Warum Chemie zu den Naturwissenschaften gehört. allgemeine Chemie

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.

Die gesamte vielfältige Welt um uns herum ist Gegenstand, die sich in zwei Formen manifestiert: Stoffe und Felder. Substanz besteht aus Teilchen, die eine eigene Masse haben. Feld– eine Existenzform der Materie, die durch Energie gekennzeichnet ist.

Die Eigenschaft der Materie ist Bewegung. Die Bewegungsformen der Materie werden von verschiedenen Naturwissenschaften untersucht: Physik, Chemie, Biologie usw.

Man sollte nicht davon ausgehen, dass es eine eindeutige, strikte Übereinstimmung zwischen den Wissenschaften einerseits und den Bewegungsformen der Materie andererseits gibt. Es muss berücksichtigt werden, dass es im Allgemeinen keine Bewegungsform der Materie gibt, die in ihrer reinen Form getrennt von anderen Formen existieren würde. All dies unterstreicht die Schwierigkeit, Wissenschaften zu klassifizieren.

X Name kann als eine Wissenschaft definiert werden, die die chemische Form der Bewegung von Materie untersucht, die als qualitative Veränderung von Stoffen verstanden wird: Chemie untersucht die Struktur, Eigenschaften und Umwandlungen von Stoffen.

ZU chemische Phänomene beziehen sich auf solche Phänomene, bei denen einige Substanzen in andere umgewandelt werden. Chemische Phänomene werden auch chemische Reaktionen genannt. Physikalische Phänomene gehen nicht mit der Umwandlung einiger Stoffe in andere einher.

Im Zentrum jeder Wissenschaft stehen bestimmte vorläufige Überzeugungen, grundlegende philosophische Einstellungen und Antworten auf die Frage nach der Natur der Realität und des menschlichen Wissens. Diese von Mitgliedern einer bestimmten wissenschaftlichen Gemeinschaft geteilten Überzeugungen und Werte werden Paradigmen genannt.

Die wichtigsten Paradigmen der modernen Chemie:

1. Atomare und molekulare Struktur der Materie

2. Gesetz der Erhaltung der Materie

3. Elektronische Natur der chemischen Bindung

4. Eindeutiger Zusammenhang zwischen der Struktur eines Stoffes und seinen chemischen Eigenschaften (periodisches Gesetz)

Chemie, Physik und Biologie scheinen nur auf den ersten Blick weit voneinander entfernte Wissenschaften zu sein. Obwohl die Labore eines Physikers, eines Chemikers und eines Biologen sehr unterschiedlich sind, beschäftigen sich alle diese Forscher mit natürlichen Objekten. Dies unterscheidet die Naturwissenschaften von Mathematik, Geschichte, Wirtschaftswissenschaften und vielen anderen Wissenschaften, die sich mit dem befassen, was nicht von der Natur, sondern in erster Linie vom Menschen selbst geschaffen wird.

Die Ökologie ist eng mit den Naturwissenschaften verbunden. Wir sollten nicht denken, dass Ökologie eine „gute“ Chemie ist, im Gegensatz zur klassischen „schlechten“ Chemie, die die Umwelt verschmutzt. Es gibt keine „schlechte“ Chemie oder „schlechte“ Kernphysik – es gibt wissenschaftlichen und technologischen Fortschritt oder dessen Fehlen in jedem Tätigkeitsbereich. Die Aufgabe eines Ökologen besteht darin, neue naturwissenschaftliche Erkenntnisse zu nutzen, um das Risiko einer Störung des Lebensraums von Lebewesen mit größtmöglichem Nutzen zu minimieren. Das Nutzen-Risiko-Verhältnis ist ein Untersuchungsgegenstand für Ökologen.

Es gibt keine strengen Grenzen zwischen den Naturwissenschaften. Beispielsweise galt die Entdeckung und Erforschung der Eigenschaften neuer Atomarten einst als Aufgabe der Chemiker. Es stellte sich jedoch heraus, dass von den derzeit bekannten Atomarten einige von Chemikern und andere von Physikern entdeckt wurden. Dies ist nur eines von vielen Beispielen für „offene Grenzen“ zwischen Physik und Chemie.

Das Leben ist eine komplexe Kette chemischer Umwandlungen. Alle lebenden Organismen nehmen einige Stoffe aus der Umwelt auf und geben andere wieder ab. Das bedeutet, dass ein ernsthafter Biologe (Botaniker, Zoologe, Arzt) nicht auf Kenntnisse der Chemie verzichten kann.

Später werden wir sehen, dass es keine absolut genaue Grenze zwischen physikalischen und chemischen Umwandlungen gibt. Die Natur ist eins, daher müssen wir uns immer daran erinnern, dass es unmöglich ist, die Struktur der Welt um uns herum zu verstehen, indem wir uns nur mit einem der Bereiche des menschlichen Wissens befassen.

Die Disziplin „Chemie“ ist durch interdisziplinäre Verbindungen mit anderen naturwissenschaftlichen Disziplinen verbunden: bisherige – mit Mathematik, Physik, Biologie, Geologie und anderen Disziplinen.

Die moderne Chemie ist ein verzweigtes System vieler Wissenschaften: anorganische, organische, physikalische, analytische Chemie, Elektrochemie, Biochemie, die von den Studierenden in Folgekursen erlernt werden.

Für das erfolgreiche Studium anderer allgemeinwissenschaftlicher und spezieller Disziplinen sind Kenntnisse des Chemiestudiums erforderlich.

Abbildung 1.2.1 – Stellung der Chemie im System der Naturwissenschaften

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 militärischen Strategie die schwächsten Punkte von Verteidigung und Offensive an der Schnittstelle der Fronten liegen, bleiben in der Wissenschaft die am wenigsten entwickelten Bereiche 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.

Chemie ist eine Naturwissenschaft. Chemie in der umgebenden Welt. Kurze Informationen aus der Geschichte der Chemie

Chemie gehört zu den Naturwissenschaften. Chemie ist die Wissenschaft von Stoffen, ihren Eigenschaften und Umwandlungen. Gegenstand der Chemie sind chemische Elemente und ihre Verbindungen sowie die Muster, nach denen chemische Reaktionen ablaufen. Die moderne Chemie ist sowohl hinsichtlich der Gegenstände als auch der Methoden ihrer Forschung sehr vielfältig, daher sind viele ihrer Abschnitte eigenständige Wissenschaften. Heutzutage sind die Hauptzweige der Chemie die anorganische Chemie, die organische Chemie und die physikalische Chemie. Gleichzeitig entstanden bedeutende Teile der Chemie an der Grenze zu anderen Wissenschaften. So ergab das Zusammenspiel von Chemie und Physik neben der physikalischen Chemie auch die chemische Physik. Einer der fortschrittlichsten Bereiche der Chemie ist die Biochemie – eine Wissenschaft, die die chemischen Grundlagen des Lebens untersucht. Fast jede wissenschaftliche Studie erfordert den Einsatz physikalischer Methoden zur Bestimmung der Struktur der Materie und mathematischer Methoden zur Analyse der Ergebnisse.

Die Chemie spielt eine wichtige Rolle im wissenschaftlichen und technischen Fortschritt. Es hat in allen Bereichen der Wissenschaft, Technologie und Produktion Anwendung gefunden. Die Chemie sorgt für die Verarbeitung von Mineralien zu wertvollen Produkten. Die Chemie hat einen erheblichen Einfluss auf die landwirtschaftliche Produktivität. Die Rolle der Chemie bei der Herstellung von Kunststoffen, Farben, Baumaterialien, synthetischen Stoffen, synthetischen Reinigungsmitteln, Parfümen und Parfüms sowie Arzneimitteln ist nicht weniger wichtig. Das Studium der Chemie hilft einem Menschen nicht nur, seine allgemeine Gelehrsamkeit zu verbessern, sondern auch sich selbst und die Welt um ihn herum zu verstehen.

Der Begriff „Chemie“ tauchte erstmals in einer Abhandlung des ägyptischen Griechen Zosimus im Jahr 400 n. Chr. auf, in der Zosimus sagt, dass „Chemie“ den Menschen von Dämonen beigebracht wurde, die vom Himmel auf die Erde herabstiegen. Der Name „Chemie“ kommt vom Wort „Hemi“ oder „Humana“, wie die alten Ägypter ihr Land nannten, sowie vom schwarzen Boden des Nils.

Die ersten Chemiker waren ägyptische Priester. Bereits im 3. Jahrhundert v. Chr. wurde bedeutendes experimentelles Material gesammelt und beschrieben. Die berühmte Bibliothek von Alexandria enthielt etwa siebenhundert handgeschriebene Bücher, darunter viele Werke zur Chemie. Der griechische Philosoph Demokrit, der im fünften Jahrhundert v. Chr. lebte, schlug erstmals vor, dass alle Körper aus kleinen, unsichtbaren, unteilbaren Teilchen fester Materie bestehen, die sich bewegen. Er nannte diese Teilchen „Atome“. Ab dem dritten Jahrhundert n. Chr. begann in der Geschichte der Chemie die Zeit der Alchemie, deren Ziel darin bestand, mit Hilfe des Steins der Weisen nach Wegen zu suchen, unedle Metalle in edle Metalle (Silber und Gold) umzuwandeln. In Russland war die Alchemie nicht weit verbreitet, obwohl die Abhandlungen der Alchemisten bekannt waren. Zu Beginn des sechsten Jahrhunderts begannen Alchemisten, ihr Wissen auf die Bedürfnisse der Produktion und Behandlung anzuwenden. Im 17. und 18. Jahrhundert begann man, experimentelle Methoden in der chemischen Forschung einzusetzen.

Die erste Theorie der wissenschaftlichen Chemie war die von G. Stahl im 18. Jahrhundert aufgestellte Theorie des Phlogiston (eine schwerelose Substanz, die beim Verbrennen von Substanzen aus der Materie freigesetzt wird). Diese Theorie erwies sich als falsch, obwohl sie fast ein Jahrhundert lang existierte. Der französische Chemiker A. Lavoisier und der russische Chemiker M. V. Lomonosov nutzten präzise Messungen zur Untersuchung chemischer Reaktionen, widerlegten die Theorie von Phlogiston und formulierten das Massenerhaltungsgesetz. Von 1789 bis 1860 dauerte die Zeit der quantitativen chemischen Gesetze (atomar-molekulare Wissenschaft) an. Der moderne Entwicklungsstand der chemischen Wissenschaft, der im 20. Jahrhundert begann, dauert bis heute an. Alle Erfolge in der praktischen Chemie basieren heute auf den Errungenschaften der Grundlagenwissenschaft.