Chemie – die Wissenschaft der Stoffumwandlungen, die mit Veränderungen in der elektronischen Umgebung von Atomkernen verbunden sind. In dieser Definition ist eine weitere Klärung der Begriffe „Substanz“ und „Wissenschaft“ erforderlich.
Laut der Chemical Encyclopedia:
Substanz - eine Art Materie mit Ruhemasse. Besteht aus Elementarteilchen: Elektronen, Protonen, Neutronen, Mesonen usw. Im Chemiestudium ist Materie hauptsächlich in Atome, Moleküle, Ionen und Radikale organisiert. Solche Stoffe werden üblicherweise in einfache und komplexe (chemische Verbindungen) unterteilt. Einfache Stoffe werden aus Atomen einer Chemikalie gebildet. Element und sind daher eine Form seiner Existenz im freien Zustand, zum Beispiel Schwefel, Eisen, Ozon, Diamant. Komplexe Stoffe werden aus verschiedenen Elementen gebildet und können eine konstante Zusammensetzung haben.
Es gibt viele Meinungsverschiedenheiten über die Interpretation des Begriffs „Wissenschaft“. Die Aussage von Rene Descartes (1596-1650) trifft hier durchaus zu: „Definieren Sie die Bedeutung von Wörtern, und Sie werden die Menschheit von der Hälfte ihrer Fehler befreien.“ Wissenschaft es ist üblich, den Bereich menschlichen Handelns zu nennen, dessen Funktion die Entwicklung und theoretische Schematisierung objektiver Erkenntnisse über die Realität ist; ein Kulturzweig, der nicht zu allen Zeiten und nicht bei allen Völkern existierte. Der kanadische Philosoph William Hatcher definiert moderne Wissenschaft als „eine Art, die reale Welt zu erkennen, die sowohl die von den menschlichen Sinnen empfundene Realität als auch die unsichtbare Realität umfasst, eine Art des Wissens, die auf der Konstruktion überprüfbarer Modelle dieser Realität basiert.“ Diese Definition kommt dem Wissenschaftsverständnis des Akademikers V. I. Vernadsky, des englischen Mathematikers A. Whitehead und anderer berühmter Wissenschaftler nahe.
Wissenschaftliche Modelle der Welt unterscheiden normalerweise drei Ebenen, die in einer bestimmten Disziplin in unterschiedlichen Proportionen dargestellt werden können:
* empirisches Material (experimentelle Daten);
* idealisierte Bilder (physikalische Modelle);
*mathematische Beschreibung (Formeln und Gleichungen).
Eine visuelle Modellbetrachtung der Welt führt unweigerlich zur Näherungsnatur jedes Modells. A. Einstein (1879-1955) sagte: „Solange mathematische Gesetze die Realität beschreiben, sind sie unsicher, und wenn sie aufhören, unsicher zu sein, verlieren sie den Bezug zur Realität.“
Die Chemie ist eine der Naturwissenschaften, die die Welt um uns herum mit all ihrem Formenreichtum und der Vielfalt der darin auftretenden Phänomene untersucht. Die Spezifität naturwissenschaftlichen Wissens kann durch drei Merkmale bestimmt werden: Wahrheit, Intersubjektivität und Systematik. Die Wahrheit wissenschaftlicher Wahrheiten wird durch das Prinzip der hinreichenden Vernunft bestimmt: Jeder wahre Gedanke muss durch andere Gedanken gerechtfertigt werden, deren Wahrheit bewiesen ist. Intersubjektivität bedeutet, dass jeder Forscher bei der Untersuchung desselben Objekts unter denselben Bedingungen zu denselben Ergebnissen gelangen sollte. Der systematische Charakter wissenschaftlichen Wissens impliziert seine strenge induktiv-deduktive Struktur.
Chemie ist die Wissenschaft von der Umwandlung von Stoffen. Sie untersucht die Zusammensetzung und Struktur von Stoffen, die Abhängigkeit der Eigenschaften von Stoffen von ihrer Zusammensetzung und Struktur, die Bedingungen und Wege der Umwandlung einiger Stoffe in andere. Chemische Veränderungen gehen immer mit physikalischen Veränderungen einher. Daher ist die Chemie eng mit der Physik verbunden. Die Chemie ist auch mit der Biologie verbunden, da biologische Prozesse von kontinuierlichen chemischen Umwandlungen begleitet werden.
Die Verbesserung der Forschungsmethoden, vor allem experimenteller Techniken, hat zu einer Aufteilung der Wissenschaft in immer engere Bereiche geführt. Dadurch werden Quantität und „Qualität“, d.h. Die Zuverlässigkeit der Informationen hat zugenommen. Allerdings führte die Unmöglichkeit, dass eine Person selbst in verwandten wissenschaftlichen Bereichen über umfassende Kenntnisse verfügt, zu neuen Problemen. So wie in der Militärstrategie die schwächsten Punkte der Verteidigung und Offensive an den Frontübergängen liegen, bleiben in der Wissenschaft die am wenigsten entwickelten Gebiete diejenigen, die sich nicht eindeutig klassifizieren lassen. Unter anderem ist es schwierig, für Wissenschaftler, die in Bereichen der „Schnittstelle der Wissenschaften“ tätig sind, das entsprechende Qualifikationsniveau (akademischen Abschluss) zu erreichen. Aber auch die wichtigsten Entdeckungen unserer Zeit werden dort gemacht.
Im modernen Leben, insbesondere bei menschlichen Produktionstätigkeiten, spielt die Chemie eine äußerst wichtige Rolle. Es gibt fast keine Branche, in der keine Chemie zum Einsatz kommt. Die Natur gibt uns nur Rohstoffe – Holz, Erz, Öl usw. Durch die chemische Verarbeitung natürlicher Materialien erhalten wir verschiedene Substanzen, die für die Landwirtschaft, die industrielle Produktion, die Medizin und den Alltag notwendig sind – Düngemittel, Metalle, Kunststoffe, Lacke, Farben, Arzneimittel Substanzen, Seife usw. Um natürliche Rohstoffe zu verarbeiten, ist es notwendig, die Gesetze der Stoffumwandlung zu kennen, und dieses Wissen liefert die Chemie. Die Entwicklung der chemischen Industrie ist eine der wichtigsten Voraussetzungen für den technischen Fortschritt.
Chemische Systeme
Studienobjekt Chemie – chemisches System . Ein chemisches System ist eine Ansammlung von Substanzen, die interagieren und geistig oder tatsächlich von der Umwelt isoliert sind. Beispiele für ein System können völlig unterschiedliche Objekte sein.
Der einfachste Träger chemischer Eigenschaften ist ein Atom – ein System bestehend aus einem Kern und sich um ihn bewegenden Elektronen. Durch die chemische Wechselwirkung von Atomen entstehen Moleküle (Radikale, Ionen, Atomkristalle) – Systeme aus mehreren Kernen, in deren allgemeinem Feld sich Elektronen bewegen. Makrosysteme bestehen aus einer Ansammlung einer großen Anzahl von Molekülen – Lösungen verschiedener Salze, einem Gasgemisch über der Oberfläche eines Katalysators bei einer chemischen Reaktion usw.
Je nach Art der Interaktion des Systems mit der Umwelt werden offene, geschlossene und isolierte Systeme unterschieden. Offenes System ist ein System, das in der Lage ist, Energie und Masse mit seiner Umgebung auszutauschen. Wenn man beispielsweise Soda mit einer Salzsäurelösung in einem offenen Gefäß mischt, kommt es zu folgender Reaktion:
Na 2 CO 3 + 2HCl → 2NaCl + CO 2 + H 2 O.
Die Masse dieses Systems nimmt ab (Kohlendioxid und teilweise Wasserdampf verdampfen), ein Teil der freigesetzten Wärme wird für die Erwärmung der Umgebungsluft aufgewendet.
Geschlossen ist ein System, das nur mit seiner Umgebung Energie austauschen kann. Das oben besprochene System, das sich in einem geschlossenen Gefäß befindet, wäre ein Beispiel für ein geschlossenes System. In diesem Fall ist ein Stoffaustausch nicht möglich und die Masse des Systems bleibt konstant, die Reaktionswärme wird jedoch über die Wände des Reagenzglases an die Umgebung abgegeben.
Isoliert Ein System ist ein System mit konstantem Volumen, in dem weder Masse noch Energie mit der Umgebung ausgetauscht werden. Das Konzept eines isolierten Systems ist abstrakt, weil In der Praxis gibt es kein vollständig isoliertes System.
Ein separater Teil des Systems, der von anderen durch mindestens eine Schnittstelle begrenzt ist, wird aufgerufen Phase . Beispielsweise umfasst ein System aus Wasser, Eis und Dampf drei Phasen und zwei Grenzflächen (Abb. 1.1). Die Phase kann mechanisch von anderen Phasen des Systems getrennt werden.Abb. 1.1 – Mehrphasensystem.
Die Phase weist nicht immer durchgehend die gleichen physikalischen Eigenschaften und eine homogene chemische Zusammensetzung auf. Ein Beispiel ist die Erdatmosphäre. In den unteren Schichten der Atmosphäre ist die Gaskonzentration höher und die Lufttemperatur höher, während in den oberen Schichten die Luft verdünnter wird und die Temperatur sinkt. Diese. In diesem Fall wird die Einheitlichkeit der chemischen Zusammensetzung und der physikalischen Eigenschaften über die gesamte Phase hinweg nicht beobachtet. Eine Phase kann auch diskontinuierlich sein, zum Beispiel schwimmende Eisstücke auf der Wasseroberfläche, Nebel, Rauch, Schaum – Zweiphasensysteme, in denen eine Phase diskontinuierlich ist.
Ein System, das aus Stoffen in derselben Phase besteht, heißt homogen . Man nennt ein System, das aus Stoffen in verschiedenen Phasen besteht und mindestens eine Grenzfläche aufweist heterogen .
Die Stoffe, aus denen ein chemisches System besteht, sind Komponenten. Komponente können vom System getrennt werden und außerhalb davon existieren. Es ist beispielsweise bekannt, dass Natriumchlorid, wenn es in Wasser gelöst wird, in Na + und Cl –-Ionen zerfällt, aber diese Ionen können nicht als Komponenten eines Systems betrachtet werden – einer Lösung von Salz in Wasser, weil Sie können nicht von einer bestimmten Lösung isoliert werden und existieren separat. Die Zutaten sind Wasser und Natriumchlorid.
Der Zustand des Systems wird durch seine Parameter bestimmt. Parameter können sowohl auf molekularer Ebene (Koordinaten, Impuls jedes Moleküls, Bindungswinkel usw.) als auch auf Makroebene (z. B. Druck, Temperatur) eingestellt werden.
Die Struktur des Atoms.
Verwandte Informationen.
Als Ergebnis des Studiums dieses Kapitels sollte der Student: wissen
- Grundbegriffe und Besonderheiten des chemischen Weltbildes;
- die Rolle der Alchemie bei der Entwicklung der Chemie als Wissenschaft;
- historische Etappen in der Entwicklung der Chemie als Wissenschaft;
- Leitprinzipien der Untersuchung der Zusammensetzung und Struktur von Stoffen;
- die Hauptfaktoren beim Auftreten chemischer Reaktionen und die Bedingungen für ihre Kontrolle;
- Grundprinzipien der Evolutionschemie und ihre Rolle bei der Erklärung der Biogenese; in der Lage sein
- die Rolle der Mikroweltphysik für das Verständnis der Grundlagen der chemischen Wissenschaft identifizieren;
- eine vergleichende Analyse der wichtigsten Entwicklungsstadien der Chemie durchführen;
- Es ist sinnvoll, die Rolle der Chemie bei der Erklärung der Strukturebenen der systemischen Organisation der Materie aufzuzeigen.
eigen
- Fähigkeiten, Wissen zu erwerben und anzuwenden, um ein chemisches Bild der Welt zu erstellen;
- Fähigkeiten im Umgang mit dem konzeptionellen Apparat der Chemie zur Charakterisierung chemischer Prozesse.
Historische Etappen in der Entwicklung der chemischen Wissenschaft
Es gibt viele Definitionen der Chemie, die sie als Wissenschaft charakterisieren:
- über chemische Elemente und ihre Verbindungen;
- Stoffe, ihre Zusammensetzung und Struktur;
- Prozesse der qualitativen Stoffumwandlung;
- chemische Reaktionen sowie die Gesetze und Muster, denen diese Reaktionen gehorchen.
Offensichtlich spiegelt jedes von ihnen nur einen Aspekt umfassenden chemischen Wissens wider, und die Chemie selbst fungiert als hochgeordnetes, sich ständig weiterentwickelndes Wissenssystem. Lassen Sie uns eine Definition aus einem klassischen Lehrbuch geben: „Chemie ist die Wissenschaft der Stoffumwandlungen.“ Es untersucht die Zusammensetzung und Struktur von Stoffen, die Abhängigkeit der Eigenschaften von Stoffen von ihrer Zusammensetzung und Struktur, die Bedingungen und Wege der Umwandlung einiger Stoffe in andere.“
Chemie ist die Wissenschaft von der Umwandlung von Stoffen.
Das wichtigste Unterscheidungsmerkmal der Chemie ist, dass sie weitgehend ist selbstständig Formen Gegenstand der Forschung, die Schaffung von Substanzen, die in der Natur nicht existierten. Wie keine andere Wissenschaft ist die Chemie zugleich Wissenschaft und Produktion. Поскольку современная химия решает свои задачи на атомно-молекулярном уровне, она тесно связана с физикой, биологией, а также такими науками, как геология, минералогия и др. Пограничные области между этими науками изучает квантовая химия, химическая физика, физическая химия, геохимия, биохимия usw.
Vor mehr als 200 Jahren sprach der große M. V. Lomonosov auf einer öffentlichen Sitzung der St. Petersburger Akademie der Wissenschaften. im Bericht „Ein Wort über die Vorteile der Chemie“ Wir lesen die prophetischen Zeilen: „Die Chemie breitet ihre Hände weit in die Angelegenheiten der Menschheit aus... Wohin wir auch schauen, wohin wir auch schauen, die Erfolge ihres Fleißes erscheinen vor unseren Augen.“ Die Chemie verbreitete ihren „Fleiß“ bereits in Ägypten, dem führenden Land der Antike. Industrien wie Metallurgie, Keramik, Glasherstellung, Färberei, Parfümerie und Kosmetik erreichten dort schon lange vor unserer Zeitrechnung eine bedeutende Entwicklung.
Vergleichen wir den Namen der Wissenschaft Chemie in verschiedenen Sprachen:
Alle diese Wörter enthalten die Wurzel "Saum" oder " chem“, was mit den Wörtern der altgriechischen Sprache übereinstimmt: „himos“ oder „humos“ bedeutete „Saft“. Dieser Name findet sich in Manuskripten mit Informationen zu Medizin und Pharmazie.
Es gibt andere Standpunkte. Laut Plutarch stammt der Begriff „Chemie“ von einem der alten Namen Ägyptens – Hemi („Erde schaufeln“) Im ursprünglichen Sinne bedeutete der Begriff „ägyptische Kunst“. Chemie als Wissenschaft der Stoffe und ihrer Wechselwirkungen galt in Ägypten als göttliche Wissenschaft und lag ausschließlich in den Händen der Priester.
Einer der ältesten Zweige der Chemie ist die Metallurgie. 4-3 Tausend Jahre v. Chr. Sie begannen, Kupfer aus Erzen zu schmelzen und später eine Legierung aus Kupfer und Zinn (Bronze) herzustellen. Im 2. Jahrtausend v. Chr. lernte, mit dem Käseblasverfahren Eisen aus Erzen zu gewinnen. 1600 v. Chr Sie begannen, natürlichen Indigofarbstoff zum Färben von Stoffen und wenig später Purpur und Alizarin zu verwenden und Essig, Medikamente aus Pflanzenmaterialien und andere Produkte herzustellen, deren Herstellung mit chemischen Prozessen verbunden ist.
Im arabischen Osten im V-VI Jahrhundert. Der Begriff „Alchemie“ entsteht durch die Hinzufügung des Teilchens „al-“ zum griechisch-ägyptischen „Chemie“. Das Ziel der Alchemisten war es, einen „Stein der Weisen“ zu erschaffen, der alle unedlen Metalle in Gold verwandeln kann. Es basierte auf einer praktischen Ordnung: Gold
in Europa war für die Entwicklung des Handels notwendig, und es waren nur wenige Goldvorkommen bekannt.
Fakt aus der Geschichte der Wissenschaft
Die ältesten entdeckten chemischen Texte gelten heute als altägyptisch. „Ebers Papyrus“(benannt nach dem deutschen Ägyptologen, der es gefunden hat) – eine Sammlung von Rezepten zur Herstellung von Arzneimitteln aus dem 16. Jahrhundert. Chr. sowie der in Memphis gefundene „Brugsch-Papyrus“ mit pharmazeutischen Rezepten (XIV. Jahrhundert v. Chr.).
Die Voraussetzungen für die Etablierung der Chemie als eigenständige wissenschaftliche Disziplin wurden nach und nach im 17. – ersten Halbjahr des 18. Jahrhunderts geschaffen. Gleichzeitig gab es in dieser Wissenschaft trotz der Vielfalt des empirischen Materials bis zur Entdeckung des Periodensystems der chemischen Elemente durch D. I. Mendeleev (1834-1907) im Jahr 1869 keine allgemeine Theorie, mit deren Hilfe dies möglich wäre möglich, das angesammelte Faktenmaterial zu erklären.
Bereits im 19. Jahrhundert gab es Versuche, chemisches Wissen zu periodisieren. Laut dem deutschen Wissenschaftler G. Kopp, dem Autor einer vierbändigen Monographie „Geschichte der Chemie“(1843-1847) wurde die Entwicklung der Chemie von einem bestimmten beeinflusst Leitgedanke. Er identifizierte fünf Phasen:
- die Ära der Anhäufung empirischen Wissens ohne Versuche, es theoretisch zu erklären (von der Antike bis zum 4. Jahrhundert n. Chr.);
- alchemistische Periode (IV – frühes 16. Jahrhundert);
- Periode der Iatrochemie, d.h. „heilende Chemie“ (zweites Viertel des 16. Jahrhunderts – Mitte des 17. Jahrhunderts);
- die Zeit der Entstehung und Dominanz der ersten chemischen Theorie – der Phlogiston-Theorie (Mitte des 17. – drittes Viertel des 18. Jahrhunderts);
- Periode der quantitativen Forschung (letztes Viertel des 18. Jahrhunderts – 1840er Jahre) 1.
Nach modernen Vorstellungen bezieht sich diese Klassifizierung jedoch auf jene Stadien, in denen die chemische Wissenschaft noch nicht als systemisches theoretisches Wissen konstituiert war.
Inländische Chemiehistoriker identifizieren vier konzeptionelle Ebenen, die auf einem Weg zur Lösung des zentralen Problems der Chemie als Wissenschaft und als Produktion basieren (Abb. 13.1).
Erste konzeptionelle Ebene - die Untersuchung der Struktur einer chemischen Substanz. Auf dieser Ebene wurden die verschiedenen Eigenschaften und Umwandlungen von Stoffen in Abhängigkeit von ihrer chemischen Zusammensetzung erforscht.
Reis. 13.1.
Es ist nicht schwer, die Analogie dieses Konzepts mit dem physikalischen Konzept des Atomismus zu erkennen. Sowohl Physiker als auch Chemiker suchten nach einer ersten Grundlage, mit deren Hilfe sich die Eigenschaften aller einfachen und komplexen Stoffe erklären ließen. Dieses Konzept wurde erst recht spät formuliert – 1860 auf dem ersten Internationalen Chemikerkongress in Karlsruhe in Deutschland. Davon gingen Chemiker aus Alle Substanzen bestehen aus Molekülen und allen Molekülen, wiederum bestehen aus Atomen. Sowohl Atome als auch Moleküle sind in ständiger Bewegung, während Atome die kleinsten und dann unteilbaren Teile von Molekülen sind 1.
Die Bedeutung des Kongresses wurde von D. I. Mendeleev klar zum Ausdruck gebracht: „Nachdem er den Unterschied zwischen einem Atom und einem Teilchen (so wurde das Molekül genannt) akzeptiert hatte – G. O.) akzeptierten Chemiker aller Länder den Beginn des Einheitssystems; Nun wäre es eine große Inkonsistenz, wenn man den Anfang erkannt hätte und dessen Konsequenzen nicht erkennen würde.“
Zweite konzeptionelle Ebene - Untersuchung der Struktur chemischer Substanzen, Identifizierung einer spezifischen Art der Wechselwirkung von Elementen in der Zusammensetzung spezifischer chemischer Substanzen. Es wurde festgestellt, dass die Eigenschaften von Stoffen nicht nur von ihren chemischen Bestandteilen abhängen, sondern auch von der Beziehung und Wechselwirkung dieser Elemente während einer chemischen Reaktion. So haben Diamant und Kohle gerade aufgrund unterschiedlicher Strukturen unterschiedliche Eigenschaften, obwohl ihre chemische Zusammensetzung ähnlich ist.
Dritte konzeptionelle Ebene Die Chemie entsteht aus der Notwendigkeit, die Produktivität der chemischen Produktion zu steigern und erforscht die internen Mechanismen und externen Bedingungen chemischer Prozesse: Temperatur, Druck, Reaktionsgeschwindigkeit usw.
Vierte konzeptionelle Ebene - Ebene der evolutionären Chemie. Auf dieser Ebene werden die Natur der an chemischen Reaktionen beteiligten Reagenzien und die Besonderheiten der Wirkung von Katalysatoren, die die Geschwindigkeit ihres Auftretens erheblich beschleunigen, eingehender untersucht. Auf dieser Ebene wird der Entstehungsprozess verstanden lebendig Materie aus träger Materie.
- Glinka II. L. Allgemeine Chemie. 2. Aufl. L.: Chemie: Zweigstelle Leningrad, 1987. S. 13.
- Zitat von: Koltun M. World of Chemistry. M.: Kinderliteratur, 1988. S. 7.
- Mendelejew D. I. Op. in 25 Bänden. L. - M.: Verlag der AP UdSSR, 1949. Bd. 15. S. 171-172.
Lektion 1
Thema: Chemie ist eine Naturwissenschaft.
Ziel: eine Vorstellung von Chemie als Wissenschaft geben; den Platz der Chemie innerhalb der Naturwissenschaften aufzeigen; die Entstehungsgeschichte der Chemie vorstellen; bedenken Sie die Bedeutung der Chemie im menschlichen Leben; lernen Sie die Verhaltensregeln im Chemieunterricht kennen; wissenschaftliche Erkenntnismethoden in der Chemie einführen; Logik des Denkens und Beobachtungsfähigkeiten entwickeln; Interesse am untersuchten Fach, Ausdauer und Fleiß beim Studium des Fachs fördern.
Während des Unterrichts.
ICHKlassenorganisation.
IIGrundkenntnisse aktualisieren.
Welche Naturwissenschaften kennen und studieren Sie?
Warum werden sie natürlich genannt?
IIIBotschaft des Themas, Unterrichtsziele, Motivation für Lernaktivitäten.
Nachdem der Lehrer das Thema und den Zweck der Unterrichtsstunde kommuniziert hat, stellt er eine problematische Frage.
Was denkst du über ein Chemiestudium? (Die Schüler äußern ihre Vermutungen, sie werden alle an die Tafel geschrieben). Dann sagt der Lehrer, dass wir im Laufe des Unterrichts herausfinden werden, welche Annahmen richtig sind.
IIINeues Material lernen.
Bevor wir mit dem Unterricht beginnen, müssen wir die Verhaltensregeln im Chemieraum lernen. Schauen Sie vor sich an der Wand auf den Ständer, auf dem diese Regeln geschrieben stehen. Jedes Mal, wenn Sie das Büro betreten, müssen Sie diese Regeln wiederholen, kennen und strikt befolgen.
(Lesen Sie die Verhaltensregeln im Chemielabor vor.)
Verhaltensregeln für Schüler im Chemieunterricht.
Der Zutritt zum Chemie-Klassenzimmer ist nur mit Erlaubnis des Lehrers möglich.
Im Chemieunterricht müssen Sie in einem maßvollen Tempo gehen. Unter keinen Umständen sollten Sie sich plötzlich bewegen, da Sie die auf den Tischen stehenden Geräte und Reagenzien umstoßen könnten.
Bei experimentellen Arbeiten im Chemieraum ist das Tragen eines Gewandes Pflicht.
Bei der Durchführung experimenteller Arbeiten dürfen Sie mit der Arbeit nur nach Erlaubnis des Lehrers beginnen.
Arbeiten Sie bei der Durchführung von Experimenten ruhig und ohne viel Aufhebens. Schieben Sie nicht den Schreibtisch Ihres Nachbarn. Erinnern! Genauigkeit ist der Schlüssel zum Erfolg!
Nach Abschluss der Experimente müssen Sie Ihren Arbeitsbereich aufräumen und Ihre Hände gründlich mit Seife waschen.
Chemie ist eine Naturwissenschaft, der Platz der Chemie unter den Naturwissenschaften.
Zu den Naturwissenschaften zählen Physische Geographie, Astronomie, Physik, Biologie, Ökologie und andere. Sie untersuchen natürliche Objekte und Phänomene.
Denken wir darüber nach, welchen Platz die Chemie unter den anderen Wissenschaften einnimmt. Es versorgt sie mit Stoffen, Materialien und modernen Technologien. Und gleichzeitig nutzt er die Errungenschaften der Mathematik, Physik, Biologie und Ökologie für seine eigene Weiterentwicklung. Folglich ist die Chemie eine zentrale Grundlagenwissenschaft.
Die Grenzen zwischen Chemie und anderen Naturwissenschaften verschwimmen zunehmend. Physikalische Chemie und chemische Physik entstanden an der Grenze der Erforschung physikalischer und chemischer Phänomene. Biochemie – biologische Chemie – untersucht die chemische Zusammensetzung und Struktur von Verbindungen, die in lebenden Organismen enthalten sind.
Geschichte der Entstehung der Chemie.
Die Wissenschaft der Stoffe und ihrer Umwandlungen hat ihren Ursprung in Ägypten, dem technisch fortschrittlichsten Land der Antike. Ägyptische Priester waren die ersten Chemiker. Sie besaßen viele bisher ungelöste chemische Geheimnisse. Zum Beispiel Techniken zur Einbalsamierung der Körper verstorbener Pharaonen und Adliger sowie zur Gewinnung bestimmter Farben.
Industrien wie Töpferei, Glasherstellung, Färberei und Parfümerie erreichten in Ägypten schon lange vor unserer Zeitrechnung eine bedeutende Entwicklung. Chemie galt als „göttliche“ Wissenschaft, lag vollständig in den Händen der Priester und wurde von ihnen sorgfältig vor allen Uneingeweihten verborgen. Einige Informationen gelangten jedoch immer noch über Ägypten hinaus.
Um das 7. Jahrhundert. ANZEIGE Die Araber übernahmen das Erbe und die Arbeitsmethoden der ägyptischen Priester und bereicherten die Menschheit mit neuem Wissen. Die Araber fügten dem Wort hemi das Präfix al hinzu, und die Führung in der Erforschung von Substanzen, die als Alchemie bekannt wurde, ging auf die Araber über. Es sei darauf hingewiesen, dass die Alchemie in Russland nicht weit verbreitet war, obwohl die Werke der Alchemisten bekannt waren und sogar ins Kirchenslawische übersetzt wurden. Alchemie ist die mittelalterliche Kunst, verschiedene Substanzen für praktische Zwecke zu gewinnen und zu verarbeiten. Im Gegensatz zu den antiken griechischen Philosophen, die die Welt nur beobachteten und ihre Erklärungen auf Annahmen und Überlegungen gründeten, handelten Alchemisten, experimentierten, machten unerwartete Entdeckungen und verbesserten experimentelle Techniken. Alchemisten glaubten, dass Metalle Substanzen sind, die aus drei Hauptelementen bestehen: Salz – als Symbol für Härte und Löslichkeit; Schwefel – als Substanz, die sich bei hohen Temperaturen erhitzen und verbrennen kann; Quecksilber - als verdunstungsfähiger und glänzender Stoff. Dabei ging man davon aus, dass beispielsweise Gold, das ein Edelmetall war, auch genau die gleichen Elemente aufweist, also aus jedem Metall gewonnen werden kann! Es wurde angenommen, dass die Herstellung von Gold aus jedem anderen Metall mit der Wirkung des Steins der Weisen zusammenhängt, den Alchemisten erfolglos zu finden versuchten. Darüber hinaus glaubten sie, dass man ewige Jugend erlangt, wenn man das Elixier aus dem Stein der Weisen trinkt! Den Alchemisten gelang es jedoch nicht, den Stein der Weisen oder Gold aus anderen Metallen zu finden oder zu gewinnen.
Die Rolle der Chemie im menschlichen Leben.
Die Studierenden listen alle Aspekte des positiven Einflusses der Chemie auf das menschliche Leben auf. Der Lehrer hilft und leitet die Gedanken der Schüler.
Lehrer: Ist Chemie nur in der Gesellschaft nützlich? Welche Probleme entstehen im Zusammenhang mit der Verwendung chemischer Produkte?
(Die Schüler versuchen, die Antwort auf diese Frage zu finden.)
Wissensmethoden in der Chemie.
Mit einer so wichtigen Methode wie der Beobachtung erlangt der Mensch Wissen über die Natur.
Überwachung- Dies ist die Konzentration der Aufmerksamkeit auf erkennbare Objekte, um sie zu untersuchen.
Mit Hilfe der Beobachtung sammelt ein Mensch Informationen über die Welt um ihn herum, die er dann systematisiert und allgemeine Muster in den Beobachtungsergebnissen identifiziert. Der nächste wichtige Schritt besteht darin, nach Gründen zu suchen, die die gefundenen Muster erklären.
Damit die Beobachtung fruchtbar ist, müssen eine Reihe von Bedingungen erfüllt sein:
den Gegenstand der Beobachtung klar definieren, d. h. worauf die Aufmerksamkeit des Beobachters gelenkt wird – ein bestimmter Stoff, seine Eigenschaften oder die Umwandlung einiger Stoffe in andere, die Bedingungen für die Durchführung dieser Umwandlungen usw.;
formulieren Sie den Zweck der Beobachtung. Der Beobachter muss wissen, warum er die Beobachtung durchführt.
Erstellen Sie einen Überwachungsplan, um Ihr Ziel zu erreichen. Dazu ist es besser, eine Annahme aufzustellen, also eine Hypothese (von griechisch hypothese – Basis, Annahme) darüber, wie das beobachtete Phänomen eintreten wird. Eine Hypothese kann auch als Ergebnis einer Beobachtung aufgestellt werden, wenn also ein Ergebnis erzielt wird, das erklärt werden muss.
Wissenschaftliche Beobachtung unterscheidet sich von Beobachtung im alltäglichen Sinne des Wortes. Wissenschaftliche Beobachtungen erfolgen in der Regel unter streng kontrollierten Bedingungen, die auf Wunsch des Beobachters geändert werden können. Am häufigsten wird eine solche Beobachtung in einem speziellen Raum durchgeführt – einem Labor.
Experiment- wissenschaftliche Reproduktion eines Phänomens zum Zwecke seiner Erforschung und Prüfung unter bestimmten Bedingungen.
Ein Experiment (von lateinisch experimentum – Erfahrung, Test) ermöglicht es Ihnen, die bei der Beobachtung entstandene Hypothese zu bestätigen oder zu widerlegen und eine Schlussfolgerung zu formulieren.
Lassen Sie uns ein kleines Experiment durchführen, um die Struktur der Flamme zu untersuchen.
Lasst uns eine Kerze anzünden und die Flamme sorgfältig untersuchen. Es hat eine heterogene Farbe und drei Zonen. Die dunkle Zone (1) befindet sich am unteren Ende der Flamme. Sie ist im Vergleich zu anderen die Kälteste. Die dunkle Zone ist vom hellen Teil der Flamme (2) umgeben, dessen Temperatur höher ist als in der dunklen Zone. Die höchste Temperatur herrscht jedoch im oberen farblosen Teil der Flamme (Zone 3).
Um sicherzustellen, dass verschiedene Zonen der Flamme unterschiedliche Temperaturen haben, können Sie dieses Experiment durchführen. Legen Sie einen Splitter oder ein Streichholz in die Flamme, sodass diese alle drei Zonen durchquert. Sie werden sehen, dass der Splitter in den Zonen 2 und 3 verkohlt ist. Das bedeutet, dass dort die Flammentemperatur am höchsten ist.
Es stellt sich die Frage: Wird die Flamme einer Alkohollampe oder eines trockenen Brennstoffs die gleiche Struktur haben wie die Flamme einer Kerze? Die Antwort auf diese Frage kann durch zwei Annahmen – Hypothesen – erfolgen: 1) Die Struktur der Flamme wird die gleiche sein wie die einer Kerzenflamme, da sie auf demselben Prozess basiert – der Verbrennung; 2) Die Struktur der Flamme wird unterschiedlich sein, da sie durch die Verbrennung verschiedener Stoffe entsteht. Um eine dieser Hypothesen zu bestätigen oder zu widerlegen, wenden wir uns einem Experiment zu – führen wir ein Experiment durch.
Mit einem Streichholz oder Splitter untersuchen wir die Struktur der Flamme einer Alkohollampe.
Trotz der Unterschiede in Form, Größe und gleichmäßiger Farbe hat die Flamme in beiden Fällen die gleiche Struktur – die gleichen drei Zonen: die innere dunkle (kälteste), die mittlere leuchtende (heiße) und die äußere farblose (heißeste).
Aus dem Experiment können wir daher schließen, dass die Struktur jeder Flamme gleich ist. Die praktische Bedeutung dieser Schlussfolgerung ist folgende: Um einen Gegenstand in einer Flamme zu erhitzen, muss er in den oberen, also den heißesten Teil der Flamme gebracht werden.
Es ist üblich, experimentelle Daten in einem speziellen Laborjournal zu dokumentieren, wofür sich ein gewöhnliches Notizbuch eignet, die Einträge darin sind jedoch streng definiert. Dabei werden das Datum des Experiments, sein Name und der Verlauf des Experiments vermerkt, der häufig in tabellarischer Form dargestellt wird.
Versuchen Sie, auf diese Weise ein Experiment zur Untersuchung der Struktur einer Flamme zu beschreiben.
Alle Naturwissenschaften sind experimentell. Und der Aufbau eines Experiments erfordert oft spezielle Ausrüstung. In der Biologie werden beispielsweise häufig optische Instrumente eingesetzt, die es ermöglichen, das Bild des beobachteten Objekts um ein Vielfaches zu vergrößern: eine Lupe, ein Mikroskop.
Bei der Untersuchung elektrischer Schaltkreise verwenden Physiker Instrumente zur Messung von Spannung, Strom und elektrischem Widerstand.
Wissenschaftler und Geographen sind mit speziellen Instrumenten ausgestattet – von den einfachsten (Kompass, Wetterballons) bis hin zu Forschungsschiffen und einzigartigen Weltraumorbitalstationen.
Chemiker nutzen bei ihrer Forschung auch spezielle Geräte. Das einfachste davon ist beispielsweise ein Ihnen bereits bekanntes Heizgerät – eine Alkohollampe und verschiedene chemische Gefäße, in denen Stoffumwandlungen, also chemische Reaktionen, durchgeführt werden.
IV Verallgemeinerung und Systematisierung des erworbenen Wissens.
Was studiert Chemie? (Während des Unterrichts hat der Lehrer darauf geachtet, ob die Annahmen der Kinder zum Thema Chemie richtig oder falsch sind. Und jetzt ist es an der Zeit, zu verallgemeinern und eine endgültige Antwort zu geben. Wir leiten die Definition von Chemie ab.)
Welche Rolle spielt die Chemie im menschlichen Leben und in der Gesellschaft?
Welche Wissensmethoden in der Chemie kennen Sie jetzt?
Was ist Beobachtung? Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit eine Beobachtung wirksam ist?
Was ist der Unterschied zwischen einer Hypothese und einer Schlussfolgerung?
Was ist ein Experiment?
Wie ist die Struktur einer Flamme?
Wie soll geheizt werden?
V Reflexion, Zusammenfassung der Lektion, Benotung.
VI Bericht über die Hausaufgaben, Anweisungen zur Erledigung.
Lehrer: Sie müssen:
Erfahren Sie die Hintergrundinformationen zu dieser Lektion.
Beschreiben Sie anhand der folgenden Tabelle ein Experiment zur Untersuchung der Struktur einer Flamme.
Chemie als Wissenschaft
Chemie- eine Wissenschaft, die die Struktur von Stoffen und ihre Umwandlungen untersucht, begleitet von Veränderungen in der Zusammensetzung und (oder) Struktur. Die moderne Chemie steht vor drei großen Herausforderungen:
- Erstens ist die grundlegende Richtung der Entwicklung der Chemie das Studium der Struktur der Materie, die Entwicklung der Theorie der Struktur und Eigenschaften von Molekülen und Materialien. Es ist wichtig, einen Zusammenhang zwischen der Struktur und verschiedenen Eigenschaften von Stoffen herzustellen und auf dieser Grundlage Theorien über die Reaktivität eines Stoffes, die Kinetik und den Mechanismus chemischer Reaktionen und katalytischer Phänomene zu entwickeln. Die Durchführung chemischer Umwandlungen in die eine oder andere Richtung wird durch die Zusammensetzung und Struktur von Molekülen, Ionen, Radikalen und anderen kurzlebigen Formationen bestimmt. Wenn wir dies wissen, können wir Wege finden, neue Produkte zu erhalten, die qualitativ oder quantitativ andere Eigenschaften als die bestehenden haben.
- zweitens die Umsetzung gezielter Synthesen neuer Stoffe mit spezifizierten Eigenschaften. Hier gilt es auch, neue Reaktionen und Katalysatoren für eine effizientere Synthese bereits bekannter und industriell wichtiger Verbindungen zu finden.
- drittens - Analyse. Dieser traditionellen Aufgabe der Chemie kommt besondere Bedeutung zu. Damit verbunden ist sowohl eine Zunahme der Zahl der untersuchten chemischen Objekte und Eigenschaften als auch die Notwendigkeit, die Folgen des menschlichen Einflusses auf die Natur zu ermitteln und zu reduzieren.
Die chemischen Eigenschaften von Stoffen werden hauptsächlich durch den Zustand der äußeren Elektronenhüllen der Atome und Moleküle bestimmt, aus denen der Stoff besteht; Die Zustände von Kernen und inneren Elektronen ändern sich bei chemischen Prozessen kaum. Gegenstand der chemischen Forschung sind chemische Elemente und ihre Kombinationen, d.h. Atome, einfache (einzelne Elemente) und komplexe (Moleküle, Ionen, Radikalionen, Kohlenhydrate, freie Radikale) chemische Verbindungen, ihre Assoziationen (Assoziate, Cluster, Solvate, Clathrate usw.), Materialien usw.
Die moderne Chemie hat einen solchen Entwicklungsstand erreicht, dass es eine Reihe ihrer Spezialgebiete gibt, die eigenständige Wissenschaften sind. Abhängig von der atomaren Natur des untersuchten Stoffes und den Arten der chemischen Bindungen zwischen Atomen werden anorganische, organische und elementorganische Chemie unterschieden. Gegenstand der anorganischen Chemie sind alle chemischen Elemente und ihre Verbindungen sowie andere darauf basierende Stoffe. Die organische Chemie untersucht die Eigenschaften einer breiten Klasse von Verbindungen, die durch chemische Bindungen von Kohlenstoff mit Kohlenstoff und anderen organogenen Elementen gebildet werden: Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel, Chlor, Brom und Jod. Die Organoelementchemie steht an der Schnittstelle zwischen anorganischer und organischer Chemie. Diese „dritte“ Chemie bezieht sich auf Verbindungen, die chemische Bindungen von Kohlenstoff mit anderen Elementen des Periodensystems beinhalten, die keine Organogene sind. Die molekulare Struktur, der Grad der Aggregation (Vereinigung) von Atomen in Molekülen und großen Molekülen – Makromolekülen – bringen ihre charakteristischen Merkmale in die chemische Bewegungsform der Materie ein. Daher gibt es die Chemie hochmolekularer Verbindungen, Kristallchemie, Geochemie, Biochemie und andere Wissenschaften. Sie untersuchen große Atomverbände und riesige Polymerformationen unterschiedlicher Natur. Die zentrale Frage der Chemie ist überall die Frage nach den chemischen Eigenschaften. Gegenstand der Untersuchung sind auch die physikalischen, physikalisch-chemischen und biochemischen Eigenschaften von Stoffen. Daher werden nicht nur unsere eigenen Methoden intensiv weiterentwickelt, sondern auch andere Wissenschaften beteiligen sich an der Erforschung von Stoffen. Wichtige Bestandteile der Chemie sind daher die physikalische Chemie und die chemische Physik, die chemische Objekte, Prozesse und Begleitphänomene mit dem Rechenapparat der Physik und physikalischen Experimentalmethoden untersuchen. Heute vereinen diese Wissenschaften eine Reihe anderer: Quantenchemie, chemische Thermodynamik (Thermochemie), chemische Kinetik, Elektrochemie, Photochemie, Hochenergiechemie, Computerchemie usw. Nur die Liste der Grundlagenwissenschaften in der chemischen Richtung spricht bereits davon außergewöhnliche Vielfalt an Erscheinungsformen der chemischen Bewegungsform der Materie und deren Einfluss auf unser tägliches Leben. Es gibt viele Entwicklungsbereiche der angewandten Chemie, die darauf abzielen, spezifische Probleme der praktischen menschlichen Tätigkeit zu lösen. Die chemische Wissenschaft hat einen solchen Entwicklungsstand erreicht, dass sie begonnen hat, neue Industrien und Technologien hervorzubringen.
Chemie als Wissenssystem
Chemie als System des Wissens über Stoffe und ihre Umwandlungen ist in einem Faktenbestand enthalten – zuverlässig ermittelte und überprüfte Informationen über chemische Elemente und Verbindungen, ihre Reaktionen und ihr Verhalten in natürlichen und künstlichen Umgebungen. Kriterien für die Verlässlichkeit von Fakten und Methoden zu ihrer Systematisierung entwickeln sich ständig weiter. Große Verallgemeinerungen, die große Sachverhalte zuverlässig verbinden, werden zu wissenschaftlichen Gesetzen, deren Formulierung neue Stufen der Chemie eröffnet (zum Beispiel die Gesetze zur Erhaltung von Masse und Energie, Daltons Gesetze, Mendelejews periodisches Gesetz). Theorien erklären und prognostizieren mithilfe spezifischer Konzepte die Fakten eines spezifischeren Themenbereichs. Tatsächlich wird experimentelles Wissen erst dann zur Tatsache, wenn es eine theoretische Interpretation erhält. So trug die erste chemische Theorie – die Phlogiston-Theorie, obwohl sie falsch war, zur Entwicklung der Chemie bei, weil verknüpfte Sachverhalte zu einem System und ermöglichte die Formulierung neuer Fragestellungen. Die Strukturtheorie (Butlerov, Kekule) organisierte und erklärte das umfangreiche Material der organischen Chemie und führte zu einer raschen Entwicklung der chemischen Synthese und der Untersuchung der Struktur organischer Verbindungen.
Chemie als Wissen ist ein sehr dynamisches System. Die evolutionäre Anhäufung von Wissen wird durch Revolutionen unterbrochen – eine tiefgreifende Umstrukturierung des Systems von Fakten, Theorien und Methoden mit der Entstehung neuer Konzepte oder sogar eines neuen Denkstils. So wurde die Revolution durch die Arbeiten von Lavoisier (die materialistische Oxidationstheorie, die Einführung von Mengen, experimentelle Methoden, die Entwicklung der chemischen Nomenklatur), die Entdeckung des periodischen Gesetzes von Mendelejew und die Schaffung neuer analytischer Methoden (Mikroanalyse, Chromatographie) zu Beginn des 20. Jahrhunderts. Als Revolution kann auch die Entstehung neuer Bereiche angesehen werden, die eine neue Vision des Faches Chemie entwickeln und alle seine Bereiche beeinflussen (z. B. die Entstehung der physikalischen Chemie auf der Grundlage der chemischen Thermodynamik und der chemischen Kinetik).
Chemie als akademische Disziplin
Chemie ist eine allgemeine theoretische Disziplin. Es soll den Studierenden ein modernes wissenschaftliches Verständnis der Materie als einer der Arten sich bewegender Materie sowie der Wege, Mechanismen und Methoden der Umwandlung einiger Substanzen in andere vermitteln. Die Kenntnis grundlegender chemischer Gesetze, die Beherrschung chemischer Berechnungstechniken und das Verständnis der Möglichkeiten, die die Chemie mit Hilfe anderer Spezialisten in ihren einzelnen und engen Fachgebieten bietet, beschleunigen die Erzielung des gewünschten Ergebnisses in verschiedenen Bereichen der Ingenieurs- und Wissenschaftstätigkeit erheblich. Die Chemie führt den angehenden Fachmann in die konkreten Erscheinungsformen eines Stoffes ein, ermöglicht es, mit Hilfe eines Laborexperimentes einen Stoff zu „fühlen“ und seine neuen Arten und Eigenschaften kennenzulernen. Die Besonderheit der Chemie als Disziplin für Studierende nichtchemischer Fachrichtungen besteht darin, dass in einem kleinen Kurs Informationen aus fast allen Zweigen der Chemie vermittelt werden müssen, die sich als eigenständige Wissenschaften herausgebildet haben und insbesondere von Chemikern und Chemietechnologen studiert werden Disziplinen. Darüber hinaus führt die Vielfalt der Interessen verschiedener Fachgebiete häufig zur Schaffung spezialisierter Chemiestudiengänge. Bei allen positiven Aspekten dieser Orientierung gibt es auch einen gravierenden Nachteil: Das Weltbild des Spezialisten verengt sich, seine Orientierungsfreiheit in den Eigenschaften des Stoffes und den Methoden seiner Herstellung und Verwendung nimmt ab. Daher sollte ein Chemiestudium für angehende Fachkräfte außerhalb der Chemie und Chemietechnik breit genug und im erforderlichen Umfang gründlich sein, um einen ganzheitlichen Überblick über die Leistungsfähigkeit der Chemie als Wissenschaft, als Industriezweig zu vermitteln und als Grundlage für den wissenschaftlichen und technischen Fortschritt. Die Allgemeine Chemie legt die theoretischen Grundlagen für das Verständnis des vielfältigen und komplexen Bildes chemischer Phänomene. Die Chemie der Elemente führt in die konkrete Welt der aus chemischen Elementen gebildeten Stoffe ein. Ein moderner Ingenieur ohne spezielle chemische Ausbildung muss die Eigenschaften verschiedener Arten von Materialien, Zusammensetzungen und Verbindungen verstehen. Oftmals hat er es in gewisser Weise mit Kraftstoffen, Ölen, Schmiermitteln, Reinigungsmitteln, Bindemitteln, Keramik, Struktur- und Elektromaterialien, Fasern, Stoffen, biologischen Objekten, Mineraldüngern und vielem mehr zu tun. Andere Kurse vermitteln möglicherweise nicht immer ein erstes Verständnis hierfür. Diese Lücke muss geschlossen werden. Dieser Abschnitt gehört zu den sich am dynamischsten verändernden Bereichen der Chemie und veraltet natürlich recht schnell. Daher ist hier eine rechtzeitige und sorgfältige Auswahl des Materials für eine regelmäßige Aktualisierung der Disziplin äußerst wichtig. All dies führt dazu, dass es sinnvoll ist, im Chemiestudium für Studierende nichtchemischer Fachrichtungen einen eigenen Abschnitt der Angewandten Chemie einzuführen.
Chemie als soziales System
Die Chemie als soziales System ist der größte Teil der gesamten Wissenschaftlergemeinschaft. Die Ausbildung des Chemikers als Wissenschaftlertyp wurde von den Eigenschaften des Gegenstandes seiner Wissenschaft und der Art seiner Tätigkeit (chemisches Experiment) beeinflusst. Die Schwierigkeiten der mathematischen Formalisierung eines Objekts (im Vergleich zur Physik) und gleichzeitig die Vielfalt der Sinnesmanifestationen (Geruch, Farbe, biologische und andere Aktivität) begrenzten von Anfang an die Dominanz des Mechanismus im Denken eines Chemikers und daher ein Feld für Intuition und Kunstfertigkeit hinterlassen. Darüber hinaus nutzte der Chemiker stets ein nichtmechanisches Werkzeug der Natur – das Feuer. Andererseits weist die Welt eines Chemikers im Gegensatz zu den stabilen, naturgegebenen Objekten eines Biologen eine unerschöpfliche und schnell wachsende Vielfalt auf. Das irreduzible Mysterium der neuen Substanz verlieh der Weltanschauung des Chemikers Verantwortung und Vorsicht (als sozialer Typus ist der Chemiker konservativ). Das Chemielabor hat einen strengen Mechanismus der „natürlichen Selektion“ entwickelt und weist arrogante und fehleranfällige Menschen zurück. Dies verleiht nicht nur dem Denkstil, sondern auch der spirituellen und moralischen Organisation des Chemikers Originalität.
Die Gemeinschaft der Chemiker besteht aus Menschen, die sich beruflich mit der Chemie befassen und sich diesem Fachgebiet zugehörig sehen. Etwa die Hälfte von ihnen arbeitet jedoch in anderen Bereichen und vermittelt ihnen chemisches Wissen. Darüber hinaus gesellen sich zu ihnen viele Wissenschaftler und Technologen – größtenteils Chemiker, obwohl sie sich nicht mehr als Chemiker betrachten (die Beherrschung der Fähigkeiten und Fertigkeiten eines Chemikers durch Wissenschaftler anderer Fachrichtungen ist aufgrund der oben genannten Merkmale des Chemikers schwierig Thema).
Wie jede andere eng verbundene Gemeinschaft haben Chemiker ihre eigene Berufssprache, ihr eigenes Personalreproduktionssystem, ihr eigenes Kommunikationssystem (Zeitschriften, Kongresse usw.), ihre eigene Geschichte, ihre eigenen kulturellen Normen und ihren eigenen Verhaltensstil.
Chemie als Industrie
Der moderne Lebensstandard der Menschheit ist ohne chemische Produkte und Methoden schlichtweg unmöglich. Sie bestimmen maßgeblich das moderne Gesicht der Welt um uns herum. Es werden so viele chemische Produkte benötigt, dass es in entwickelten Ländern chemische Industrien gibt. Die chemische Industrie ist einer der wichtigsten Industriezweige unseres Landes. Die dabei entstehenden chemischen Verbindungen, unterschiedlichen Zusammensetzungen und Materialien werden überall eingesetzt: im Maschinenbau, in der Metallurgie, in der Landwirtschaft, im Baugewerbe, in der Elektro- und Elektronikindustrie, in der Kommunikation, im Transportwesen, in der Raumfahrttechnik, in der Medizin, im Alltag usw. Es kommen etwa tausend verschiedene Produkte zum Einsatz Nur für die Herstellung von Lebensmitteln werden chemische Verbindungen und insgesamt mehr als eine Million Stoffe von der Industrie für den praktischen Bedarf hergestellt. Das wirtschaftliche Wohlergehen und die Verteidigungsfähigkeit des Landes hängen weitgehend von der Chemie ab. Um die Entwicklung anderer Industrien nicht zu behindern und diese zeitnah mit neuen Verbindungen und Materialien mit den erforderlichen Eigenschaften zu versorgen, müssen sich die chemische Wissenschaft und die chemische Industrie daher beschleunigt weiterentwickeln und die Produktpalette erweitern , Verbesserung ihrer Qualität und Erhöhung des Produktionsvolumens. In unserem Land gibt es:
- anorganische Produktion von Grundchemikalien, Herstellung von Säuren, Laugen, Salzen und anderen Verbindungen, Düngemitteln;
- Petrochemische Produktion: Herstellung von Kraftstoffen, Ölen, Lösungsmitteln, Monomeren der organischen Chemie (Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Aldehyde, Säuren), verschiedenen Polymeren und darauf basierenden Materialien, Synthesekautschuk, Chemiefasern, Pflanzenschutzmitteln, Futtermitteln und Futtermittelzusatzstoffen, Haushaltswaren Chemie;
- kleine Chemie, wenn die Menge der produzierten Produkte klein ist, aber ihr Sortiment sehr breit ist. Zu diesen Produkten gehören Hilfsstoffe für die Herstellung von Polymermaterialien (Katalysatoren, Stabilisatoren, Weichmacher, Flammschutzmittel), Farbstoffe, Medikamente, Desinfektionsmittel und andere Hygiene- und Hygieneprodukte, Agrarchemikalien – Herbizide, Insektizide, Fungizide, Entlaubungsmittel usw.
Die Hauptentwicklungsrichtungen der modernen chemischen Industrie sind: die Herstellung neuer Verbindungen und Materialien sowie die Steigerung der Effizienz der bestehenden Produktion. Dazu ist es wichtig, neue Reaktionen und Katalysatoren zu finden und die Mechanismen der ablaufenden Prozesse herauszufinden. Dies bestimmt den chemischen Ansatz zur Lösung technischer Probleme zur Steigerung der Produktionseffizienz. Ein typisches Merkmal der chemischen Industrie ist eine relativ geringe Zahl von Arbeitnehmern und hohe Anforderungen an ihre Qualifikationen, die relative Zahl der Chemiefachkräfte ist gering und es gibt mehr Vertreter anderer Fachrichtungen (Mechaniker, Wärmekrafttechniker, Produktionsautomatisierungsfachleute, usw.). Gekennzeichnet durch einen hohen Energie- und Wasserverbrauch sowie hohe Umweltanforderungen an die Produktion. In der nichtchemischen Industrie sind viele technologische Vorgänge mit der Aufbereitung und Reinigung von Rohstoffen, Lackieren, Kleben und anderen chemischen Prozessen verbunden.
Chemie ist die Grundlage des wissenschaftlichen und technischen Fortschritts
Durch die Chemie erzeugte Verbindungen, Zusammensetzungen und Materialien spielen eine entscheidende Rolle bei der Steigerung der Arbeitsproduktivität, der Reduzierung der Energiekosten für die Herstellung notwendiger Produkte und der Beherrschung neuer Technologien und Techniken. Es gibt viele Beispiele für den erfolgreichen Einfluss der Chemie auf die Methoden des Maschinenbaus, die Methoden des Betriebs von Maschinen und Geräten, die Entwicklung der Elektronikindustrie, der Raumfahrttechnik und der Düsenflugzeuge sowie viele andere Bereiche des wissenschaftlichen und technischen Fortschritts:
- Durch die Einführung chemischer und elektrochemischer Methoden der Metallbearbeitung wird die Abfallmenge, die bei der spanenden Bearbeitung von Metallen unvermeidlich ist, deutlich reduziert. Gleichzeitig werden Einschränkungen hinsichtlich der Festigkeit und Härte von Metallen und Legierungen sowie der Form des Teils beseitigt und eine hohe Oberflächenreinheit und Maßhaltigkeit der Teile erreicht.
- Materialien wie synthetischer Graphit (der bei hohen Temperaturen fester ist als Metalle), Korund (auf Basis von Aluminiumoxid) und Quarz (auf Basis von Siliziumdioxid), Keramik, synthetische Polymermaterialien und Gläser können einzigartige Eigenschaften aufweisen.
- Kristallisierte Gläser (Keramik) werden durch Einbringen von Substanzen in geschmolzenes Glas gewonnen, die die Entstehung von Kristallisationszentren und das anschließende Kristallwachstum fördern. Glas wie „Pyrokeram“ ist neunmal stärker als Verbundglas, härter als Kohlenstoffstahl, leichter als Aluminium und hat eine ähnliche Hitzebeständigkeit wie Quarz.
- Moderne Schmierstoffe können den Reibungskoeffizienten deutlich senken und die Verschleißfestigkeit von Materialien erhöhen. Durch den Einsatz von Molybdändisulfid enthaltenden Ölen und Schmiermitteln erhöht sich die Lebensdauer von Fahrzeugkomponenten und -teilen um das 1,5-fache, von Einzelteilen um das bis zu Zweifache und der Reibungskoeffizient kann um mehr als das Fünffache gesenkt werden.
- Elementorganische Stoffe – Polyorganosiloxane – zeichnen sich durch ihre Flexibilität und die spiralförmige Struktur der Moleküle aus, die bei sinkender Temperatur Kugeln bilden. Daher behalten sie über einen weiten Temperaturbereich eine leicht variierende Viskosität bei. Dadurch können sie unter den unterschiedlichsten Bedingungen als Hydraulikflüssigkeit eingesetzt werden.
- Der Schutz von Metallen vor Korrosion ist seit der Entstehung der elektrochemischen Korrosionstheorie zum Ziel geworden und ermöglicht die Vermeidung erheblicher wirtschaftlicher Kosten für die Erneuerung von Metallprodukten.
Derzeit steht die Chemie zusammen mit anderen Wissenschaften, der Technologie und der Industrie vor vielen drängenden und komplexen Herausforderungen. Die Synthese und praktische Anwendung geeigneter Hochtemperatur- und darüber hinaus heißer Supraleiter wird die Methoden der Energiespeicherung und -übertragung erheblich verändern. Es werden neue Materialien benötigt, darunter metallbasierte Materialien, Polymere, Keramik und Verbundwerkstoffe. Das Problem bei der Schaffung eines umweltfreundlichen Motors, der auf der Verbrennungsreaktion von Wasserstoff in Sauerstoff basiert, liegt also in der Schaffung von Materialien oder Prozessen, die das Eindringen von Wasserstoff durch die Wände von Wasserstoffspeichertanks verhindern. Auch die Schaffung neuer chemischer Technologien ist ein wichtiger Bereich des wissenschaftlichen und technologischen Fortschritts. Die Aufgabe besteht darin, neuartige flüssige und gasförmige Brennstoffe bereitzustellen, die aus der Verarbeitung von Kohle, Schiefer, Torf und Holz gewonnen werden. Möglich wird dies durch neue katalytische Verfahren.
Thema: Chemie ist eine Naturwissenschaft. Chemie in der umgebenden Welt.
Ziel: Schüler für ein für sie neues Fach zu interessieren – Chemie;
die Rolle der Chemie im menschlichen Leben enthüllen; Kinder erziehen
verantwortungsvoller Umgang mit der Natur.
Aufgaben: 1. Betrachten Sie die Bedeutung des Wortes Chemie als etwas Natürliches
2. Bestimmen Sie die Bedeutung und Beziehung der Chemie zu anderen
3. Finden Sie heraus, welche Wirkung Chemie auf den Menschen hat und
Ausrüstung und Materialien:„Chemie im Guinness-Buch der Rekorde“;
Chemiemarkt: Artikel zum Thema; Aussagen von Wissenschaftlern über
Chemie; Mineralwasser; Brot, Jod; Shampoo, Tabletten, Dental
Paste, Lack usw.
Begriffe und Konzepte: Chemie; Substanzen: einfach und komplex; chemisch
Element; Atom, Molekül.
Unterrichtsart: neues Material lernen.
Während des Unterrichts
ICH. Organisationsphase.
Die Glocke läutete
Der Unterricht hat begonnen. Wir kamen hierher, um zu lernen
Seien Sie nicht faul, sondern arbeiten Sie.
Wir arbeiten fleißig
Hören wir aufmerksam zu.
Hallo Leute
II. Umsetzung und Motivation von Bildungsaktivitäten. Heute beginnen Sie mit dem Studium eines neuen Fachs – Chemie.
Einige Konzepte der Chemie haben Sie bereits im Naturkundeunterricht kennengelernt. . Nenne Beispiele
(Körper, Substanz, chemisches Element, Molekül, Atom).Welche Substanzen verwenden Sie zu Hause??(Wasser, Zucker, Salz, Essig, Limonade, Alkohol usw.) Womit verbinden Sie das Wort Chemie??(Essen, Kleidung, Wasser, Kosmetik, Zuhause). Wir können uns unser Leben ohne solche Produkte nicht vorstellen: Zahnpasta, Shampoo, Puder, Hygieneprodukte, die unseren Körper und unsere Kleidung sauber und ordentlich halten. Die Objekte, die uns umgeben, bestehen aus Substanzen: einfach oder komplex, und diese wiederum aus einer oder mehreren chemische Elemente. Unser Körper umfasst auch fast das gesamte Periodensystem, zum Beispiel: Das Blut enthält das chemische Element Ferum (Eisen), das in Verbindung mit Sauerstoff einen Teil des Hämoglobins bildet und rote Blutkörperchen – Erythrozyten – bildet; der Magen enthält Salzsäure, die trägt zu einer schnelleren Zersetzung der Nahrung bei, unser Körper besteht zu 70 % aus Wasser, ohne das das menschliche Leben nicht möglich ist. Mit diesem und anderen Stoffen werden wir im Laufe der Chemie vertraut gemacht.
Natürlich wird es in der Chemie, wie in jeder Wissenschaft, neben dem Unterhaltsamen auch schwierige Dinge geben. Das Schwierige und Interessante ist jedoch, dass ein denkender Mensch darauf angewiesen ist, dass unser Geist nicht in Trägheit und Faulheit versinkt, sondern ständig arbeitet und arbeitet. Daher ist das Thema der ersten Lektion eine Einführung in die Chemie als eine der Naturwissenschaften.
Wir schreiben in ein Notizbuch:
Klassenarbeiten.
Thema: Chemie - Naturwissenschaft. Chemie in der umgebenden Welt.
III. Neues Material lernen.
Epigraph:
O ihr glücklichen Wissenschaften!
Strecken Sie Ihre Hände fleißig aus
Und blicke zu den entferntesten Orten.
Überquere die Erde und den Abgrund,
Und die Steppe und der tiefe Wald,
Und die Höhe des Himmels.
Immer und überall erkunden,
Was ist großartig und schön
Was die Welt noch nie gesehen hat...
In die Eingeweide der Erde du, Chemie,
Durchdrungen von der Schärfe des Blicks,
Und was enthält Russland darin,
Bagger öffnen die Schätze...
M.V. Lomonosov „Ode des Dankes“
Physische Minute
Hände zum Himmel gezogen (hochziehen)
Die Wirbelsäule ist gestreckt (zu den Seiten gespreizt)
Wir hatten alle Zeit zum Ausruhen (Händeschütteln)
Und sie setzten sich wieder an den Schreibtisch.
Das Wort „Chemie“ kommt vom Wort „Himi“ oder „Huma“ aus dem alten Ägypten und bedeutet „schwarzer Boden“, also schwarz wie Erde, bei dem es um verschiedene Mineralien geht.
Im Alltag begegnet man häufig chemischen Reaktionen. Zum Beispiel:
Erfahrung: 1. Tropfen Sie einen Tropfen Jod auf Brot und Kartoffeln – blaue Farbe, was eine qualitative Reaktion auf Stärke darstellt. Sie können den Stärkegehalt an anderen Gegenständen selbst überprüfen.
2. Öffnen Sie eine Flasche Mineralwasser. Es kommt zur Zersetzungsreaktion von Kohlensäure oder Carbonatsäure in Kohlendioxid und Wasser.
H2CO3 CO2 +H2O
3. Essigsäure + Soda-Kohlendioxid + Natriumacetat. Großmütter und Mütter backen Kuchen für Sie. Damit der Teig weich und fluffig wird, wird mit Essig gelöschtes Soda hinzugefügt.
Alle diese Phänomene werden durch die Chemie erklärt.
Einige interessante Fakten zur Chemie:
Warum wurde Mimose schüchtern so genannt?
Die Pflanze Mimosa pudica ist dafür bekannt, dass sich ihre Blätter bei Berührung falten und nach einiger Zeit wieder aufrichten. Dieser Mechanismus beruht auf der Tatsache, dass bestimmte Bereiche des Pflanzenstamms bei äußerer Reizung Chemikalien freisetzen, darunter Kaliumionen. Sie beeinflussen die Blattzellen, aus denen der Wasserabfluss beginnt. Dadurch sinkt der Innendruck in den Zellen und als Folge davon kräuseln sich Blattstiel und Blütenblätter der Blätter, und dieser Effekt kann sich über die Kette und andere Blätter übertragen.
Verwendung von Zahnpasta: Entfernt Teeflecken aus der Tasse, da sie Soda enthält, das sie reinigt.
Untersuchung zum Tod Kaiser Napoleons .
Der gefangene Napoleon kam in Begleitung seiner Eskorte 1815 in beneidenswert gutem Gesundheitszustand auf der Insel St. Helena an, starb jedoch 1821. Bei ihm wurde Magenkrebs diagnostiziert. Dem Verstorbenen wurden Haarsträhnen abgeschnitten und an die treuen Anhänger des Kaisers verteilt. Sie haben also unsere Zeit erreicht. Im Jahr 1961 wurden Studien über den Arsengehalt von Napoleons Haaren veröffentlicht. Es stellte sich heraus, dass in den Haaren ein erhöhter Gehalt an Arsen und Antimon vorlag, die sich nach und nach in die Nahrung mischten, was zu einer allmählichen Vergiftung führte. So half die Chemie eineinhalb Jahrhunderte nach dem Tod, einige Verbrechen aufzuklären.
Arbeiten mit dem Lehrbuch S. 5 Finden und notieren Sie die Definition des Begriffs Chemie.
Chemie ist die Wissenschaft von Stoffen und ihren Umwandlungen. Als Wissenschaft ist sie genau und experimentell, da sie von Experimenten begleitet wird oder durch Experimente die notwendigen Berechnungen durchgeführt werden und danach nur noch Schlussfolgerungen gezogen werden.
Chemiker erforschen die Vielfalt der Stoffe und ihre Eigenschaften; Phänomene, die bei Substanzen auftreten; Zusammensetzung der Stoffe; Struktur; Eigenschaften; Transformationsbedingungen; Einsatzmöglichkeiten.
Verteilung von Stoffen in der Natur. Betrachten Sie Abbildung 1. Welche Schlussfolgerung kann daraus gezogen werden?(Stoffe existieren nicht nur auf der Erde, sondern auch darüber hinaus.) Aber alle Stoffe bestehen aus chemischen Elementen. Einige Informationen über chemische Elemente und Substanzen sind enthalten im Guinness-Buch der Rekorde: zum Beispiel
Das häufigste Element: In der Lithosphäre ist Sauerstoff (47 %), in der Atmosphäre ist Stickstoff (78 %), außerhalb der Erde ist Wasserstoff (90 %), das teuerste ist Kalifornier.
Das formbarste Metall ist Gold, aus 1 g lässt sich ein 2,4 km (2.400 m) langer Draht ziehen, das härteste ist Chrom, das wärmste und elektrisch leitendste ist Silber. Die teuerste Substanz ist Interferon: Ein Millionstel Mikrogramm des reinen Arzneimittels kostet 10 Dollar.
Die Chemie ist eng mit anderen Naturwissenschaften verbunden. Welche Naturwissenschaften können Sie nennen?
Betrachten Sie Diagramm 1 S. 6
Ökologie Landwirtschaft Agrochemie
Physikalische Chemie
Physik, Chemie, Biologie, Biochemie, Medizin
Mathematik Geographie Astronomie Kosmochemie
Pharmazeutische Chemie
Daneben kann man aber auch die Chemie selbst klassifizieren:
Klassifikation der Chemie
Anorganische organische Analytik
allgemeine Chemie
All dies lernen Sie während des gesamten Schulchemiekurses.
Der Mensch muss im Einklang mit der Natur existieren, aber gleichzeitig zerstört er sie selbst. Jeder von Ihnen kann die Natur sowohl schützen als auch verschmutzen. Papier, Polyethylen und Kunststoff sollten nur in spezielle Behälter geworfen und nicht an Ihrem Aufenthaltsort verstreut werden, da sie sich nicht zersetzen. Beim Verbrennen von Kunststoff und Polyethylen werden sehr giftige Stoffe freigesetzt, die sich auf den Menschen auswirken. Im Herbst entstehen beim Verbrennen der Blätter ebenfalls giftige Stoffe, die jedoch für den Verrottungsprozess gespeichert und dann als biologischer Dünger verwendet werden können. Der Einsatz von Haushaltschemikalien führt zu Wasserverschmutzung. Daher hängt die Erhaltung der Natur für zukünftige Generationen von der sorgfältigen Haltung eines jeden von uns ihr gegenüber, vom Niveau der Kultur und des chemischen Wissens ab.
IV. Verallgemeinerung und Systematisierung von Wissen.
1. Fahren Sie mit der Definition fort:
Chemie ist……………………………………………………………………..
2. Wählen Sie die richtigen Aussagen:
A. Chemie - Geisteswissenschaften
B. Chemie ist eine Naturwissenschaft.
V. Kenntnisse in Chemie sind nur für Biologen erforderlich.
d. Chemikalien gibt es nur auf der Erde.
d. Zum Leben und Atmen braucht der Mensch Kohlendioxid.
e. Ohne Sauerstoff ist Leben auf dem Planeten nicht möglich.
3. Wählen Sie aus den angegebenen Wissenschaften, die mit der Chemie verbunden sind, diejenigen aus, die sich auf Definitionen beziehen.
Biochemie, Ökologie, Physikalische Chemie, Geologie, Agrochemie
1. Chemische Prozesse im menschlichen Körper werden von der Wissenschaft untersucht – der Biochemie.
2. Die Wissenschaft des Umweltschutzes heißt Ökologie
3. Suche nach Mineralien – Geologie
4. Die Umwandlung einiger Stoffe in andere geht mit der Aufnahme oder Abgabe von Wärme einher, die in der Wissenschaft der physikalischen Chemie untersucht wird
5. Die Wissenschaft der Agrochemie untersucht die Wirkung von Düngemitteln auf Boden und Pflanzen.
4. Welchen Einfluss hat die Chemie auf die Natur?
V. Zusammenfassung der Lektion.
Aus dem präsentierten Material folgt, dass Chemie die Wissenschaft von Stoffen und ihren Umwandlungen ist. In der modernen Welt können sich die Menschen ein Leben ohne Chemikalien nicht mehr vorstellen. Es gibt praktisch keine Branche, in der chemische Kenntnisse nicht erforderlich sind. Die Auswirkungen von Chemie und Chemikalien auf Mensch und Umwelt sind sowohl positiv als auch negativ. Jeder von uns kann ein Stück Natur so bewahren, wie es ist. Schütze die Umwelt.
VI. Hausaufgaben.
2. Beantworten Sie die Fragen auf S. 10 . 1-mündlich, 2-4 schriftlich.
3. Erstellen Sie Berichte zum Thema: „Entwicklungsgeschichte der Chemie als Wissenschaft“
