливают все новые и новые полезные сведения. И, естественно, появляется потребность систематизировать эти сведения на основе каких-то общих представлений. Попытка систематизации окислительно-восстановительных процессов, очень важных для металлургии, была сделана в конце XVII века Шталем в его известной флогистонной теории. Сегодня ее нелепость очевидна даже школьнику, но, тем не менее, флогистонная теория просуществовала свыше сотни лет и вначале, без сомнения, сыграла положительную роль: она позволила объединить и каким-то образом объяснить почти все накопленные к тому времени данные. Именно в период господства этой теории были открыты многие газы, установлены новые сведения о поведении металлов, окислов, солей.
Однако постепенно накапливались факты, доказывающие несостоятельность принятой теории и закладывающие основы новых представлений. Эти факты блестяще обобщили М. В. Ломоносов, А. Л. Лавуазье и ряд других крупных ученых XVIII века. Именно тогда положено начало химии как точной науки: был сформулирован закон сохранения веса, закон постоянства состава химических соединений, закон кратных отношений, понятие об атомном и молекулярном весе.
С тех пор создавалось и умирало много различных теорий и представлений, но основные законы, возникшие в середине XVIII и начале XIX столетий и превратившие химию в количественную науку, остаются незыблемыми. Они позволили величайшему русскому ученому Д. И. Менделееву предложить новую всеобъемлющую классификацию — периодическую систему химических элементов, которая и в настоящее время является фундаментом неорганической химии.
В XIX веке было положено также начало бурному развитию органической химии. Этому способствовало прежде всего ниспровержение господствующей до этого периода виталистической теории, не допускавшей даже возможности синтеза веществ животного и растительного происхождения. Вначале Велер, синтезировавший мочевину, затем Бертло и Бутлеров, получившие искусственным путем первый — жиры, второй — углеводы, блестяще показали возможности синтетического направления в органической химии.
Важным фактором, способствовавшим развитию теоретической органической химии, явилось создание А. М. Бутлеровым теории химического строения (1861 год). Широкое привлечение внимания химиков к этому направлению привело к поразительным успехам, как в научном отношении, так и в вопросах использования достижений органической химии для народного хозяйства. Появились и продолжают появляться новые области промышленности органического синтеза: синтетические красители, моющие вещества, пластмассы, волокна, каучуки, ионообменные смолы, лекарственные вещества, витамины, гормоны, антибиотики. Уже давно от копирования природных веществ химики перешли к созданию новых, не существующих в природе веществ с ценными свойствами. Открыты целые классы таких соединений, как, например, фторопласты, силиконы.
Эти успехи послужили причиной того, что основное внимание химиков в период с конца XIX века и до самого последнего времени было привлечено к проблемам органической химии. Неорганическая химия в известном смысле отошла на задний план. Создалось такое положение, при котором изучением одного элемента — углерода — стало заниматься больше химиков и институтов, чем изучением всех остальных элементов, из которых состоит наш мир.
Конечно, было бы неправильно утверждать, что недостаточно развивались все направления неорганической химии. В частности, были достигнуты значительные успехи в некоторых областях химии комплексных соединений, химии хлоридов и фторидов, химии редких элементов. Именно этим можно объяснить тот факт, что когда перед неорганической химией встали новые, весьма сложные задачи в связи с необходимостью обеспечить развитие атомной энергетики и полупроводниковой техники, эти задачи были успешно решены. Но в целом положение в неорганике оставляет желать много лучшего. Для того, чтобы неорганическая химия и в дальнейшем не оказалась узким местом, надо значительно расширить фронт научных исследований, помочь развитию новых направлений неорганической химии.
Автор: Н. Н. Семенов.
P. S. О чем еще думают британские ученные: о том, что с помощью неорганической химии мы имеем множество изобретений, даже таких тривиальных, как воздушные шары. Хотя почему тривиальных, ведь все дети их очень любят и часто говорят, подари мне букет из воздушных шаров….
www.poznavayka.org
Докажите что химия древняя наука... -reshimne.ru
Цель:> выяснить, как интерес людей к веществам и их превращениям способствовал постепенному формированию одной из фундаментальных наук — химии;
> узнать о достижениях современной химии.
Химия — древняя и в то же время молодая наука. Правильные представления о веществах и их превращениях появились лишь в последние полтора-два столетия.
Зарождение науки химии.
Люди издавна осуществляли многочисленные превращения веществ. Научившись добывать огонь, они сжигали древесину, чтобы обогревать свое жилище, готовить пищу. Делая вино, человек использовал процесс брожения, благодаря которому виноградный сахар превращался в спирт.
Позже были изобретены способы получения металлов из руд. На превращениях веществ основывалось производство стекла и пороха.
Считают, что химия как ремесло возникла задолго до начала нашей эры в Древнем Египте (рис. 3). Слово «химия» связывают с первым названием этой страны — Кемет1. В Египте начали развиваться металлургия, керамическое производство, парфюмерия, крашение тканей, изготовление лекарств.
1 По другим гипотезам, слово «химия» происходит от древнегреческого «хюма» — литье металлов или древнекитайского «ким» — золото.
Химия в Древнем ЕгиптеРис. 3. Химия в Древнем Египте:а — получение металлов;б — бальзамирование
Много тайн, связанных с превращениями веществ, знали только жрецы.
Над природой веществ размышляли древнегреческие философы. Они утверждали, что все вещества состоят из мельчайших и неделимых частиц — атомов. Ho доказать это в то время было невозможно.
Дальнейшее развитие наук происходило в арабских странах. Там химию называли алхимией («ал» — часто употребляемая арабская приставка).
Стали развиваться смежные с химией минералогия (наука о минералах), аптечное дело, различные ремесла — ростки современной химической технологии.
В период средневековья алхимией заинтересовались в Европе. Многие произведения арабских и греческих ученых, философов были переведены на латынь. Пытаясь добыть «философский камень», который дал бы возможность превратить любой металл в золото, подарить человеку вечную молодость, вылечить его, ученые проводили множество опытов (рис. 4). Они получили много новых веществ, изучили их свойства. Алхимики изготовляли различные виды лабораторной посуды и оборудования, разработали такие операции в химическом эксперименте, как перегонка, фильтрование. Им принадлежат многочисленные, часто случайные, открытия.
Каждая наука становится настоящей тогда, когда открывают ее законы, а на основании полученных знаний создают теории. Первые теории о превращениях веществ появились в Европе во второй половине XVII в., но были ошибочными. В XVI11 в. был открыт закон сохранения массы веществ при химической реакции1 (см. § 14). Он оказал положительное влияние на развитие науки химии.
Алхимики за работой Алхимики за работойРис. 4. Алхимики за работой
Современная химия.
В настоящее время химия имеет мощный теоретический фундамент. Опираясь на него, ученые прогнозируют существование новых веществ с необходимыми для практического применения свойствами, предлагают и реализуют способы их получения.
Благодаря новым веществам, которые выдерживают высокие температуры, глубокий вакуум, имеют уникальные свойства, человек научился использовать атомную энергию, создал компьютер, проложил дорогу в космос. Традиционные материалы — древесину, стекло, металлы — он успешно заменяет пластмассами. Новые лекарственные препараты помогают человеку восстановить здоровье.
Химики разрабатывают и совершенствуют методы переработки природного сырья — нефти, угля, природного газа, металлических руд, — чтобы получать как можно больше нужных веществ.
Ученые не только изучают вещества и их превращения, но и определяют причины и закономерности таких превращений, исследуют их зависимость от температуры, давления и т. п. Химики работают в хорошо оборудованных лабораториях (рис. 5). Возможности современной химии безграничны.
Это интересно
Первая Нобелевская премия в области химии была присуждена в 1901 г. голландскому химику Я. X. Вант-Гоффу за исследование растворов.
За значительные мировые достижения в области химии ежегодно одному или нескольким ученым присуждают престижную награду — Нобелевскую премию.
Весомый вклад в развитие химии сделали украинские ученые. Они обогатили теоретическую и экспериментальную химию, получили десятки тысяч новых веществ, разработали сотни методов химического анализа веществ, изобрели многие материалы с полезными свойствами.
1 Химическими реакциями называют превращения одних веществ в другие.
Химическая лабораторияРис. 5. Химическая лаборатория
Выводы
Становление химии происходило на протяжении нескольких тысяч лет.
Химия как наука родилась с открытием закона сохранения массы веществ при их превращениях.
Сейчас ученые-химики получают и исследуют много веществ для их эффективного использования.
reshimne.ru
Как возникла и развивалась наука химия - Вступление - Химия 7 класс - Попель П.П. - Академия 2015 год
2 Как возникла и развивалась наука химия
Материал параграфа поможет вам:
> выяснить, как интерес людей к веществам и их преобразований способствовал формированию науки химии;
> узнать о достижениях ученых-химиков.
Химия — древняя и одновременно молодая наука. Правильные представления о составе веществ, их внутреннее строение и превращение сложились лишь в последние полтора-два века.
Зарождения науки химии. Люди с давних времен бессознательно осуществляли многочисленные преобразования веществ. Научившись добывать огонь, они сжигали древесину, чтобы обогревать жилище, готовить пищу. Изготавливая вино, человек использовал процесс брожения, благодаря которому виноградный сахар превращался в спирт. На подобном процессе основывалось пивоварения. Позже были изобретены способы получения металлов из руд, созданы производства стекла, фарфора, бумаги, пороха, кирпича.
Считают, что химия как ремесло возникла задолго до начала нашей эры в Древнем Египте (рис. 4). Слово «химия» связывают с первым названием этой страны — Кемет1. В Египте получили развитие металлургия, керамическое производство, парфюмерия, крашение тканей, изготовление лекарств. Много тайн, связанных с превращениями веществ, знали только жрецы.
Рис. 4. Химические ремесла в Древнем Египте:
а — стеклодувы; б — произведение гончаров; — бальзамирование; г — добыча металлов
1 По другим гипотезам, слово «химия» происходит от древнегреческого «хюма» — литье металлов или древнекитайского «ким» — золото.
Над внутренним строением веществ размышляли еще древнегреческие философы. Они утверждали, что вещества состоят из мельчайших и неделимых частиц — атомов. Но доказать это в те времена было невозможно.
В древних арабских странах химию называли алхимией («ал« — широко употребляемое арабский префикс). Там начали развиваться родственные с этой наукой минералогия, аптечное дело, а также разнообразные производства — ростки современной химической технологии.
В средневековье алхимия распространилась в Европу. Немало произведений арабских и греческих ученых, философов были переведены на латинском языке. Пытаясь добыть «философский камень», который превращал бы любой металл в золото, предотвращал старение человека, оберегал его от болезней, алхимики проводили множество опытов (рис. 5). Они добыли много веществ, разработали методы их разделения и очистки, изучили свойства, изготавливали различные виды лабораторной посуды и оборудования. Алхимикам принадлежат многочисленные, часто случайные, открытия.
Рис. 5. Эксперименты европейских алхимиков
Каждая наука становится настоящей, когда открывают ее законы, а на основании полученных знаний создают теории. Первые теории превращений веществ появились в Европе во второй половине XVII в., но были ошибочными. В XVIII ст. был открыт закон сохранения массы веществ во время химической реакции1 (см. § 19). Это дало толчок стремительному развитию науки химии.
Современная химия. Сейчас химия имеет прочный теоретический фундамент. Он дает возможность ученым прогнозировать возможности существования еще неизвестных веществ с необходимыми для практического использования свойствами, успешно реализовывать их добывания.
Благодаря новым веществам, которые выдерживают высокие температуры, глубокий вакуум, имеют уникальные свойства, люди научились использовать атомную энергию, создали компьютер, межпланетные станции. Вместо древесины, стекла, металлов все чаще применяются полимерные материалы. Ученые создают лекарственные препараты, которые помогают побеждать болезни.
Ученые не только изучают вещества и их превращения, но и выявляют причины и закономерности этих явлений, исследуют влияние на них температуры, давления, других факторов. Они разрабатывают и совершенствуют методы переработки разнообразного природного сырья — нефти, угля, природного газа, металлических руд, чтобы добывать максимальное количество нужных веществ с наименьшими затратами.
Химики работают в хорошо оборудованных лабораториях (рис. 6). Возможности современной химии неограниченные.
За выдающиеся достижения в химии каждый год одному или нескольким ученым присуждают престижную награду — Нобелевскую премию.
Много наших соотечественников выбрали жизненный путь, связанный с химической наукой.
1 Так называют превращение одних веществ на другие.
Рис. 6. Химическая лаборатория
Они работают в университетах, научно-исследовательских институтах Национальной академии наук.
Украинские химики обогатили теоретическую и экспериментальную химию, добыли десятки тысяч новых веществ, разработали сотни методов химического анализа веществ, изобрели множество материалов с полезными свойствами. Они успешно внедряют результаты своих исследований в различные отрасли промышленности, техники, другие сферы деятельности людей.
ВЫВОДЫ
Становление химии происходило в течение нескольких тысяч лет.
Химию как фундаментальную науку породило открытие закона сохранения массы веществ во время их превращений.
Современная химическая наука масс теоретическую основу и широкие возможности для исследований. Ученые-химики добывают много веществ и изучают их свойства с целью эффективного использования на практике.
?
7. Почему химию считают древней и одновременно молодой наукой?
8. Воспользовавшись материалами из интернета. подготовьте краткое сообщение о интересное открытие или изобретение алхимиков.
9. Докажите, что человек в наше время не может ограничиться использованием только тех веществ, которые есть в природе.
Химия наука о природе. Химия в окружающем мире. Краткие известия из истории развития химии.
Химия – наука о веществах, их свойствах и пре –
вращениях. Она изучает состав и строение веще -ств, условия и способы превращения одних веще- ств в другие, а так же явления, которые сопрово - ждают эти превращения.
Предметом изучения химии являются химичес –кие элементы, химические реакции разных соеди-
нений, закономерности, которые управляют этими превращениями, а так же процессы и явления, которые сопровождают эти превраще-ния. Превращения веществ с изменением состава молекул, называют химическими реакциями.
Основные задачи химии:
изучение веществ и их свойств;
получение веществ с заранее известными свойствами;
исследование и использование энергии хими – ческих реакций и явлений, которые сопро-вождают их;
развитие и интенсификация химической про – мышленности;
разработка экологически безопасных и безот –ходных технологий.
Химия одна из 6-х наук, которые тесно связаны с деятельностью человека (рис.1). Свое начало она берет в глубокой древности. Именно в тот период, первобытные люди начали пользоваться ее ресурсами и знаниями. Поэтому, химию счи-тают одной из древнейших дисциплин (рис. 2 а,б, в). Сейчас знания химии очень широко исполь-зуются в медицине, в пищевой промышленности, в сельском хозяйстве и т.д. Не существует ни одной отрасли, где бы химия не принимала уча-стие или не внесла свой вклад в развитие.
Химия как наука делится на такие раделы: общая, неорганическая, органическая, физическая и аналитическая.
Рисунок 1. Взаимосвязь химии с другими науками
а
б
Рисунок 2. Химия в древности
в
Рисунок 3. Химическая боеголовка
Но, химия не всегда помогает человеку. Если не пра-вильно воспользоваться ее знаниями, она может навре-дить и даже убить его. На первый взгляд, эта маленькая бомба (рис. 3) не представляет особой разрушительной силы. На самом деле – это так и есть, сила этой бомбы состоит в том, что происходит после ее взрыва: мучительная смерть, болезненные ожоги, увечья. Поэтому, будь внимателен, когда пользуешься знаниями химии, знай, за химиком как и за врачом, тоже стоят некоторые этические принципы и обязательства, указанные в тексте клятвы Гипократа:
Все ученые выделили несколько этапов становления химии как науки.
І. Алхимический период (IV-XVI в.)
Цель: поиски филосовского камня для превращения металла в золото, синтез элексира молодости.
Химические знания развивались медленно.
Слабо развивалось производство.
Открыты различные вещества
Получен большой практический опыт относительно работы с веществами
ІІ. Период теории флогистона (XVII в.)
«… все вещества содержат в своем составе флогистон, который во время реакций горения выветривается»
1756 г. Русский ученый М.Ломоносов доказал: во время горения, вещества соединяются со составными частицами воздуха.
1774 г. Исследованиями А.Лавуазье доказано, что составной частью воздуха является кислород. Отсюда, вещества во время горения и окисления вступают в реакцию соединения.
Позитивное: 1. Дано научное пояснение процессов горения и окисления.
2. Доказана ошибочность теории флогистона
Создание атомно-молекулярной теории (М. Ломоносов, Дж.Дальтон)
Позитивное: развитие химической науки поставлено на научную основу.
Болеутоляющих, дезинфи-цирующих, анастезирующих средств
Сывороток, заменителей крови
Протезов, искусственных костей, суставов
Прочитайте рассказ и ответь на вопрос: «Почему химия важна для жизни общества?».
- Я хочу стать химиком! - так ответил гимназист Юстус Либих (он родился в 1803 г.) на вопрос директора Дармштадской гимназии о выборе будущей профессии. Это вызвало смех присутствовавших при разговоре учителей и гимназистов. Дело в том, что в начале прошлого века в Германии да и в большинстве других стран к такой профессии не относились серьезно. Химию рассматривали как прикладную часть естествознания, и хотя были разработаны теоретические представления о веществах, эксперименту чаще всего не придавали должного значения. Но, Либих, еще учась в гимназии, занимался экспериментальной химией. Страстное увлечение химическими опытами помогло ему в дальнейшей исследовательской работе. Уже в 21 год Либих становится профессором в Гиссене и организует единственную в своем роде химическую школу, которая привлекла молодых приверженцев этой науки из разных стран. Она послужила прообразом современных специальных учебных заведений. Новшество обучения заключалось, собственно, в том, что студенты много внимания уделяли опытам. Только благодаря Либиху центр тяжести курса химии был перенесен из аудитории в лабораторию.
В наше время желание стать химиком никого не рассмешит, напротив, химическая промышленность постоянно нуждается в людях, у которых обширные знания и экспериментальные навыки сочетаются с любовью к химии.
1.Химия изучает:
а) состав и свойства веществ;
б) состав и строение вещества;
в) состав, строение, свойства веществ и способы их превращения. ________
2. Какой известный ученый XVII в. своими труда-ми сопутствовал становлению химии как науки:
а) Г.Шталь;
б) Б. Гранд;
в) Р.Бойль. ________
3. Какой из ученых предлодил кислородную тео-рию горения:
а) М.Ломоносов;
б) Дж.Пристли;
в) А. Лавуазье. ________
4. Что было самым важным результатом деятель – ности алхимиков:
а) поиск философского камня;
б) накопление практического опыта;
в) открытие новых веществ. ________
5. Кто из ученых предложил атомно-молекуляр –ную теорию:
а) Р.Бойль;
б) М. Ломоносов;
в) Дж. Дальтон. ________
6. Кто из известтных ученых написал: «Не может быть в наши дни специалиста, который мог бы обойтись без знаний химии»:
а) Д. Менделеев;
б) В. Вернадский;
в) М. Семенов. ________
7. Кто развивал атомно-молекулярную теорию:
а) Р. Бойль;
б) Дж.Дальтон;
в) М. Ломоносов. ________
8. В каком случае химия наносит вред:
а) если не знать свойств веществ и их влияния на живые организмы;
б) при неправильном использовании веществ и материалов;
в) при соблюдении всех правил по эксплуатации веществ. ________
9. Какая теория послужила развитию химии в ХІХ в.:
а) кислородная теория горения;
б) теория электролитической диссоциации;
в) атомно-молекулярная теория. ________
10. Химические процессы использовались в ремеслах:
а) карбирования;
б) производства стекла;
в) пошива одежды. ________
Правильных ответов _____ неправильных ______
Оценка _____ баллов _________
/роспись/
Устно
1. Какие периоды развития химии Вы знаете?
2. Сформулируйте определение химии как науки.
3. Перечислите отрасли использования химиче-ских знаний.
4. Какие теории легли в основу развития классичес-кой химии (перечислите).
5. Что является предметом изучения химии?
6. Как Вы понимаете - «задачи химии как науки»?
7. Проанализируйте достижения и недостатки алхимического периода развития химии.
8. Ваше понимание – «становление химии как науки».
9. Какие науки о природе Вам известны?
10. Какую роль играет химия для развития: археологии, криминалистики, астрономии?
Хи́мия (от араб. کيمياء, произошедшего, предположительно, от египетского слова km.t (чёрный), откуда возникло также название Египта, чернозёма и свинца — «черная земля»; другие возможные варианты: др.-греч. χυμος — «сок», «эссенция», «влага», «вкус», др.-греч. χυμα — «сплав (металлов)», «литье», «поток», др.-греч. χυμευσις — «смешивание») — одна из важнейших и обширных областей естествознания, наука о веществах, их свойствах, строении и превращениях, происходящих в результате химических реакций, а также законах, которым эти превращения подчиняются. Поскольку все вещества состоят из атомов, которые благодаря химическим связям способны формировать молекулы, то химия занимается в основном изучением взаимодействий между атомами и молекулами, полученными в результате таких взаимодействий. Предмет химии — химические элементы и их соединения, а также закономерности, которым подчиняются различные химические реакции. Химия[1] имеет много общего с физикой и биологией, по сути граница между ними условна. Современная химия является одной из самых обширных дисциплин среди всех естественных наук.
Зачатки химии возникли ещё со времён появления человека разумного. Поскольку человек всегда так или иначе имел дело с химическими веществами, то его первые эксперименты с огнём, дублением шкур, приготовлением пищи можно назвать зачатками практической химии. Постепенно практические знания накапливались, и в самом начале развития цивилизации люди умели готовить некоторые краски, эмали, яды и лекарства. Вначале человек использовал биологические процессы, такие, как брожение, гниение, но с освоением огня начал использовать процессы горения, спекания, сплавления. Использовались окислительно-восстановительные реакции, не протекающие в живой природе — например, восстановление металлов из их соединений.
Такие ремёсла, как металлургия, гончарство, стеклоделие, крашение, парфюмерия, косметика, достигли значительного развития ещё до начала нашей эры. Например, состав современного бутылочного стекла практически не отличается от состава стекла, применявшегося в 4000 году до н. э. в Египте. Хотя химические знания тщательно скрывались жрецами от непосвящённых, они всё равно медленно проникали в другие страны. К европейцам химическая наука попала главным образом от арабов после завоевания ими Испании в 711 году. Они называли эту науку «алхимией», от них это название распространилось и в Европе.
Известно, что в Египте уже в 3000 году до н. э. умели получать медь из её соединений, используя древесный уголь в качестве восстановителя, а также получали серебро и свинец. Постепенно в Египте и Месопотамии было развито производство бронзы, а в северных странах — железа. Делались также теоретические находки. Например, в Китае с XXII века до н. э. существовала теория об основных элементах (Вода, Огонь, Дерево, Золото, Земля). В Месопотамии возникла идея о противоположностях, из которых построен мир: огонь—вода, тепло—холод, сухость—влажность и т. д.
В V веке до н. э. в Греции Левкипп и Демокрит развили теорию о строении вещества из атомов. По аналогии со строением письма они заключили, что как речь делится на слова, а слова состоят из букв, так и все вещества состоят из определённых соединений (молекул), которые в свою очередь состоят из неделимых элементов (атомов).
В V веке до н. э. Эмпедокл предложил считать основными элементами (стихиями) Воду, Огонь, Воздух и Землю. В IV веке до н. э. Платон развил учение Эмпедокла: каждому из этих элементов соответствовал свой цвет и своя правильная пространственная фигура атома, определяющая его свойства: огню — красный цвет и тетраэдр, воде — синий и икосаэдр, земле — зелёный и гексаэдр, воздуху — жёлтый и октаэдр. По мнению Платона, именно из комбинаций этих «кирпичиков» и построен весь материальный мир. Учение о четырёх превращающихся друг в друга было унаследовано Аристотелем.
Алхимия Править
Культура Египта, как известно, обладала хорошо развитыми технологиями, что демонстрируют объекты и сооружения, создание которых возможно только при наличии теоретической и практической базы. Подтверждение развития первичных теоретических знаний в Египте наука получает в последнее время. Тем не менее, на такое происхождение указывает, в большей степени эзотерическую, концептуальную принадлежность имеющие подобия теоретических — традиционные источники алхимии — этого причудливого и цветистого «симбиоза» искусства и, в определённой степени — примата одного из основных разделов естествознания — химии, только формально берущей начало в этом комплексе знаний и опыта. Среди таких источников в первую очередь следует назвать — «Изумрудную скрижаль» (лат. «Tabula smaragdina») Гермеса Трисмегиста, как и ряд других трактатов «Большого алхимического свода».[2][3]
Имел место ещё в IV—III веках до н. э. на Востоке (в Индии, Китае, в арабском мире) ранний «прототип» алхимии. В этот и последующие периоды были найдены новые способы получения таких элементов как ртуть, сера, фосфор, охарактеризованы многие соли, уже были известны и использовались кислота HNO3 и щёлочь NaOH. С раннего Средневековья получает развитие то, что сейчас принято понимать под алхимией, в которой традиционно соединились, наряду с вышеназванными наукообразными компонентами (в смысле современного понимания методологии науки), философские представления эпохи и новые для того времени ремесленные навыки, а также магические и мистические представления; последними, впрочем, и была наделена в отдельных своих проявлениях и особенностях философская мысль той поры. Известными алхимиками того времени были Джабир ибн Хайян (Гебер), Ибн Сина (Авиценна) и Абу Бакр ар-Рази. Ещё в античности, благодаря интенсивному развитию торговли, золото и серебро становятся всеобщим эквивалентом производимых товаров. Трудности, с которыми связано получение этих сравнительно редких металлов, побудили к попыткам практического использования натурфилософских воззрений Аристотеля о преобразовании одних веществ в другие; возникновение учения о «трансмутации», вместе с уже названным Гермесом Трисмегистом, традиция алхимической школы связывала и с его именем. Представления эти претерпели мало изменений вплоть до XIV века.[2][3]
Алхимики в поисках философского камня
В VII веке н. э. алхимия проникла в Европу. В то время, как и на протяжении всей истории, у представителей господствовавших слоёв общества особой «популярностью» пользовались предметы роскоши, в особенности — золото, поскольку именно оно являлось, как уже отмечено, эквивалентом торговой оценки. Алхимиков, в числе прочих вопросов, продолжали интересовать способы получения золота из других металлов, а также проблемы их обработки. Вместе с тем, к тому времени арабская алхимия стала отдаляться от практики и утратила влияние. Из-за особенностей технологий, обусловленных, в числе прочего — системой герметических взглядов, различием знаковых систем, терминологии и сугубо корпоративного распространения знаний «алхимическое действо» развивалось очень медленно. Наиболее известными европейскими алхимиками считаются Никола Фламель, Альберт Великий, Джон Ди, Роджер Бэкон и Раймонд Луллий. Эпоха алхимиков ознаменовала получение многих первичных веществ, разработку способов их получения, выделения и очистки. Только в XVI веке, с развитием различных производств, в том числе металлургии, а также фармацевтики, обусловленным возрастанием её роли в медицине, начали появляться исследователи, чья деятельность выразилась существенными преобразованиями в этой науке, которые приблизили становление хорошо осмысленных и актуальных практических методов этой дисциплины. Среди них, прежде всего, следует назвать Георгия Агриколу и Теофраста Бомбаста Парацельса.[2][3]
Химия как наука Править
Химия как самостоятельная дисциплина определилась в XVI—XVII веках, после ряда научных открытий, обосновавших механистическую картину мира, развития промышленности, создания фабрик, появления буржуазного общества. Однако из-за того, что химия, в отличие от физики, не могла быть выражена количественно, существовали споры, является ли химия количественной воспроизводимой наукой или это некий иной вид познания. В 1661 году Роберт Бойль создал труд «Химик-скептик», в котором объяснил разность свойств различных веществ тем, что они построены из разных частиц (корпускул), которые и отвечают за свойства вещества. Ван Гельмонт, изучая горение, ввёл понятие газ для вещества, которое образуется при нём, открыл углекислый газ. В 1672 году Бойль открыл, что при обжиге металлов их масса увеличивается, и объяснил это захватом «весомых частиц пламени».
М. В. Ломоносов уже в первой известной своей работе, именно к данной области естествознания отношение имеющей — «Элементы математической химии» (1741), в отличие от большинства химиков своего времени, считавших эту сферу деятельности искусством, классифицирует её как науку, начиная труд свой словами[4]:
Химия — наука об изменениях, происходящих в смешанном теле, поскольку оно смешанное. ...Не сомневаюсь, что найдутся многие, которым это определение покажется неполным, будут сетовать на отсутствие начал разделения, соединения, очищения и других выражений, которыми наполнены почти все химические книги; но те, кто проницательнее, легко усмотрят, что упомянутые выражения, которыми весьма многие писатели по химии имеют обыкновение обременять без надобности свои исследования, могут быть охвачены одним словом: смешанное тело. В самом деле, обладающий знанием смешанного тела может объяснить все возможные изменения его, и в том числе разделение, соединение и т. д.
Тепло и флогистон. Газы Править
В начале XVIII века Шталь сформулировал теорию флогистона — вещества, удаляющегося из материалов при их горении.
В 1749 году М. В. Ломоносов написал «Размышления о причине теплоты и холода» (замысел работы относится к 1742—1743 годам — см. его же «Заметки по физике и корпускулярной философии»). Высочайшую оценку этому труду дал Л. Эйлер (письмо 21 ноября 1747 года). В 1848 году профессор Д. М. Перевощиков, обстоятельно излагая важнейшие идеи М. В. Ломоносова, подчёркивает, что его теория теплоты опередила науку на полстолетия («Современник», январь 1848, т. VII, кн. 1, отд. II, с. 41—58) — с мнением этим, до того и в дальнейшем, согласуется мнение многих других исследователей.[4]
В 1754 году Блэк открыл углекислый газ, Пристли в 1774 — кислород, а Кавендиш в 1766 — водород.
В период 1740—1790 годов Лавуазье и Ломоносов[4] химически объяснили процессы горения, окисления и дыхания, доказали, что огонь — не вещество, а следствие процесса. Пруст в 1799—1806 годах сформулировал закон постоянства состава. Гей-Люссак в 1808 открыл закон объёмных отношений (закон Авогадро). Дальтон в труде «Новая система химической философии» (1808—1827) доказал существование атомов, ввёл понятие атомный вес, элемент — как совокупность одинаковых атомов.
Реинкарнация атомарной теории вещества Править
В 1811 году Авогадро и предложил гипотезу о том, что молекулы элементарных газов состоят из двух одинаковых атомов; позднее на основе этой гипотезы Канниццаро осуществил реформу атомно-молекулярной теории. Эта теория была утверждена на первом международном съезде химиков в Карлсруэ 3-5 сентября 1860 года.
Дмитрий Иванович Менделеев
В 1869 году, Д. И. Менделеев открыл периодический закон химических элементов и создал периодическую систему химических элементов. Он объяснил понятие химический элемент и показал зависимость свойств элемента от атомной массы. Открытием этого закона он основал химию как количественную науку, а не только как описательную и качественную.
Радиоактивность и спектры Править
Важную роль в познании структуры вещества сыграли открытия XIX века. Исследование тонкой структуры эмиссионных спектров и спектров поглощения натолкнуло учёных на мысль о их связи со строением атомов веществ. Открытие радиоактивности показало, что некоторые атомы нестабильны (изотопы) и могут самопроизвольно превращаться в новые атомы (радон — «эманация»).
Квантовая химия Править
Основная статья: квантовая химия
Основные понятия Править
Элементарная частица Править
Основная статья: Элементарная частица
Это все частицы, не являющиеся атомными ядрами или атомами (протон — исключение). В узком смысле — частицы, которые нельзя считать состоящими из других частиц (при заданной энергии воздействия/наблюдения). Элементарными частицами также являются электроны (-) и позитроны (+).
Атом Править
Основная статья: Атом
Наименьшая частица химического элемента, обладающая всеми его свойствами. Атом состоит из ядра и «облака» электронов вокруг него. Ядро состоит из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов. Взаимодействуя, атомы могут образовывать молекулы.
Атом — предел химического разложения любого вещества. Простое вещество (если оно не является одноатомным, как, например, гелий He) разлагается на атомы одного вида, сложное вещество — на атомы разных видов.
Молекулярная структура изображает связи и относительное положение атомов в молекуле. На иллюстрации показана молекула паклитаксела (номенклатурное название: (2α,4α,5β,7β,10β,13α)-4,10-бис(ацетилокси)-13-{[(2R,3S)- 3-(бензоиламино)-2-гидрокси-3-фенилпропаноил]окси}- 1,7-дигидрокси-9-оксо-5,20-эпокситакс-11-ен-2-ил бензоат).
Частица, состоящая из двух или более атомов, которая может самостоятельно существовать. Имеет постоянный качественный и количественный состав. Её свойства зависят от атомов, входящих в её состав, и от характера связей между ними, от молекулярной структуры и от пространственного расположения (изомеры). Может иметь несколько разных состояний и переходить от одного состояния к другому под действием внешних факторов. Свойства вещества, состоящего из определённых молекул, зависят от состояния молекул и от свойств молекулы.
Вещество Править
Основная статья: Вещество
В соответствии с классическими научными воззрениями различаются две физические формы существования материи — вещество и поле. Вещество — это форма материи, обладающая массой покоя (масса покоя не равна нулю). Химия изучает большей частью вещества, организованные в атомы, молекулы, ионы и радикалы. Те, в свою очередь, состоят из элементарных частиц: электронов, протонов, нейтронов и т. д.
Простые и сложные вещества. Химические элементы Править
Среди чистых веществ принято различать простые (состоящие из атомов одного химического элемента) и сложные (образованы из атомов нескольких химических элементов) вещества.
Простые вещества следует отличать от понятий «атом» и «химический элемент».
Химический элемент — это вид атомов с определённым положительным зарядом ядра. Все химические элементы указаны в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева; каждому элементу отвечает свой порядковый (атомный) номер в Периодической системе. Значение порядкового номера элемента и значение заряда ядра атома того же элемента совпадают, то есть химический элемент — это совокупность атомов с одинаковым порядковым номером.
Основная статья: Химический элемент
Простые вещества представляют собой формы существования химических элементов в свободном виде; каждому элементу соответствует, как правило, несколько простых веществ (аллотропных форм), которые могут различаться по составу, например атомный кислород O, кислород O2 и озон O3, или по кристаллической решетке, например алмаз и графит для элемента углерод C. Очевидно, что простые вещества могут быть одно- и многоатомными.
Сложные вещества иначе называются химическими соединениями. Этот термин означает, что вещества могут быть получены с помощью химических реакций соединения из простых веществ (химического синтеза) или разделены на элементы в свободном виде (простые вещества) с помощью химических реакций разложения (химического анализа).
Простые вещества представляют собой конечные формы химического разложения сложных веществ. Сложные вещества, образующиеся из простых веществ, не сохраняют химические свойства составляющих веществ.
Суммируя всё сказанное выше, можно записать:
$ E \overset S \underset A \rightleftarrows C $, гдеE — простые вещества (элементы в свободном виде),C — сложные вещества (химические соединения),S — синтез,A — анализ.
В настоящее время понятия «синтез» и «анализ» химических веществ используются в более широком смысле. К синтезу относят любой химический процесс, который приводит к получению необходимого вещества и при этом существует возможность его выделения из реакционной смеси. Анализом считается любой химический процесс, позволяющий определить качественный и количественный состав вещества или смеси веществ, то есть установить, из каких элементов составлено данное вещество и каково содержание каждого элемента в этом веществе. Соответственно различают качественный и количественный анализ — две составные части одной из химических наук — аналитической химии.
Металлы и неметаллы Править
Все химические элементы по их свойствам, то есть свойствам свободных атомов и свойствам образуемых элементами простых и сложных веществ, делят на металлические и неметаллические элементы. Условно к неметаллам относят элементы He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, F, Cl, Br, I, At, O, S, Se, N, P, C и H. К полуметаллам относят B, Si, Ge, As, Sb, Te, иногда — Po. Остальные элементы считаются металлами.
Чистые вещества и смеси веществ Править
Индивидуальное чистое вещество обладает определённым набором характеристических свойств. От чистых веществ следует отличать смеси веществ, которые могут состоять из двух или большего числа чистых веществ, сохраняющих присущие им свойства.
Смеси веществ делятся на гомогенные (однородные) и гетерогенные (неоднородные).
Различные примеры возможных смесей веществ в разных агрегатных состояниях
Горные породы (например гранит, минералосодержащие руды и др.)
Твёрдое — жидкое
Жидкие растворы (например, водные растворы солей)
Твёрдое в жидком — суспензии или взвеси (например, частицы глины в воде, коллоидные растворы)
Жидкое в твёрдом — жидкость в пористых телах (например, почвы, грунты)
Твёрдое — газообразное
Хемосорбированный водород в платине, палладии, сталях
Твёрдое в газообразном — порошки, аэрозоли, в том числе дым, пыль, смог
Газообразное в твёрдом — пористые материалы (например, кирпич, пемза)
Жидкое — твёрдое
Твёрдые жидкости (например, стекло — твёрдое, но всё же жидкость)
Может принимать разную форму и фиксировать её (например, посуда — разной формы и цвета)
Жидкое — жидкое
Жидкие растворы (например, уксус — раствор уксусной кислоты в воде)
Двух- и многослойные жидкие системы, эмульсии (например, молоко — капли жидкого жира в воде)
Жидкое — газообразное
Жидкие растворы (например, раствор диоксида углерода в воде)
Жидкое в газообразном — аэрозоли жидкости в газе, в том числе туманы
Газообразное в жидком — пены (например, мыльная пена)
Газообразное — газообразное
Газовые растворы (смеси любых количеств и любого числа газов), напр. воздух.
Гетерогенная система невозможна
В гомогенных смесях составные части нельзя обнаружить ни визуально, ни с помощью оптических приборов, поскольку вещества находятся в раздробленном состоянии на микроуровне. Гомогенными смесями являются смеси любых газов и истинные растворы, а также смеси некоторых жидкостей и твёрдых веществ, например сплавы.
В гетерогенных смесях либо визуально, либо с помощью оптических приборов можно различить области (агрегаты) разных веществ, разграниченные поверхностью раздела; каждая из этих областей внутри себя гомогенна. Такие области называются фазой.
Гомогенная смесь состоит из одной фазы, гетерогенная смесь состоит из двух или большего числа фаз.
Гетерогенные смеси, в которых одна фаза в виде отдельных частиц распределена в другой, называются дисперсными системами. В таких системах различают дисперсионную среду (распределяющую среду) и дисперсную фазу (раздробленное в дисперсионной среде вещество).
С помощью физических методов разделения можно провести разделение смесей на их составные части, то есть на чистые вещества.
Обзор известных физических методов разделения смесей веществ, используемых в химии и химической технологии
Агрегатное состояние составных частей смеси Физическое свойство, используемое для разделения Метод разделения
Твёрдое — твёрдое
Плотность
Отстаивание, седиментация
Смачиваемость
Флотация, пенная флотация
Размер частиц
Просеивание
Растворимость
Экстракция, выщелачивание
Магнетизм
Магнитная сепарация
Твёрдое — жидкое
Плотность
Седиментация, декантация (сливание жидкости с осадка), центрифугирование
Температура кипения жидкости
Выпаривание, дистилляция, осушка
Размер частиц
Фильтрование
Растворимость твёрдого вещества
Кристаллизация
Твёрдое — газообразное
Плотность
Седиментация, центробежная сепарация
Размер частиц
Фильтрование
Электрический заряд
Электрофильтрование
Жидкое — жидкое
Плотность
Отстаивание (в делительной воронке, в маслоотделителе), центрифугирование
Температура кипения
Дистилляция
Растворимость
Экстракция
Жидкое — газообразное
Плотность
Седиментация, центробежная сепарация
Растворимость газа
Отгонка газа (путём повышения температуры), промывание с помощью другой жидкости
Газообразное — газообразное
Температура конденсации
Конденсация
Абсорбируемость
Абсорбция (поглощение объёмом сорбента)
Адсорбируемость
Адсорбция (поглощение поверхностью сорбента)
Размер частиц
Диффузия
Масса
Центрифугирование
Чистыми веществами называются вещества, которые при проведении физических методов не разделяются на два или более других веществ и не изменяют своих физических свойств.
В природе не существует абсолютно чистых веществ. Например, так называемый особо чистый алюминий ещё содержит 0,001 % примесей других веществ. Таким образом, абсолютно чистое вещество — это абстракция. Правда, когда речь идет о каком-либо веществе, то химия пользуется этой абстракцией, то есть считает, что вещество истинно чистое, хотя практически берется вещество с некоторым содержанием примесей. Конечно, химик должен стремиться использовать в своей практике по возможности чистые вещества, содержащие минимальное количество примесей. Следует учитывать, что даже незначительное содержание примесей может существенно изменить химические свойства вещества.
Различия между смесями веществ и сложными веществами
Смесь Сложное вещество
Образуется с помощью физического процесса (смешивание чистых веществ)
Образуется с помощью химической реакции (синтез из простых веществ)
Свойства чистых веществ, из которых составлена смесь, остаются неизменными
Свойства простых веществ, из которых получено сложное вещество, в последнем не сохраняются
Чистые вещества (простые и сложные) могут находиться в смеси в любом массовом соотношении
Элементы, входящие в состав сложного вещества, всегда находятся в определённом массовом отношении
Может быть разделена на составные части (чистые вещества) с помощью физических методов
Может быть разложено на составные части (элементы в виде простых веществ) только с помощью химической реакции (анализ)
Ион Править
Основная статья: Ион
Это заряженная частица, атом или молекула, которая имеет неодинаковое количество протонов и электронов. Если у частицы больше электронов, чем протонов, то она заряжена отрицательно и называется анион. Например — Cl−. Если в частице электронов меньше, чем протонов, значит, она заряжена положительно и называется катион. Например — Na+.
Радикал Править
Это частица (атом или молекула), содержащая один или несколько неспаренных электронов. В большинстве случаев химическая связь образуется при участии двух электронов. Частица, имеющая неспаренный электрон, очень активна и легко образует связи с другими частицами. Поэтому время жизни радикала в среде, как правило, очень мало.
Химическая связь Править
удерживает атомы или группы атомов друг около друга. Различают несколько видов химической связи: ионную, ковалентную (полярную и неполярную), металлическую, водородную.
Периодический закон Править
Открыт Д. И. Менделеевым 1 марта 1869 года. Современная формулировка: Свойства элементов, а также образуемых ими соединений находятся в периодической зависимости от зарядов ядер их атомов.
Химические реакции Править
Процессы, протекающие в химическом веществе, или в смесях различных веществ, представляют собой химические реакции. При протекании химических реакций всегда образуются новые вещества.
В сущности это процесс изменения структуры молекулы. В результате реакции количество атомов в молекуле может увеличиваться (синтез), уменьшаться (разложение) или оставаться постоянным (изомеризация, перегруппировка). В ходе реакции изменяются связи между атомами и порядок размещения атомов в молекулах.
Химические реакции выявляют и характеризуют химические свойства данного вещества.
Исходные вещества, взятые для проведения химической реакции, называются реагентами, а новые вещества, образующиеся в результате химической реакции, — продуктами реакции. В общем виде химическая реакция изображается так:
Реагенты → Продукты
Химия изучает и описывает эти процессы как в макромасштабе, на уровне макроколичеств веществ, так и в микромасштабе, на атомно-молекулярном уровне. Внешние проявления химических процессов, протекающих в макромасштабе, нельзя непосредственно перенести на микроуровень взаимодействия веществ и однозначно их интерпретировать, однако такие переходы возможны при правильном использовании специальных химических законов, присущих только микрообласти (атомам, молекулам, ионам, взятым в единичных количествах).
Номенклатура Править
Это свод правил наименования химических соединений. Поскольку общее число известных соединений больше 20 млн, и их число принципиально неограниченно, необходимо пользоваться чёткими правилами при их наименовании, чтобы по названию можно было воспроизвести их структуру. Существует несколько вариантов наименования органических и неорганических соединений, но стандартом считается номенклатура IUPAC.
Современная химия — настолько обширная область естествознания, что многие её разделы по существу представляют собой самостоятельные, хотя и тесно взаимосвязанные научные дисциплины.
По признаку изучаемых объектов (веществ) химию принято делить на неорганическую и органическую. Объяснением сущности химических явлений и установлением их общих закономерностей на основе физических принципов и экспериментальных данных занимается физическая химия, включающая квантовую химию, электрохимию, химическую термодинамику, химическую кинетику. Самостоятельными разделами являются также аналитическая и коллоидная химия (см. ниже перечень разделов).
Технологические основы современных производств излагает химическая технология — наука об экономичных методах и средствах промышленной химической переработки готовых природных материалов и искусственного получения химических продуктов, не встречающихся в окружающей природе.
Сочетание химии с другими смежными естественными науками представляют собой биохимия, биоорганическая химия, геохимия, радиационная химия, фотохимия и др.
Общенаучные основы химических методов разрабатываются в теории познания и методологии науки.
Агрохимия
Аналитическая химия занимается изучением веществ с целью получить представление об их химическом составе и структуре, в рамках этой дисциплины ведётся разработка экспериментальных методов химического анализа.
Биоорганическая химия
Биохимия изучает химические вещества, их превращения и явления, сопровождающие эти превращения в живых организмах. Тесно связана с органической химией, химией лекарственных средств, нейрохимией, молекулярной биологией и генетикой.
Вычислительная химия
Геохимия — наука о химическом составе Земли и планет (космохимия), законах распределения элементов и изотопов, процессах формирования горных пород, почв и природных вод.
Квантовая химия
Коллоидная химия
Компьютерная химия
Косметическая химия
Космохимия
Математическая химия
Материаловедение
Металлоорганическая химия
Нанохимия
Неорганическая химия изучает свойства и реакции неорганических соединений. Чёткой границы между органической и неорганической химии нет, напротив, существуют дисциплины на стыке этих наук, например, металлоорганическая химия.
Органическая химия выделяет в качестве предмета изучения вещества, построенные на основе углеродного скелета.
Нейрохимия своим предметом имеет изучение медиаторов, пептидов, белков, жиров, сахара и нуклеиновых кислот, их взаимодействия и роли, которую они играют в формировании, становлении и изменении нервной системы.
Нефтехимия
Общая химия
Препаративная химия
Радиохимия
Супрамолекулярная химия
Фармацевтика
Физическая химия изучает физический и фундаментальный базис химических систем и процессов. Важнейшие области исследования включают химическую термодинамику, кинетику, электрохимию, статистическую механику и спектроскопию. Физическая химия имеет много общего с молекулярной физикой. Физическая химия предполагает использование инфинитезимального метода. Физическая химия является отдельной дисциплиной от химической физики.
Фотохимия
Химия высокомолекулярных соединений
Химия одноуглеродных молекул
Химия полимеров
Химия почв
Теоретическая химия своей задачей ставит теоретическое обобщение и обоснование знаний химии через фундаментальные теоретические рассуждения (как правило, в области математики или физики).
Термохимия
Токсикологическая химия
Электрохимия
Экологическая химия; химия окружающей среды
Ядерная химия изучает ядерные реакции и химические последствия ядерных реакций.
Химическая технология Править
Методы физико-химического анализа Править
См. сравнение и полную классификацию методов анализа в основной статье Аналитическая химия, а также в частности:
↑ Философия науки под ред. А. И. Липкина М.: Эксмо, 2007
↑ 2,02,12,2Возникновение и развитие химии с древнейших времён до XVIII века. Всеобщая история химии. М.: Наука. 1989
↑ 3,03,13,2Рабинович В. Л. Алхимия как феномен средневековой культуры. М.: Наука. 1979
↑ 4,04,14,2Михаил Васильевич Ломоносов. Избранные произведения. В двух томах. Т. 1. Естественные науки и философия. — М.: Наука. 1986
Химическая энциклопедия, п. ред. Кнунянц И. Л., т. 5. — М.: «Советская энциклопедия», 1988
Химия: Справ. изд./ В. Шретер, К.-Х. Лаутеншлегер, Х. Бибрак и др.: Пер. с нем. — М.: Химия, 1989
Джон Мур. Химия для чайников = Chemistry For Dummies. — М.: «Диалектика», 2011. — 320 с. — ISBN 978-5-8459-1773-7.
Н. Л. Глинка. Общая химия. — М.: Интеграл-Пресс, 2008. — С. 728. — ISBN 5-89602-017-1.
Джуа М. История химии. — М.: Мир, 1966. — 452 с.
Дубинская А. М., Призмент Э. Л. Химические энциклопедии, в кн.: Химический энциклопедический словарь. — М., 1983
Потапов В. М., Кочетова Э. К. Химическая информация. Где и как искать химику нужные сведения. — М., 1988
Кузнецов В. И. Общая химия: тенденции развития. М.: Высшая школа, 1989.
Страница 0 - краткая статья
Страница 1 - энциклопедическая статья
Разное - на страницах: 2 , 3 , 4 , 5
Прошу вносить вашу информацию в «Химия 1», чтобы сохранить ее
ru.science.wikia.com
Химия как наука
Химия изучает состав , свойства и превращения веществ, а также явления, которые сопровождают эти превращения.Одно из первых определений химии как науки дал русский ученый М.В. Ломоносов: «Химическая наука рассматривает свойства и изменения тел... состав тел... объясняет причину того, чтос веществами при химических превращениях происходит».По Менделееву, химия — это учение об элементах и их соединениях.Химия относится к естественным наукам, которые изучают окружающий нас мир. Она тесно связана с другими естественными науками: физикой, биологией, геологией. Многие разделы совр науки возникли на стыке этих наук: физическая химия, геохимия, биохимия. Химия тесно связана также с другими отраслями науки и техники. В ней широко применяются математические методы, используются расчеты и моделирование процессов на электронно-выч машинах.В совр химии выделилось много самостоятельных разделов, наиболее важные из которых, кроме отмеченных выше, неорганическая химия, органическая химия, х. полимеров, аналитическая химия, электрохимия, коллоидная химия и другие.Объектом изучения химии являются вещества. Обычно их подразделяют на смеси и чистые вещества. Среди последних выделяют простые и сложные. Простых веществ известно более 400, а сложных веществ — намного больше: несколько сот тысяч, относящихся к неорганическим, и несколько миллионов органических.Курс химии, изучаемый в средней школе, можно разделить на три основные части: общую, неорганическую и органическую химию. Общая химия рассматривает основные химические понятия, а также важнейшие закономерности, связанные с химическими превращениями. Этот раздел включает основы из различных разделов современной науки: «физической химии, химической кинетики, электрохимии, структурной химии и др. Неорганическая химия изучает свойства и превращения неорганических (минеральных) веществ. Органическая химия из. свойства и превращения органических веществ.Роль химии в промышленности и сельском хозяйстве. Во все времена химия служит человеку в его практической деятельности. Еще в древности возникли ремесла, в основе которых лежали химические процессы: получение металлов, стекла, керамики, красителей.Большую роль играет химия в современной промышленности. Химическая и нефтехимическая промышленность являются важнейшими отраслями, без которых невозможно функционирование экономики. Среди важнейших продуктов следует назвать кислоты, щелочи, соли, минеральные удобрения, растворители, масла, пластмассы, каучуки и резины, синтетические волокна и многое другое. В настоящее время химическая промышленность выпускает несколько десятков тысяч наименований продукции.Исключительно важную роль играют химические продукты и процессы в энергетике, которая использует энергию химических реакций. Для энергетических целей используются многие продукты переработки нефти (бензин, керосин, мазут), каменный и бурый уголь, сланцы, торф. В связи с уменьшением природных запасов нефти вырабатывается синтетическое топливо путем химической переработки различного природного сырья и отходов производства.Развитие многих отраслей промышленности связано с химией:металлургия, машиностроение, транспорт, промышленность строительных материалов, электроника, легкая, пищевая промышленность— вот неполный список отраслей экономики, широко использующих химические продукты и процессы. Во многих отраслях применяются химические методы, например, катализ (ускорение процессов), химическая обработка металлов, защита металлов от коррозии. Большую роль играет химия в развитии фармацевтической промышленности: основную часть всех лекарственных препаратов получают синтетическим путем. Исключительно большое значение химия имеет в сельском хозяйстве, которое использует минеральные удобрения, средства защиты растений от вредителей, регуляторы роста растений, химические добавки и консерванты к кормам для животных и другие продукты. Использование химических методов в сельском хозяйстве привело к возникновению ряда смежных наук, например, агрохимии и биотехнологии, достижения которых в настоящее время широко применяются в производстве сельскохозяйственной продукции.Бурное развитие промышленности, в том числе химической, создало серьезную проблему: необходимость снизить отрицательное ее воздействие на окружающую среду.Наука, которая изучает взаимоотношение человечества с окружающей средой, получила название экология. Экология имеет тесную связь с химией. С одной стороны, химическое воздействие на окружающую среду наносит ей большой вред, но с другой стороны, предупредить деградацию природы можно путем использования химических методов. Химия и химическая промышленность являются одними из наиболее существенных источников загрязнения окружающей средь.. Другими наиболее неблагоприятными в экологическом отношении производствами являются черная и цветная металлургия, автомобильный транспорт и энергетика (главным образом, тепловые станции). Только разумное знание и использование химии будет способствовать увеличению богатств страны.
Общее понятие химии
Вещества и их взаимные превращения являются предметом изучения химии. Химия - это наука о веществах и законах, которым подчиняются их превращения.
Слово «химия» получило широкое распространение с начала XVIII века. На многих языках оно имеет сходное звучание: chemistry ('кемистри) - на английском, сhemie (хе'ми) - на немецком. Корни «хем» или «хим» содержатся в соответствующих терминах и на многих других языках. Однако до сих пор не удалось установить, когда возникло слово «химия» и какой смысл в него первоначально вкладывался. Многие исследователи склоняются к тому, что это слово происходит от «Кеми» - «Черная страна». Так в древней Греции называли Египет, где зародилось «священное искусство химии». Это же слово относилось к цвету почвы в долине Нила. Смысл такого названия - «египетская наука». Однако в древнегреческом языке были другие близкие по звучанию слова. «Химос» или «хюмос» означало «сок»; это понятие встречается в рукописях, содержащих сведения по медицине и способам приготовления лекарств. «Хима» или «хюма» переводится как литье и относится к искусству выплавки металлов. «Хемевсис» означает «смешивание», являющееся важнейшей операцией большинства химических процессов. Термин «химия» в смысле «настаивание», «наливание» первым употребил греческий философ и естествоиспытатель Зосима Панополитанский на рубеже IV и V веков.
Исторически сложились два основных раздела химии: неорганическая химия, изучающая в первую очередь химические элементы и образуемые ими простые и сложные вещества (кроме соединений углерода), и органическая химия, предметом изучения которой являются соединения углерода с др. элементами (органические вещества). До конца 18 в. термины «неорганическая химия» и «органическая химия» указывали лишь на то, из какого «царства» природы (минерального, растительного или животного) получались те или иные соединения. Начиная с 19 в. эти термины стали указывать на присутствие или отсутствие углерода в данном веществе. Затем они приобрели новое, более широкое значение. Неорганическая химия соприкасается прежде всего с геохимией и далее с минералогией и геологией, т. е. с науками о неорганической природе. Органическая химия представляет отрасль химии, которая изучает разнообразные соединения углерода вплоть до сложнейших биополимерных веществ; через органическую и биоорганическую химию Химия граничит с биохимией и далее с биологией, т. е. с совокупностью наук о живой природе. На стыке между неорганической и органической химией находится область элементоорганических соединений.
В химии постепенно сформировались представления о структурных уровнях организации вещества. Усложнение вещества, начиная от низшего, атомарного, проходит ступени молекулярных, макромолекулярных, или высокомолекулярных, соединений (полимер), затем межмолекулярных (комплекс, клатрат, катенан), наконец, многообразных макроструктур (кристалл, мицелла) вплоть до неопределённых нестехиометрических образований. Постепенно сложились и обособились соответствующие дисциплины: химия комплексных соединений, полимеров, кристаллохимия, учения о дисперсных системах и поверхностных явлениях, сплавах и др.
1.2 Предмет и структура химии
Современная химия тесно связана как с другими науками, так и со всеми 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 химии с др. науками порождает специфические области взаимного их проникновения. Так, области перехода между химией и физикой представлены физической химией и химической физикой. Между химией и биологией, химией и геологией возникли особые пограничные области - геохимия, биохимия, биогеохимия, молекулярная биология. Важнейшие законы химии формулируются на математическом языке, и теоретическая химия не может развиваться без математики. Химия оказывала и оказывает влияние на развитие философии и сама испытывала и испытывает её влияние.
Изучение химических объектов и явлений физическими методами, установление закономерностей химических превращений, исходя из общих принципов физики, лежит в основе физической химии. К этой области химии относится ряд в значительной мере самостоятельных дисциплин: термодинамика химическая, кинетика химическая, электрохимия, коллоидная химия, квантовая химия и учение о строении и свойствах молекул, ионов, радикалов, радиационная химия, фотохимия, учения о катализе, химических равновесиях, растворах и др. Самостоятельный характер приобрела аналитическая химия, методы которой широко применяются во всех областях химии. и химической промышленности. В областях практического приложения химии возникли такие науки и научные дисциплины, как химическая технология с множеством её отраслей, металлургия, агрохимия, медицинская химия, судебная химия и др.
