Защо химията принадлежи към природните науки. обща химия

В резултат на изучаването на тази глава студентът трябва: зная

• основни понятия и специфики на химическата картина на света;
• ролята на алхимията в развитието на химията като наука;
• исторически етапи в развитието на химията като наука;
• основните принципи на изследване на състава и структурата на веществата;
• основните фактори за протичане на химичните реакции и условията за тяхното контролиране;
• основни принципи на еволюционната химия и нейната роля в обяснението на биогенезата; да бъде в състояние да
• идентифициране на ролята на физиката на микросвета за разбиране на основите на химическата наука;
• провеждат сравнителен анализ на основните етапи в развитието на химията;
• разумно е да се покаже ролята на химията за обяснение на структурните нива на системната организация на материята;

собствен

• умения за усвояване и прилагане на знания за формиране на химическа картина на света;
• умения за използване на концептуалния апарат на химията за характеризиране на химичните процеси.

Исторически етапи в развитието на химическата наука

Има много определения за химията, които я характеризират като наука:

• за химичните елементи и техните съединения;
• вещества, техния състав и структура;
• процеси на качествена трансформация на веществата;
• химичните реакции, както и законите и моделите, на които се подчиняват тези реакции.

Очевидно всеки от тях отразява само един аспект от широкото химическо познание, а самата химия действа като силно подредена, постоянно развиваща се система от знания. Нека дадем определение от класически учебник: „Химията е наука за превръщанията на веществата. Изучава състава и структурата на веществата, зависимостта на свойствата на веществата от техния състав и структура, условията и начините за превръщане на едни вещества в други.

Химията е наука за трансформациите на веществата.

Най-важната отличителна черта на химията е, че тя до голяма степен независимо формираобект на изследване, създавайки вещества, несъществуващи в природата. Като никоя друга наука, химията действа едновременно и като наука, и като производство. Тъй като съвременната химия решава своите проблеми на атомно-молекулярно ниво, тя е тясно свързана с физиката, биологията, както и с такива науки като геология, минералогия и др. Граничните области между тези науки се изучават от квантовата химия, химическата физика, физическата химия, геохимия, биохимия и др.

Преди повече от 200 години великият М. В. Ломоносов говори на публично събрание на Академията на науките в Санкт Петербург. в доклада „Дума за ползите от химията“четем пророческите редове: „Химията простира широко ръцете си в човешките работи... Накъдето и да погледнем, където и да погледнем, успехите на нейното трудолюбие се появяват пред очите ни.“ Химията започва да разпространява своето „усърдие“ още в Египет, водещата страна на Древния свят. Индустрии като металургията, керамиката, производството на стъкло, боядисването, парфюмите и козметиката са достигнали значително развитие там много преди нашата ера.

Нека сравним името на науката химия на различни езици:

Всички тези думи съдържат корена "подгъв"или " хим”, което е в съзвучие с думите на древногръцкия език: „химос” или „хумос” означава „сок”. Това име се среща в ръкописи, съдържащи информация за медицината и фармацията.

Има и други гледни точки. Според Плутарх терминът "химия" идва от едно от древните имена на Египет - Хеми („гребене на земята“)В първоначалния си смисъл терминът означава "египетско изкуство". Химията като наука за веществата и техните взаимодействия се смятала за божествена наука в Египет и била изцяло в ръцете на жреците.

Един от най-старите клонове на химията е металургията. 4-3 хиляди години пр.н.е. Те започват да топят мед от руди, а по-късно да произвеждат сплав от мед и калай (бронз). През 2-ро хилядолетие пр.н.е. се научили да извличат желязо от руди, използвайки процеса на издухване на сирене. 1600 г. пр.н.е Те започнаха да използват естествена индигова боя за боядисване на тъкани, а малко по-късно - лилаво и ализарин, както и да приготвят оцет, лекарства от растителни материали и други продукти, чието производство е свързано с химически процеси.

В арабския изток през V-VI в. Терминът „алхимия“ се появява чрез добавяне на частицата „ал-“ към гръко-египетската „химия“. Целта на алхимиците е била да създадат „философски камък“, способен да превръща всички основни метали в злато. Тя се основаваше на практичен ред: злато

в Европа беше необходимо за развитието на търговията и имаше малко известни златни находища.

Факт от историята на науката

Най-старите открити химически текстове сега се считат за древноегипетски. "Папирус на Еберс"(на името на немския египтолог, който го е открил) - сборник с рецепти за приготвяне на лекарства от 16 век. пр. н. е., както и намереният в Мемфис „папирус Бругш“ с фармацевтични рецепти (XIV в. пр. н. е.).

Предпоставките за обособяването на химията като самостоятелна научна дисциплина се формират постепенно през 17 - първата половина на 18 век. В същото време, въпреки многообразието на емпиричния материал, в тази наука до откриването през 1869 г. на периодичната система на химичните елементи от Д. И. Менделеев (1834-1907) нямаше обща теория, с помощта на която да се възможно да се обясни натрупаният фактически материал.

Опити за периодизиране на химическите знания са направени още през 19 век. Според немския учен Г. Коп, автор на четиритомна монография "История на химията"(1843-1847), развитието на химията е повлияно от определен водеща идея.Той идентифицира пет етапа:

• епохата на натрупване на емпирично знание без опити за теоретично обяснение (от древни времена до 4 век сл. н. е.);
• алхимичен период (IV - началото на 16 век);
• период на ятрохимия, т.е. “лечебна химия” (втората четвърт на 16 век - средата на 17 век);
• периодът на създаване и господство на първата химическа теория - теорията на флогистона (средата на 17 - третата четвърт на 18 век);
• период на количествени изследвания (последната четвърт на 18 век - 1840 г.) 1.

Въпреки това, според съвременните представи, тази класификация се отнася до онези етапи, когато химическата наука все още не е била конституирана като системно теоретично познание.

Вътрешните историци на химията идентифицират четири концептуални нива, които се основават на начина за решаване на централния проблем на химията като наука и като производство (фиг. 13.1).

Първо концептуално ниво -изследване на структурата на химично вещество. На това ниво се извършва изучаването на различни свойства и трансформации на веществата в зависимост от техния химичен състав.

Ориз. 13.1.

Не е трудно да се види аналогията на тази концепция с физическата концепция на атомизма. И физиците, и химиците се стремяха да намерят онази начална основа, с помощта на която да се обяснят свойствата на всички прости и сложни вещества. Тази концепция е формулирана доста късно - през 1860 г., на първия международен конгрес на химиците в Карлсруе, Германия. Химиците предположиха, че всички вещества са изградени от молекули и всички молекули, на свой ред се състоят от атоми.И атомите, и молекулите са в непрекъснато движение, докато атомите са най-малките и след това неделими части от молекулите 1.

Значението на конгреса беше ясно изразено от Д. И. Менделеев: „След като прие разликата между атом и частица (така се наричаше молекулата - Ж.О.), химиците от всички страни приеха началото на единната система; Сега би било голямо несъответствие, след като разпознахме началото, да не разпознаем неговите последствия.

Второ концептуално ниво -изследване на структурата на химичните вещества, идентифициране на специфичен начин на взаимодействие на елементите в състава на конкретни химични вещества. Установено е, че свойствата на веществата зависят не само от съставните им химични елементи, но и от връзката и взаимодействието на тези елементи по време на химична реакция. Така диамантът и въглищата имат различни свойства именно поради разликите в структурите, въпреки че химичният им състав е сходен.

Трето концептуално нивоХимията се генерира от нуждите за увеличаване на производителността на химическото производство и изследва вътрешните механизми и външните условия на химичните процеси: температура, налягане, скорост на реакция и др.

Четвърто концептуално ниво -ниво на еволюционна химия. На това ниво се изучава по-задълбочено естеството на реагентите, участващи в химичните реакции, и спецификата на действие на катализаторите, които значително ускоряват скоростта на тяхното възникване. Именно на това ниво се разбира процесът на възникване живматерия от инертна материя.

• Глинка II. Л. Обща химия. 2-ро изд. Л.: Химия: Ленинградски филиал, 1987. С. 13.
• цитат по: Колтун М. Светът на химията. М.: Детска литература, 1988. С. 7.
• Менделеев D.I. Op. в 25 т. Л. - М.: Издателство на АП СССР, 1949. Т. 15. С. 171-172.

Урок 1

Предмет:Химията е естествена наука.

Мишена:дават представа за химията като наука; показват мястото на химията сред природните науки; въведе историята на произхода на химията; разгледа значението на химията в човешкия живот; научете правилата за поведение в кабинета по химия; въвеждат научни методи на познание в химията; развиват логиката на мисленето и уменията за наблюдение; култивирайте интерес към изучавания предмет, постоянство и усърдие в изучаването на предмета.

По време на часовете.

азОрганизация на класа.

IIАктуализиране на основни знания.

Какви природни науки познавате и изучавате?

Защо се наричат ​​естествени?

IIIПослание на темата, цели на урока, мотивация за учебна дейност.

След като съобщи темата и целта на урока, учителят поставя проблемен въпрос.

Какво мислиш, че изучава химията? (Учениците изразяват предположенията си, всички те са записани на дъската). След това учителят казва, че по време на урока ще разберем кои предположения са верни.

IIIУчене на нов материал.

Преди да започнем нашия урок, трябва да научим правилата на поведение в стаята по химия. Погледнете пред вас на стената щанда, на който са написани тези правила. Всеки път, когато влезете в офиса, трябва да повтаряте тези правила, да ги знаете и стриктно да ги спазвате.

(Прочетете на глас правилата за поведение в лабораторията по химия.)

Правила за поведение на учениците в кабинета по химия.

В кабинета по химия можете да влизате само с разрешение на учителя.

В класната стая по химия трябва да ходите с премерено темпо. В никакъв случай не трябва да се движите внезапно, тъй като можете да съборите оборудването и реактивите, стоящи на масите.

По време на експериментална работа в кабинета по химия трябва да носите халат.

Когато провеждате експериментална работа, можете да започнете работа само след разрешение на учителя.

При извършване на опити работете спокойно, без суетене. Не бутайте бюрото на съседа си. Помня! Точността е ключът към успеха!

След като завършите експериментите, трябва да почистите работното си място и да измиете добре ръцете си със сапун.

Химията е естествена наука, мястото на химията сред природните науки.

Към природните науки спадат физическата география, астрономията, физиката, биологията, екологията и др. Те изучават природни обекти и явления.

Нека помислим какво място заема химията сред другите науки. Осигурява им вещества, материали и съвременни технологии. И в същото време той използва постиженията на математиката, физиката, биологията и екологията за собственото си по-нататъшно развитие. Следователно химията е централна, фундаментална наука.

Границите между химията и другите естествени науки стават все по-размити. Физическата химия и химическата физика възникват на границата на изучаването на физични и химични явления. Биохимия - биологична химия - изучава химичния състав и структурата на съединенията, съдържащи се в живите организми.

История на възникването на химията.

Науката за веществата и техните трансформации възниква в Египет, най-напредналата в техническо отношение страна на древния свят. Египетските свещеници са първите химици. Те притежаваха много неразгадани досега химически тайни. Например техники за балсамиране на телата на починали фараони и благородници, както и получаване на определени бои.

Индустрии като грънчарство, производство на стъкло, боядисване и парфюмерия са достигнали значително развитие в Египет много преди нашата ера. Химията се смяташе за „божествена“ наука, беше изцяло в ръцете на свещениците и беше внимателно скрита от тях от всички непосветени. Въпреки това, някои сведения все още са проникнали отвъд Египет.

Около 7 век. AD Арабите възприели наследството и методите на работа на египетските жреци и обогатили човечеството с нови знания. Арабите добавят префикса ал към думата хеми и лидерството в изучаването на веществата, което става известно като алхимия, преминава към арабите. Трябва да се отбележи, че алхимията не е била широко разпространена в Русия, въпреки че произведенията на алхимиците са били известни и дори са били преведени на църковнославянски. Алхимията е средновековното изкуство за получаване и обработка на различни вещества за практически нужди.За разлика от древногръцките философи, които само наблюдават света и основават обяснението си на предположения и разсъждения, алхимиците действат, експериментират, правят неочаквани открития и подобряват експерименталните техники. Алхимиците вярвали, че металите са вещества, състоящи се от три основни елемента: сол - като символ на твърдост и разтворимост; сяра – като вещество, способно да се нагрява и гори при високи температури; живак - като вещество, способно да се изпарява и да има блясък. В тази връзка се предполагаше, че например златото, което беше благороден метал, също има абсолютно същите елементи, което означава, че може да се получи от всеки метал! Смятало се, че производството на злато от всеки друг метал е свързано с действието на философския камък, който алхимиците безуспешно се опитват да намерят. Освен това те вярвали, че ако пиете еликсира, направен от философския камък, ще придобиете вечна младост! Но алхимиците не успяха да намерят или да получат нито философския камък, нито злато от други метали.

Ролята на химията в човешкия живот.

Учениците изброяват всички аспекти на положителното влияние на химията върху човешкия живот. Учителят помага и насочва мислите на учениците.

Учителят: Химията само в обществото ли е полезна? Какви проблеми възникват във връзка с употребата на химически продукти?

(Учениците се опитват да намерят отговора на този въпрос.)

Методи на познанието по химия.

Човек придобива знания за природата, използвайки такъв важен метод като наблюдението.

Наблюдение- това е концентрацията на вниманието върху познаваеми обекти с цел тяхното изучаване.

С помощта на наблюдението човек натрупва информация за света около себе си, която след това систематизира, идентифицирайки общи закономерности в резултатите от наблюденията. Следващата важна стъпка е търсенето на причини, които обясняват откритите модели.

За да бъде наблюдението плодотворно, трябва да са изпълнени редица условия:

ясно дефинирайте предмета на наблюдение, тоест към какво ще бъде привлечено вниманието на наблюдателя - конкретно вещество, неговите свойства или превръщането на някои вещества в други, условията за осъществяване на тези трансформации и т.н.;

формулира целта на наблюдението, наблюдателят трябва да знае защо провежда наблюдението;

съставете план за наблюдение, за да постигнете целта си. За да направите това, по-добре е да изложите предположение, т.е. хипотеза (от гръцки хипотеза - основа, предположение) за това как ще се случи наблюдаваното явление. Хипотезата може да бъде представена и в резултат на наблюдение, тоест когато се получи резултат, който трябва да бъде обяснен.

Научното наблюдение се различава от наблюдението в ежедневния смисъл на думата. По правило научното наблюдение се извършва при строго контролирани условия, като тези условия могат да бъдат променяни по искане на наблюдателя. Най-често такова наблюдение се извършва в специално помещение - лаборатория.

Експериментирайте- научно възпроизвеждане на явление с цел неговото изследване и тестване при определени условия.

Експериментът (от латински experimentum - опит, тест) ви позволява да потвърдите или отхвърлите хипотезата, възникнала по време на наблюдението, и да формулирате заключение.

Нека проведем малък експеримент, за да изучим структурата на пламъка.

Нека запалим свещ и внимателно да разгледаме пламъка. Той е разнороден на цвят и има три зони. Тъмната зона (1) е в долната част на пламъка. Тя е най-студената в сравнение с другите. Тъмната зона е заобиколена от светлата част на пламъка (2), чиято температура е по-висока от тази в тъмната зона. Най-високата температура обаче е в горната безцветна част на пламъка (зона 3).

За да се уверите, че различните зони на пламъка имат различни температури, можете да проведете този експеримент. Поставете треска или кибрит в пламъка, така че да пресече и трите зони. Ще видите, че треската е овъглена в зони 2 и 3. Това означава, че там температурата на пламъка е най-висока.

Възниква въпросът: дали пламъкът на спиртна лампа или сухо гориво ще има същата структура като пламъка на свещ? Отговорът на този въпрос може да бъде две предположения - хипотези: 1) структурата на пламъка ще бъде същата като пламъка на свещта, тъй като се основава на същия процес - горене; 2) структурата на пламъка ще бъде различна, тъй като възниква в резултат на изгарянето на различни вещества. За да потвърдим или опровергаем една от тези хипотези, нека се обърнем към експеримент - нека проведем експеримент.

С помощта на кибрит или треска изследваме структурата на пламъка на алкохолна лампа.

Въпреки разликите във формата, размера и дори цвета, и в двата случая пламъкът има еднаква структура - едни и същи три зони: вътрешната тъмна (най-студената), средната светеща (горещата) и външната безцветна (най-горещата).

Следователно, въз основа на експеримента, можем да заключим, че структурата на всеки пламък е една и съща. Практическото значение на това заключение е следното: за да се нагрее някакъв предмет в пламък, той трябва да бъде поставен в горната, т.е. най-горещата част на пламъка.

Обичайно е експерименталните данни да се документират в специален лабораторен журнал, за който е подходящ обикновен бележник, но записите в него са строго определени. Отбелязват се датата на експеримента, неговото име и ходът на експеримента, който често се представя под формата на таблица.

Опитайте се да опишете експеримент за изследване на структурата на пламък по този начин.

Всички природни науки са експериментални. А организирането на експеримент често изисква специално оборудване. Например в биологията широко се използват оптични инструменти, които позволяват многократно увеличаване на изображението на наблюдавания обект: лупа, микроскоп.

Физиците използват инструменти за измерване на напрежение, ток и електрическо съпротивление, когато изучават електрически вериги.

Учените и географите са въоръжени със специални инструменти - от най-простите (компас, метеорологични балони) до изследователски кораби, уникални космически орбитални станции.

Химиците също използват специално оборудване в своите изследвания. Най-простият от тях е например нагревателно устройство, което вече ви е познато - алкохолна лампа и различни химически съдове, в които се извършват трансформации на вещества, т.е. химични реакции.

IV Обобщаване и систематизиране на усвоените знания.

И така, какво изучава химията? (По време на урока учителят обърна внимание на правилността или неправилността на предположенията на децата относно предмета по химия. И сега е време да обобщим и да дадем окончателен отговор. Извеждаме определението за химия).

Каква роля играе химията в човешкия живот и обществото?

Какви методи на познание по химия вече знаете?

Какво е наблюдение? Какви условия трябва да бъдат изпълнени, за да бъде наблюдението ефективно?

Каква е разликата между хипотеза и заключение?

Какво е експеримент?

Каква е структурата на пламъка?

Как трябва да се извърши отоплението?

V Рефлексия, обобщение на урока, оценяване.

VI Доклад на домашната работа, инструкции за изпълнението й.

Учителят: Вие трябва:

Научете основните бележки за този урок.

Опишете експеримент за изследване на структурата на пламък, като използвате таблицата по-долу.

Химията като наука

Химия- наука, която изучава структурата на веществата и техните трансформации, придружени от промени в състава и (или) структурата. Съвременната химия е изправена пред три основни предизвикателства:

• първо, основната посока на развитието на химията е изучаването на структурата на материята, развитието на теорията за структурата и свойствата на молекулите и материалите. Важно е да се установи връзка между структурата и различните свойства на веществата и на тази основа да се изградят теории за реактивността на веществото, кинетиката и механизма на химичните реакции и каталитичните явления. Осъществяването на химичните трансформации в една или друга посока се определя от състава и структурата на молекулите, йоните, радикалите и други краткотрайни образувания. Познаването на това ни позволява да намерим начини за получаване на нови продукти, които имат качествено или количествено различни свойства от съществуващите.
• второ, осъществяване на целенасочен синтез на нови вещества с определени свойства. Тук също е важно да се намерят нови реакции и катализатори за по-ефективен синтез на вече известни и промишлено важни съединения.
• трето - анализ. Тази традиционна задача на химията придоби особено значение. То е свързано както с увеличаване на броя на изследваните химични обекти и свойства, така и с необходимостта от определяне и намаляване на последствията от човешкото въздействие върху природата.

Химичните свойства на веществата се определят главно от състоянието на външните електронни обвивки на атомите и молекулите, които образуват веществото; състоянията на ядрата и вътрешните електрони почти не се променят в химичните процеси. Обект на химичните изследвания са химичните елементи и техните комбинации, т.е. атоми, прости (едноелементни) и сложни (молекули, йони, йони-радикали, карби, свободни радикали) химични съединения, техните асоциации (асоциати, клъстери, солвати, клатрати и др.), материали и др.

Съвременната химия е достигнала такова ниво на развитие, че има редица нейни специални раздели, които са самостоятелни науки. В зависимост от атомната природа на изследваното вещество и видовете химични връзки между атомите се разграничават неорганична, органична и елементоорганична химия. Обект на неорганичната химия са всички химични елементи и техните съединения, както и други вещества на тяхна основа. Органичната химия изучава свойствата на широк клас съединения, образувани чрез химичните връзки на въглерод с въглерод и други органогенни елементи: водород, азот, кислород, сяра, хлор, бром и йод. Органоелементната химия е в пресечната точка на неорганичната и органичната химия. Тази „трета“ химия се отнася до съединения, включващи химически връзки на въглерод с други елементи от периодичната таблица, които не са органогени. Молекулярната структура, степента на агрегация (обединяване) на атомите в молекулите и големите молекули - макромолекулите, въвеждат своите характерни черти в химическата форма на движение на материята. Следователно има химия на високомолекулните съединения, кристалохимия, геохимия, биохимия и други науки. Те изучават големи асоциации на атоми и гигантски полимерни образувания от различно естество. Навсякъде централният въпрос за химията е въпросът за химичните свойства. Обект на изучаване са и физичните, физикохимичните и биохимичните свойства на веществата. Следователно не само нашите собствени методи се развиват интензивно, но и други науки също участват в изследването на веществата. Толкова важни компоненти на химията са физическата химия и химическата физика, които изучават химически обекти, процеси и съпътстващи явления с помощта на изчислителния апарат на физиката и физическите експериментални методи. Днес тези науки обединяват редица други: квантова химия, химична термодинамика (термохимия), химична кинетика, електрохимия, фотохимия, високоенергийна химия, компютърна химия и др. Само списъкът на фундаменталните науки в химическото направление вече говори за изключително многообразие от прояви на химическата форма на движение на материята и нейното влияние върху нашето ежедневие. Има много области на развитие на приложната химия, предназначени да решават специфични проблеми на практическата човешка дейност. Химическата наука е достигнала такова ниво на развитие, че е започнала да генерира нови индустрии и технологии.

Химията като система от знания

Химията като система от знания за веществата и техните превръщания се съдържа в набор от факти - достоверно установени и проверени сведения за химичните елементи и съединения, техните реакции и поведение в естествена и изкуствена среда. Критериите за достоверност на фактите и методите за тяхното систематизиране непрекъснато се развиват. Големите обобщения, които надеждно свързват големи набори от факти, се превръщат в научни закони, чиято формулировка открива нови етапи на химията (например законите за запазване на масата и енергията, законите на Далтон, периодичният закон на Менделеев). Теориите, използвайки специфични концепции, обясняват и предсказват фактите от по-конкретна предметна област. Всъщност експерименталното знание става факт едва когато получи теоретична интерпретация. Така първата химическа теория – теорията за флогистона, макар и невярна, допринесе за развитието на химията, т.к. свързаха фактите в система и направиха възможно формулирането на нови въпроси. Структурната теория (Бутлеров, Кекуле) организира и обяснява огромния материал на органичната химия и води до бързото развитие на химичния синтез и изследването на структурата на органичните съединения.

Химията като знание е много динамична система. Еволюционното натрупване на знания се прекъсва от революции - дълбоко преструктуриране на системата от факти, теории и методи, с появата на нов набор от концепции или дори нов стил на мислене. По този начин революцията е причинена от трудовете на Лавоазие (материалистичната теория на окислението, въвеждането на количествата, експериментални методи, развитието на химическата номенклатура), откриването на периодичния закон на Менделеев и създаването на нови аналитични методи (микроанализ, хроматография) в началото на 20 век. Появата на нови области, които развиват нова визия за предмета на химията и оказват влияние върху всички негови области (например възникването на физикохимията на базата на химичната термодинамика и химичната кинетика), също може да се счита за революция.

Химията като учебна дисциплина

Химията е общотеоретична дисциплина. Той е предназначен да даде на студентите съвременно научно разбиране за материята като един от видовете движеща се материя, за начините, механизмите и методите за превръщане на едни вещества в други. Познаването на основните химични закони, владеенето на химични изчислителни техники, разбирането на възможностите, които предоставя химията с помощта на други специалисти, работещи в нейните отделни и тесни области, значително ускорява получаването на желания резултат в различни области на инженерната и научна дейност. Химията запознава бъдещия специалист със специфични прояви на дадено вещество, дава възможност с помощта на лабораторен експеримент да „почувства“ вещество, да научи неговите нови видове и свойства. Особеността на химията като дисциплина за студенти от нехимични специалности е, че в малък курс е необходимо да има информация от почти всички клонове на химията, които са се оформили като самостоятелни науки и се изучават от химици и химични технолози в специални дисциплини. В допълнение, многообразието от интереси на различните специалности често води до създаването на специализирани курсове по химия. С всички положителни страни на тази ориентация има и сериозен недостатък - мирогледът на специалиста се стеснява, свободата му на ориентация в свойствата на веществото и методите за неговото производство и използване намалява. Следователно курсът по химия за бъдещи специалисти извън областта на химията и химичните технологии трябва да бъде достатъчно широк и, доколкото е необходимо, задълбочен, за да даде цялостна представа за възможностите на химията като наука, като клон на индустрията и като основа за научния и технологичния прогрес. Общата химия поставя теоретичните основи за разбиране на разнообразната и сложна картина на химичните явления. Химията на елементите въвежда в конкретния свят вещества, образувани от химични елементи. Модерен инженер, който няма специално химическо обучение, трябва да разбира свойствата на различни видове материали, състави и съединения. Често в една или друга степен той трябва да се занимава с горива, масла, смазочни материали, почистващи препарати, свързващи вещества, керамични, конструкционни, електрически материали, влакна, тъкани, биологични обекти, минерални торове и много други. Други курсове може не винаги да осигурят първоначално разбиране за това. Тази празнина трябва да бъде запълнена. Този раздел принадлежи към най-динамично променящата се част от химията и, разбира се, доста бързо остарява. Ето защо навременният и внимателен подбор на материал тук е изключително необходим за редовно актуализиране на дисциплината. Всичко това води до препоръчителното въвеждане на отделен раздел по приложна химия в курса по химия за студенти от нехимически специалности.

Химията като социална система

Химията като социална система е най-голямата част от цялата общност на учените. Формирането на химик като тип учен е повлияно от характеристиките на обекта на неговата наука и метода на дейност (химичен експеримент). Трудностите на математическата формализация на обект (в сравнение с физиката) и в същото време разнообразието от сетивни прояви (мирис, цвят, биологична и друга активност) от самото начало ограничават доминирането на механизма в мисленето на химика и, следователно остави поле за интуиция и артистичност. Освен това химикът винаги е използвал немеханичен инструмент на природата - огън. От друга страна, за разлика от стабилните, дадени от природата обекти на биолога, светът на химика има неизчерпаемо и бързо нарастващо разнообразие. Несводимата мистерия на новото вещество придаваше на светогледа на химика отговорност и предпазливост (като социален тип химикът е консервативен). Химическата лаборатория е разработила строг механизъм на „естествен подбор“, отхвърлящ арогантните и склонни към грешки хора. Това придава оригиналност не само на стила на мислене, но и на духовно-нравствената организация на химика.

Общността на химиците се състои от хора, които се занимават професионално с химия и смятат, че са в тази област. Около половината от тях обаче работят в други области, осигурявайки им химически знания. Освен това към тях се присъединяват много учени и технолози - до голяма степен химици, въпреки че вече не се смятат за химици (овладяването на уменията и способностите на химик от учени в други области е трудно поради гореспоменатите характеристики на предмет).

Като всяка друга сплотена общност, химиците имат свой професионален език, система за възпроизводство на кадри, комуникационна система (списания, конгреси и др.), своя история, свои културни норми и стил на поведение.

Химията като индустрия

Съвременният стандарт на живот на човечеството е просто невъзможен без химически продукти и методи. Те решаващо определят съвременния облик на света около нас. Необходими са толкова много химически продукти, че химическата промишленост съществува в развитите страни. Химическата промишленост е една от най-важните индустрии в нашата страна. Химическите съединения, различните състави и материали, които произвежда, се използват навсякъде: в машиностроенето, металургията, селското стопанство, строителството, електрическата и електронната промишленост, комуникациите, транспорта, космическите технологии, медицината, бита и др. Използват се около хиляда различни продукта само за производството на хранителни продукти химически съединения и общо повече от един милион вещества се произвеждат от индустрията за практически нужди. Икономическото благосъстояние и отбранителната способност на страната до голяма степен зависят от химията. Ето защо, за да не се възпрепятства развитието на други индустрии и да им се предоставят своевременно нови съединения и материали с необходимия набор от свойства, химическата наука и химическата промишленост трябва да се развиват с ускорени темпове, разширявайки гамата от продукти , подобряване на тяхното качество и увеличаване на производствените обеми. В нашата страна има:

• неорганично производство на основна химия, производство на киселини, основи, соли и други съединения, торове;
• нефтохимическо производство: производство на горива, масла, разтворители, мономери от органичната химия (въглеводороди, алкохоли, алдехиди, киселини), различни полимери и материали на тяхна основа, синтетичен каучук, химически влакна, продукти за растителна защита, фуражи и фуражни добавки, домакински стоки химия;
• малка химия, когато обемът на произведените продукти е малък, но обхватът му е много широк. Такива продукти включват спомагателни вещества за производството на полимерни материали (катализатори, стабилизатори, пластификатори, забавители на огъня), бои, лекарства, дезинфектанти и други санитарно-хигиенни продукти, селскостопански химикали - хербициди, инсектициди, фунгициди, дефолианти и др.

Основните направления на развитие на съвременната химическа промишленост са: производството на нови съединения и материали и повишаване на ефективността на съществуващото производство. За да направите това, е важно да намерите нови реакции и катализатори, да разберете механизмите на протичащите процеси. Това определя химичния подход за решаване на инженерни проблеми за повишаване на ефективността на производството. Характерна особеност на химическата промишленост е сравнително малък брой работници и високи изисквания към тяхната квалификация, като относителният брой на химичните специалисти е малък, а има повече представители на други специалности (механици, топлоенергетици, специалисти по автоматизация на производството, и т.н.). Характеризира се с голямо потребление на енергия и вода, високи екологични изисквания за производство. В нехимическите производства много технологични операции са свързани с подготовката и пречистването на суровини, боядисване, лепене и други химически процеси.

Химията е в основата на научно-техническия прогрес

Съединенията, съставите и материалите, създадени от химията, играят жизненоважна роля за повишаване на производителността на труда, намаляване на разходите за енергия за производството на необходимите продукти и усвояване на нови технологии и техники. Има много примери за успешното влияние на химията върху методите на технологията на машиностроенето, методите за работа с машини и устройства, развитието на електронната промишленост, космическата техника и реактивната авиация и много други области на научно-техническия прогрес:

• въвеждането на химични и електрохимични методи за обработка на метали рязко намалява количеството отпадъци, които са неизбежни при обработката на метали чрез рязане. В същото време се премахват ограниченията върху якостта и твърдостта на металите и сплавите и формата на частта и се постига висока чистота на повърхността и точност на размерите на частите.
• материали като синтетичен графит (който е по-здрав от металите при високи температури), корунд (на базата на алуминиев оксид) и кварц (на базата на силициев диоксид) керамика, синтетични полимерни материали и стъкла могат да проявяват уникални свойства.
• кристализирани стъкла (керамика) се получават чрез въвеждане на вещества в разтопено стъкло, които насърчават появата на центрове за кристализация и последващ растеж на кристали. Такова стъкло като "pyrokeram" е девет пъти по-здраво от ламинираното стъкло, по-твърдо от високовъглеродна стомана, по-леко от алуминия и подобно на топлоустойчивост на кварца.
• Съвременните смазочни материали могат значително да намалят коефициента на триене и да повишат устойчивостта на износване на материалите. Използването на масла и смазочни материали, съдържащи молибденов дисулфид, увеличава експлоатационния живот на компонентите и частите на автомобила с 1,5 пъти, отделните части - до два пъти, а коефициентът на триене може да бъде намален с повече от 5 пъти.
• Органоелементните вещества - полиорганосилоксани - се отличават със своята гъвкавост и спираловидна структура на молекули, които образуват топки при понижаване на температурата. По този начин те поддържат леко вариращ вискозитет в широк температурен диапазон. Това им позволява да се използват като хидравлична течност в голямо разнообразие от условия.
• защитата на металите от корозия стана целева след създаването на електрохимичната теория на корозията и позволява да се избегнат значителни икономически разходи за обновяване на метални продукти.

В момента химията, заедно с други науки, технологии и индустрия, е изправена пред много належащи и сложни предизвикателства. Синтезът и практическото приложение на подходящи високотемпературни и, освен това, горещи свръхпроводници значително ще промени методите за съхранение и предаване на енергия. Необходими са нови материали, включително материали на основата на метали, полимери, керамика и композити. Така че проблемът за създаване на екологичен двигател, който се основава на реакцията на изгаряне на водород в кислород, се крие в създаването на материали или процеси, които предотвратяват проникването на водород през стените на резервоарите за съхранение на водород. Създаването на нови химически технологии също е важна област на научния и технологичен прогрес. По този начин задачата е да се осигурят нови видове течни и газообразни горива, получени от преработката на въглища, шисти, торф и дървесина. Това е възможно на базата на нови каталитични процеси.

Целият разнообразен свят около нас е такъв материя, което се проявява в две форми: вещества и полета. веществосе състои от частици, които имат собствена маса. Поле– форма на съществуване на материята, която се характеризира с енергия.

Свойството на материята е движение. Формите на движение на материята се изучават от различни природни науки: физика, химия, биология и др.

Не трябва да се приема, че съществува уникално, строго съответствие между науките, от една страна, и формите на движение на материята, от друга. Трябва да се има предвид, че като цяло няма форма на движение на материята, която да съществува в чист вид, отделно от другите форми. Всичко това подчертава трудността на класифицирането на науките.

х имеможе да се определи като наука, която изучава химическата форма на движение на материята, което се разбира като качествена промяна на веществата: Химията изучава структурата, свойствата и превръщанията на веществата.

ДА СЕ химични явлениясе отнасят до такива явления, при които едни вещества се трансформират в други. Химичните явления се наричат ​​още химични реакции. Физическите явления не са придружени от превръщането на едни вещества в други.

В основата на всяка наука лежи определен набор от предварителни вярвания, фундаментални философски нагласи и отговори на въпроса за природата на реалността и човешкото познание. Този набор от вярвания и ценности, споделяни от членовете на дадена научна общност, се наричат ​​парадигми.

Основните парадигми на съвременната химия:

1. Атомна и молекулна структура на материята

2. Закон за запазване на материята

3. Електронна природа на химичната връзка

4. Недвусмислена връзка между структурата на веществото и неговите химични свойства (периодичен закон)

Химията, физиката, биологията само на пръв поглед може да изглеждат като науки, далеч една от друга. Въпреки че лабораториите на един физик, един химик и един биолог са много различни, всички тези изследователи се занимават с природни обекти. Това отличава природните науки от математиката, историята, икономиката и много други науки, които изучават създаденото не от природата, а преди всичко от самия човек.

Екологията е тясно свързана с природните науки. Не трябва да мислим, че екологията е „добра“ химия, за разлика от класическата „лоша“ химия, която замърсява околната среда. Няма „лоша“ химия или „лоша“ ядрена физика - има научен и технологичен прогрес или липсата му във всяка област на дейност. Задачата на еколога е да използва новите постижения на природните науки, за да сведе до минимум риска от нарушаване на местообитанието на живите същества с максимална полза. Балансът риск-полза е обект на изследване за еколозите.

Между природните науки няма строги граници. Например откриването и изучаването на свойствата на нови видове атоми някога се е смятало за задача на химиците. Оказа се обаче, че от известните в момента видове атоми някои са открити от химици, а други от физици. Това е само един от многото примери за "отворени граници" между физиката и химията.

Животът е сложна верига от химически трансформации. Всички живи организми абсорбират едни вещества от околната среда и отделят други. Това означава, че един сериозен биолог (ботаник, зоолог, лекар) не може без познания по химия.

По-късно ще видим, че няма абсолютно точна граница между физични и химични трансформации. Природата е една, така че винаги трябва да помним, че е невъзможно да разберем структурата на света около нас, като се задълбочим само в една от областите на човешкото познание.

Дисциплината "Химия" е свързана с други природонаучни дисциплини чрез междупредметни връзки: предишни - с математика, физика, биология, геология и други дисциплини.

Съвременната химия е разклонена система от много науки: неорганична, органична, физическа, аналитична химия, електрохимия, биохимия, които се усвояват от студентите в следващите курсове.

Познаването на курса по химия е необходимо за успешното изучаване на други общонаучни и специални дисциплини.

Фигура 1.2.1 – Място на химията в системата на природните науки

Усъвършенстването на изследователските методи, предимно експерименталните техники, доведе до разделянето на науката на все по-тесни области. В резултат на това количеството и „качеството“, т.е. надеждността на информацията се е увеличила. Невъзможността един човек да има пълни познания дори за сродни научни области породи нови проблеми. Точно както във военната стратегия най-слабите точки на отбраната и настъплението са на кръстовището на фронтовете, в науката най-слабо развитите области остават тези, които не могат да бъдат еднозначно класифицирани. Сред другите причини може да се отбележи трудността при получаване на подходящо ниво на квалификация (научна степен) за учени, работещи в области на „пресека на науките“. Но там са направени и основните открития на нашето време.

Химията е естествена наука. Химията в околния свят. Кратки сведения от историята на химията

Химията принадлежи към природните науки. Химията е наука за веществата, техните свойства и превръщания. Предметът на химията са химичните елементи и техните съединения, както и моделите, по които протичат химичните реакции. Съвременната химия е много разнообразна както по обекти, така и по методи на тяхното изследване, поради което много от нейните раздели са независими науки. В наши дни основните клонове на химията са неорганичната химия, органичната химия и физическата химия. В същото време значителни раздели на химията възникват на границата с други науки. Така взаимодействието на химията и физиката даде, в допълнение към физическата химия, химическата физика. Една от напредналите области на химията е биохимията - наука, която изучава химичните основи на живота. Почти всяко научно изследване изисква използването на физически методи за определяне на структурата на материята и математически методи за анализ на резултатите.

Химията играе важна роля в научно-техническия прогрес. Намира приложение във всички отрасли на науката, техниката и производството. Химията осигурява преработката на минерали в ценни продукти. Химията има значително влияние върху селскостопанската производителност. Не по-малко значима е ролята на химията в производството на пластмаси, бои, строителни материали, синтетични тъкани, синтетични перилни препарати, парфюми и парфюми, фармацевтични продукти. Изучаването на химия помага на човек не само да повиши общата си ерудиция, но и да разбере себе си и света около него.

Терминът "химия" се появява за първи път в трактат на египетския грък Зосим през 400 г. сл. н. е., в който Зосим казва, че "химията" е била преподавана на хората от демони, които са слезли на земята от небето. Името "химия" идва от думата "Hemi" или "Humana", с която древните египтяни са наричали своята страна, както и черната почва на Нил.

Първите учени химици са египетски свещеници. През трети век пр. н. е. вече е събран и описан значителен експериментален материал. Известната Александрийска библиотека съдържаше около седемстотин ръкописни книги, съдържащи много произведения по химия. Гръцкият философ Демокрит, който е живял през пети век пр.н.е., пръв предполага, че всички тела се състоят от малки, невидими, неделими частици твърда материя, които се движат. Той нарече тези частици "атоми". От III век след Христа в историята на химията започва периодът на алхимията, чиято цел е да търси начини за превръщане на неблагородни метали в благородни (сребро и злато) с помощта на философския камък. В Русия алхимията не беше широко разпространена, въпреки че трактатите на алхимиците бяха известни. В началото на шести век алхимиците започват да прилагат знанията си за нуждите на производството и лечението. През седемнадесети и осемнадесети век в химичните изследвания започват да се използват експериментални методи.

Първата теория на научната химия беше теорията за флогистона (безтегловно вещество, което се отделя от материята, когато веществата горят), предложена от Г. Стал през осемнадесети век. Тази теория се оказа погрешна, въпреки че съществуваше почти век. Френският химик А. Лавоазие и руският химик М. В. Ломоносов използват точни измервания при изучаването на химичните реакции, опровергават теорията за флогистона и формулират закона за запазване на масата. От 1789 до 1860 г. продължава периодът на количествените химически закони (атомно-молекулярната наука). Модерният етап на развитие на химическата наука, започнал през ХХ век, продължава и до днес. Всеки успех в практическата химия днес се основава на постиженията на фундаменталната наука.