چرا شیمی متعلق به علوم طبیعی است. شیمی عمومی

در نتیجه مطالعه این فصل، دانشجو باید: دانستن

• مفاهیم اساسی و مشخصات تصویر شیمیایی جهان؛
• نقش کیمیاگری در توسعه شیمی به عنوان یک علم؛
• مراحل تاریخی در توسعه شیمی به عنوان یک علم؛
• اصول اصلی مطالعه ترکیب و ساختار مواد؛
• عوامل اصلی در وقوع واکنش های شیمیایی و شرایط کنترل آنها؛
• اصول اولیه شیمی تکاملی و نقش آن در توضیح بیوژنز. قادر بودن به
• شناسایی نقش فیزیک خرد برای درک مبانی علم شیمی؛
• انجام تجزیه و تحلیل مقایسه ای از مراحل اصلی در توسعه شیمی؛
• معقول است که نقش شیمی را برای توضیح سطوح ساختاری سازماندهی سیستمی ماده نشان دهیم.

خود

• مهارت در کسب و به کارگیری دانش برای تشکیل تصویری شیمیایی از جهان؛
• مهارت در استفاده از دستگاه مفهومی شیمی برای توصیف فرآیندهای شیمیایی.

مراحل تاریخی در توسعه علم شیمی

تعاریف زیادی از شیمی وجود دارد که آن را به عنوان یک علم مشخص می کند:

• در مورد عناصر شیمیایی و ترکیبات آنها؛
• مواد، ترکیب و ساختار آنها؛
• فرآیندهای تبدیل کیفی مواد؛
• واکنش های شیمیایی و همچنین قوانین و الگوهایی که این واکنش ها از آنها تبعیت می کنند.

بدیهی است که هر یک از آنها تنها یک جنبه از دانش گسترده شیمیایی را منعکس می کند و خود شیمی به عنوان یک سیستم دانش بسیار منظم و دائماً در حال توسعه عمل می کند. بیایید از یک کتاب درسی کلاسیک تعریفی ارائه کنیم: «شیمی علم تبدیل مواد است. ترکیب و ساختار مواد، وابستگی خواص مواد به ترکیب و ساختار آنها، شرایط و راه های تبدیل برخی از مواد به مواد دیگر را مطالعه می کند.

شیمی علم تبدیل مواد است.

مهم ترین ویژگی متمایز شیمی این است که تا حد زیادی است مستقل تشکیل می دهدموضوع تحقیق، ایجاد موادی که در طبیعت وجود نداشتند. مانند هیچ علم دیگری، شیمی به طور همزمان هم به عنوان علم و هم به عنوان یک تولید عمل می کند. از آنجایی که شیمی مدرن مشکلات خود را در سطح اتمی-مولکولی حل می کند، ارتباط نزدیکی با فیزیک، زیست شناسی و همچنین علومی مانند زمین شناسی، کانی شناسی و غیره دارد. مناطق مرزی بین این علوم توسط شیمی کوانتومی، فیزیک شیمی، فیزیکی مطالعه می شود. شیمی، ژئوشیمی، بیوشیمی و غیره

بیش از 200 سال پیش، بزرگ M.V. Lomonosov در یک جلسه عمومی آکادمی علوم سن پترزبورگ سخنرانی کرد. در گزارش سخنی در مورد فواید شیمیآیات نبوی را می خوانیم: «شیمی دست خود را در امور بشری گسترده می کند... به هر کجا که بنگریم، به هر کجا که بنگریم، موفقیت های کوشش آن در برابر دیدگان ما ظاهر می شود». شیمی شروع به گسترش "کوشش" خود در مصر، کشور پیشرو جهان باستان کرد. صنایعی مانند متالورژی، سرامیک، شیشه‌سازی، رنگرزی، عطرسازی و لوازم آرایشی مدت‌ها قبل از دوران ما در آنجا پیشرفت چشمگیری داشتند.

بیایید نام علم شیمی را در زبان های مختلف با هم مقایسه کنیم:

همه این کلمات حاوی ریشه هستند " سجاف "یا " شیمی"، که با کلمات زبان یونانی باستان همخوانی دارد: "هیموس" یا "هوموس" به معنای "شیره" بود. این نام در نسخه های خطی حاوی اطلاعات پزشکی و داروسازی یافت می شود.

دیدگاه های دیگری نیز وجود دارد. به گفته پلوتارک، اصطلاح "شیمی" از یکی از نام های باستانی مصر - همی گرفته شده است. ("کشیدن زمین")این اصطلاح در معنای اصلی خود به معنای «هنر مصری» بود. علم شیمی به عنوان علم مواد و فعل و انفعالات آنها در مصر یک علم الهی محسوب می شد و کاملاً در دست کاهنان بود.

یکی از قدیمی ترین شاخه های شیمی متالورژی است. 4-3 هزار سال قبل از میلاد آنها شروع به ذوب مس از سنگ معدن کردند و بعداً آلیاژی از مس و قلع (برنز) تولید کردند. در هزاره دوم ق.م. استخراج آهن از سنگ معدن را با استفاده از فرآیند دمیدن پنیر آموخت. 1600 قبل از میلاد آنها شروع به استفاده از رنگ طبیعی نیلی برای رنگرزی پارچه کردند و کمی بعد - بنفش و آلیزارین و همچنین تهیه سرکه، داروها از مواد گیاهی و سایر محصولات که تولید آنها با فرآیندهای شیمیایی همراه است.

در شرق عرب در قرون V-VI. اصطلاح "کیمیا" با افزودن ذره "al-" به "شیمی" یونانی-مصری ظاهر می شود. هدف کیمیاگران ایجاد «سنگ فیلسوفی» بود که بتواند تمام فلزات اساسی را به طلا تبدیل کند. بر اساس یک دستور عملی بود: طلا

در اروپا برای توسعه تجارت ضروری بود و ذخایر طلای کمی وجود داشت.

واقعیتی از تاریخ علم

قدیمی ترین متون شیمیایی کشف شده اکنون مربوط به مصر باستان است. "پاپیروس ابرس"(به نام مصر شناس آلمانی که آن را یافت) - مجموعه ای از دستور العمل های ساخت داروها از قرن شانزدهم. قبل از میلاد، و همچنین "پاپیروس بروگش" که در ممفیس با دستور العمل های دارویی (قرن چهاردهم قبل از میلاد) یافت شد.

پیش نیازهای تأسیس شیمی به عنوان یک رشته علمی مستقل به تدریج در طول قرن هفدهم - نیمه اول قرن هجدهم شکل گرفت. در عین حال، علیرغم تنوع مطالب تجربی، در این علم، تا زمان کشف در سال 1869 سیستم تناوبی عناصر شیمیایی توسط D.I. Mendeleev (1834-1907)، هیچ نظریه کلی وجود نداشت که به کمک آن امکان توضیح مطالب واقعی انباشته شده وجود دارد.

تلاش هایی برای دوره ای کردن دانش شیمیایی در قرن نوزدهم انجام شد. به گفته دانشمند آلمانی G. Kopp، نویسنده یک تک نگاری چهار جلدی "تاریخ شیمی"(1843-1847)، توسعه شیمی تحت تأثیر معینی قرار گرفت ایده راهنمااو پنج مرحله را مشخص کرد:

• عصر انباشت دانش تجربی بدون تلاش برای توضیح نظری آن (از دوران باستان تا قرن چهارم میلادی)؛
• دوره کیمیاگری (IV - اوایل قرن 16)؛
• دوره ایاتروشیمی، یعنی. "شیمی شفا" (ربع دوم قرن 16 - اواسط قرن 17)؛
• دوره ایجاد و تسلط اولین نظریه شیمیایی - نظریه فلوژیستون (اواسط 17 - ربع سوم قرن 18)؛
• دوره تحقیقات کمی (ربع آخر قرن 18 - دهه 1840) 1.

با این حال، بر اساس ایده های مدرن، این طبقه بندی به آن مراحلی اشاره دارد که علم شیمی هنوز به عنوان دانش نظری سیستمیک شکل نگرفته است.

مورخان داخلی شیمی چهار سطح مفهومی را شناسایی می‌کنند که مبتنی بر روشی برای حل مشکل اصلی شیمی به عنوان یک علم و به عنوان یک تولید است (شکل 13.1).

سطح مفهومی اول -مطالعه ساختار یک ماده شیمیایی در این سطح، تحقیقاتی در مورد خواص مختلف و تبدیل مواد بسته به ترکیب شیمیایی آنها انجام شد.

برنج. 13.1.

تشبیه این مفهوم با مفهوم فیزیکی اتمیسم دشوار نیست. هم فیزیکدانان و هم شیمیدانان به دنبال یافتن آن مبنای اولیه بودند که با کمک آن بتوان خواص همه مواد ساده و پیچیده را توضیح داد. این مفهوم بسیار دیر فرموله شد - در سال 1860، در اولین کنگره بین المللی شیمیدانان در کارلسروهه آلمان. دانشمندان شیمی این را فرض کردند همه مواد از مولکول ها و همه مولکول ها تشکیل شده اند, به نوبه خود از اتم تشکیل شده است.اتم ها و مولکول ها هر دو در حرکت پیوسته هستند، در حالی که اتم ها کوچک ترین و سپس بخش های تقسیم ناپذیر مولکول 1 هستند.

اهمیت کنگره به وضوح توسط D.I. مندلیف بیان شد: "با پذیرفتن تفاوت بین یک اتم و یک ذره (این چیزی است که مولکول نامیده می شود - جی. O.)، شیمیدانان همه کشورها شروع سیستم واحد را پذیرفتند. اکنون ناسازگاری بزرگی است، با شناخت آغاز، عدم شناخت پیامدهای آن.»

سطح مفهومی دوم -مطالعه ساختار مواد شیمیایی، شناسایی روش خاصی از برهمکنش عناصر در ترکیب مواد شیمیایی خاص. مشخص شد که خواص مواد نه تنها به عناصر شیمیایی تشکیل دهنده آنها بستگی دارد، بلکه به رابطه و تعامل این عناصر در طی یک واکنش شیمیایی نیز بستگی دارد. بنابراین، الماس و زغال سنگ دقیقاً به دلیل تفاوت در ساختار، خواص متفاوتی دارند، اگرچه ترکیب شیمیایی آنها مشابه است.

سطح مفهومی سومشیمی با نیازهای افزایش بهره وری تولید مواد شیمیایی ایجاد می شود و مکانیسم های داخلی و شرایط خارجی فرآیندهای شیمیایی را بررسی می کند: دما، فشار، سرعت واکنش و غیره.

سطح مفهومی چهارم -سطح شیمی تکاملی در این سطح، ماهیت معرف‌های درگیر در واکنش‌های شیمیایی و ویژگی‌های عملکرد کاتالیزورها که سرعت وقوع آنها را به میزان قابل توجهی تسریع می‌کنند، با عمق بیشتری مورد مطالعه قرار می‌گیرند. در این سطح است که فرآیند مبدأ درک می شود زندهماده از ماده بی اثر

• گلینکا دوم. L. شیمی عمومی. ویرایش دوم ل.: شیمی: شاخه لنینگراد، 1987. ص 13.
• نقل قول توسط: Koltun M. World of Chemistry. م.: ادبیات کودکان، 1988. ص 7.
• مندلیف D.I. Op. در 25 جلد L. - M.: Publishing House of the AP USSR, 1949. T. 15. P. 171-172.

درس شماره 1

موضوع:شیمی یک علم طبیعی است.

هدف:ارائه ایده ای از شیمی به عنوان یک علم؛ نشان دادن جایگاه شیمی در میان علوم طبیعی؛ معرفی تاریخچه پیدایش شیمی؛ اهمیت شیمی را در زندگی انسان در نظر بگیرید. قوانین رفتار در کلاس شیمی را بیاموزید. معرفی روش های علمی دانش در شیمی؛ توسعه منطق تفکر و مهارت های مشاهده؛ پرورش علاقه به موضوع مورد مطالعه، پشتکار و پشتکار در مطالعه موضوع.

در طول کلاس ها.

منسازمان کلاس.

IIبه روز رسانی دانش پایه

چه علوم طبیعی می دانی و مطالعه می کنی؟

چرا به آنها طبیعی می گویند؟

IIIپیام موضوع، اهداف درس، انگیزه فعالیت های یادگیری.

پس از بیان موضوع و هدف درس، معلم یک سوال مشکل ساز مطرح می کند.

به نظر شما مطالعات شیمی چیست؟ (دانش آموزان حدس های خود را بیان می کنند، همه آنها روی تخته نوشته می شوند). سپس معلم می گوید که در طول درس متوجه می شویم که کدام فرضیات درست است.

IIIیادگیری مطالب جدید.

قبل از شروع درس، باید قوانین رفتاری در اتاق شیمی را یاد بگیریم. جلوی خود روی دیوار به جایگاهی که این قوانین روی آن نوشته شده است نگاه کنید. هر بار که وارد دفتر می شوید، باید این قوانین را تکرار کنید، آنها را بدانید و به شدت آنها را رعایت کنید.

(قوانین رفتاری در آزمایشگاه شیمی را با صدای بلند بخوانید.)

قوانین رفتاری دانش آموزان در کلاس شیمی.

فقط با اجازه معلم می توانید وارد کلاس شیمی شوید.

در کلاس شیمی باید با سرعتی اندازه‌گیری شده راه بروید. تحت هیچ شرایطی نباید ناگهانی حرکت کنید، زیرا ممکن است تجهیزات و معرف های ایستاده روی میزها را از بین ببرید.

در حین کار آزمایشی در اتاق شیمی، باید یک روپوش بپوشید.

هنگام انجام کار آزمایشی، فقط پس از اجازه معلم می توانید کار را شروع کنید.

هنگام انجام آزمایشات، با آرامش و بدون هیاهو کار کنید. میز همسایه خود را هل ندهید. یاد آوردن! دقت کلید موفقیت است!

پس از اتمام آزمایش ها، باید محل کار خود را تمیز کنید و دست های خود را کاملا با صابون بشویید.

شیمی یک علم طبیعی است، جایگاه شیمی در میان علوم طبیعی.

علوم طبیعی شامل جغرافیای فیزیکی، نجوم، فیزیک، زیست شناسی، بوم شناسی و غیره است. آنها اشیاء و پدیده های طبیعی را مطالعه می کنند.

بیایید بیندیشیم که شیمی چه جایگاهی در بین علوم دیگر دارد. مواد، مواد و فن آوری های مدرن را در اختیار آنها قرار می دهد. و در عین حال از دستاوردهای ریاضیات، فیزیک، زیست شناسی و بوم شناسی برای پیشرفت بیشتر خود استفاده می کند. در نتیجه، شیمی یک علم مرکزی و بنیادی است.

مرزهای بین شیمی و سایر علوم طبیعی به طور فزاینده ای مبهم می شود. شیمی فیزیک و فیزیک شیمیایی در مرز مطالعات پدیده های فیزیکی و شیمیایی پدید آمدند. بیوشیمی - شیمی بیولوژیکی - ترکیب شیمیایی و ساختار ترکیبات موجود در موجودات زنده را مطالعه می کند.

تاریخچه پیدایش شیمی.

علم مواد و دگرگونی‌های آنها در مصر، پیشرفته‌ترین کشور جهان باستان از نظر فنی، سرچشمه گرفته است. کاهنان مصری اولین شیمیدانان بودند. آنها دارای بسیاری از اسرار شیمیایی حل نشده بودند. به عنوان مثال، تکنیک های مومیایی کردن بدن فراعنه و اشراف درگذشته و همچنین به دست آوردن رنگ های خاص.

صنایعی مانند سفالگری، شیشه سازی، رنگرزی و عطرسازی مدت ها قبل از دوران ما در مصر پیشرفت چشمگیری داشته است. شیمی به عنوان یک علم "الهی" در نظر گرفته می شد، به طور کامل در دست کشیشان بود و به دقت توسط آنها از همه ناآشناها پنهان می شد. با این حال، برخی از اطلاعات هنوز در خارج از مصر نفوذ کرد.

در حدود قرن هفتم. آگهی اعراب میراث و روش کار کشیشان مصری را پذیرفتند و بشریت را با دانش جدید غنی کردند. اعراب پیشوند ال را به کلمه همی اضافه کردند و رهبری در مطالعه مواد که به کیمیا معروف شد به اعراب رسید. لازم به ذکر است که کیمیاگری در روسیه گسترده نبود، اگرچه آثار کیمیاگران شناخته شده بود و حتی به اسلاو کلیسا ترجمه شد. کیمیاگری هنر قرون وسطایی به دست آوردن و پردازش مواد مختلف برای نیازهای عملی است، بر خلاف فیلسوفان یونان باستان که فقط جهان را مشاهده می کردند و توضیح خود را بر اساس فرضیات و تأملات استوار می کردند، کیمیاگران عمل می کردند، آزمایش می کردند، اکتشافات غیر منتظره انجام می دادند و تکنیک های تجربی را بهبود می بخشیدند. کیمیاگران معتقد بودند که فلزات موادی هستند که از سه عنصر اصلی تشکیل شده اند: نمک - به عنوان نماد سختی و حلالیت. گوگرد - به عنوان ماده ای که قادر به گرم کردن و سوزاندن در دماهای بالا است. جیوه - به عنوان ماده ای که قادر به تبخیر و درخشندگی است. در این رابطه فرض بر این بود که مثلاً طلا که یک فلز گرانبها بود نیز دقیقاً همین عناصر را دارد، یعنی از هر فلزی می توان آن را به دست آورد! اعتقاد بر این بود که تولید طلا از هر فلز دیگری با عمل سنگ فیلسوفی مرتبط است که کیمیاگران تلاش ناموفقی برای یافتن آن کردند. علاوه بر این معتقد بودند که اگر اکسیر ساخته شده از سنگ فیلسوف را بنوشید، جوانی ابدی به دست خواهید آورد! اما کیمیاگران نتوانستند سنگ یا طلای فیلسوف را از فلزات دیگر بیابند یا به دست آورند.

نقش شیمی در زندگی انسان.

دانش آموزان تمام جنبه های تأثیر مثبت شیمی بر زندگی انسان را فهرست می کنند. معلم افکار دانش آموزان را کمک و راهنمایی می کند.

معلم: آیا شیمی فقط در جامعه مفید است؟ چه مشکلاتی در ارتباط با استفاده از محصولات شیمیایی ایجاد می شود؟

(دانش آموزان سعی می کنند پاسخ این سوال را بیابند.)

روش های دانش در شیمی.

فرد با استفاده از روش مهمی مانند مشاهده، دانش در مورد طبیعت به دست می آورد.

مشاهده- این تمرکز توجه به اشیاء قابل شناخت برای مطالعه آنها است.

با کمک مشاهده، فرد اطلاعاتی را در مورد دنیای اطراف خود جمع آوری می کند و سپس آنها را سیستماتیک می کند و الگوهای کلی را در نتایج مشاهدات شناسایی می کند. گام مهم بعدی جستجو برای دلایلی است که الگوهای یافت شده را توضیح می دهد.

برای اینکه مشاهده مثمر ثمر باشد، یکسری شرایط باید رعایت شود:

موضوع مشاهده را به وضوح تعریف کنید، یعنی آنچه که توجه ناظر به آن جلب می شود - یک ماده خاص، خواص آن یا تبدیل برخی از مواد به مواد دیگر، شرایط اجرای این تبدیل ها و غیره.

هدف از مشاهده را تنظیم کنید، ناظر باید بداند که چرا مشاهده را انجام می دهد.

برای رسیدن به هدف خود یک برنامه نظارتی تهیه کنید. برای انجام این کار، بهتر است یک فرض، یعنی یک فرضیه (از فرضیه یونانی - اساس، فرض) در مورد چگونگی وقوع پدیده مشاهده شده مطرح شود. در نتیجه مشاهده نیز می توان یک فرضیه را مطرح کرد، یعنی زمانی که نتیجه ای به دست می آید که نیاز به توضیح دارد.

مشاهده علمی با مشاهده به معنای روزمره کلمه متفاوت است. به عنوان یک قاعده، مشاهده علمی تحت شرایط کاملاً کنترل شده انجام می شود و این شرایط می تواند به درخواست ناظر تغییر کند. اغلب، چنین مشاهده ای در یک اتاق خاص - یک آزمایشگاه انجام می شود.

آزمایش کنید- بازتولید علمی یک پدیده به منظور تحقیق و آزمایش آن در شرایط معین.

آزمایش (از آزمایش لاتین - تجربه، آزمایش) به شما امکان می دهد فرضیه ای را که در حین مشاهده به وجود آمد تأیید یا رد کنید و نتیجه گیری کنید.

بیایید یک آزمایش کوچک برای مطالعه ساختار شعله انجام دهیم.

بیایید یک شمع روشن کنیم و شعله را با دقت بررسی کنیم. رنگ آن ناهمگن است و دارای سه ناحیه است. ناحیه تاریک (1) در انتهای شعله قرار دارد. او در مقایسه با دیگران سردترین است. ناحیه تاریک توسط قسمت روشن شعله (2) احاطه شده است که دمای آن بیشتر از ناحیه تاریک است. اما بیشترین دما در قسمت بی رنگ بالای شعله (منطقه 3) است.

برای اطمینان از اینکه مناطق مختلف شعله دماهای متفاوتی دارند، می توانید این آزمایش را انجام دهید. یک ترکش یا کبریت را در شعله قرار دهید تا از هر سه ناحیه عبور کند. مشاهده خواهید کرد که انشعاب در مناطق 2 و 3 ذغالی شده است. این بدان معنی است که دمای شعله در آنجا بالاتر است.

این سوال پیش می آید که آیا شعله لامپ الکلی یا سوخت خشک ساختاری مشابه شعله شمع خواهد داشت؟ پاسخ به این سوال می تواند دو فرض باشد - فرضیه: 1) ساختار شعله مانند شعله یک شمع خواهد بود، زیرا بر اساس همان فرآیند - احتراق است. 2) ساختار شعله متفاوت خواهد بود، زیرا در نتیجه احتراق مواد مختلف ایجاد می شود. برای تأیید یا رد یکی از این فرضیه ها، اجازه دهید به یک آزمایش بپردازیم - بیایید آزمایشی را انجام دهیم.

با استفاده از کبریت یا ترکش ساختار شعله لامپ الکلی را بررسی می کنیم.

علیرغم تفاوت در شکل، اندازه و حتی رنگ، در هر دو مورد شعله دارای ساختار یکسانی است - همان سه ناحیه: تاریک داخلی (سردترین)، نور میانی (گرم) و بی رنگ بیرونی (گرمترین).

بنابراین بر اساس آزمایش می توان نتیجه گرفت که ساختار هر شعله ای یکسان است. اهمیت عملی این نتیجه گیری به شرح زیر است: برای گرم کردن هر شی در شعله، باید آن را به قسمت بالایی، یعنی داغ ترین، شعله آورد.

مرسوم است که داده های تجربی را در یک مجله آزمایشگاهی خاص مستند کنید، که برای آن یک نوت بوک معمولی مناسب است، اما ورودی های آن کاملاً تعریف شده است. تاریخ آزمایش، نام آن و پیشرفت آزمایش ذکر شده است که اغلب به صورت جدول ارائه می شود.

سعی کنید آزمایشی را برای مطالعه ساختار شعله به این صورت توصیف کنید.

همه علوم طبیعی تجربی هستند. و راه اندازی یک آزمایش اغلب به تجهیزات خاصی نیاز دارد. به عنوان مثال، در زیست شناسی، ابزارهای نوری به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند که امکان بزرگنمایی تصویر از جسم مشاهده شده را چندین بار ممکن می کند: یک ذره بین، یک میکروسکوپ.

فیزیکدانان هنگام مطالعه مدارهای الکتریکی از ابزارهایی برای اندازه گیری ولتاژ، جریان و مقاومت الکتریکی استفاده می کنند.

دانشمندان و جغرافیدانان به ابزارهای ویژه ای مسلح هستند - از ساده ترین (قطب نما، بالن های هواشناسی) گرفته تا کشتی های تحقیقاتی، ایستگاه های مداری فضایی منحصر به فرد.

شیمیدانان نیز در تحقیقات خود از تجهیزات ویژه ای استفاده می کنند. ساده ترین آنها، به عنوان مثال، یک دستگاه گرمایشی است که قبلاً برای شما آشنا است - یک لامپ الکلی و مخازن شیمیایی مختلف که در آنها تبدیل مواد، یعنی واکنش های شیمیایی انجام می شود.

IV تعمیم و سیستم سازی دانش کسب شده.

پس شیمی چه چیزی را مطالعه می کند؟ (در طول درس، معلم به درستی یا نادرستی مفروضات بچه ها در مورد مبحث شیمی توجه کرد. و اکنون زمان تعمیم و دادن پاسخ نهایی فرا رسیده است. تعریف شیمی را استخراج می کنیم).

شیمی چه نقشی در زندگی و جامعه انسان دارد؟

اکنون چه روش های دانش در شیمی را می شناسید؟

مشاهده چیست؟ چه شرایطی باید رعایت شود تا مشاهده موثر باشد؟

تفاوت بین فرضیه و نتیجه چیست؟

آزمایش چیست؟

ساختار شعله چیست؟

گرمایش چگونه باید انجام شود؟

V انعکاس، جمع بندی درس، نمره دادن.

VI گزارش تکالیف، دستورالعمل نحوه تکمیل آن.

معلم: شما باید:

یادداشت های پس زمینه این درس را بیاموزید.

آزمایشی را برای مطالعه ساختار شعله با استفاده از جدول زیر شرح دهید.

شیمی به عنوان یک علم

علم شیمی- علمی که به مطالعه ساختار مواد و دگرگونی آنها می پردازد که با تغییراتی در ترکیب و (یا) ساختار همراه است. شیمی مدرن با سه چالش اصلی روبرو است:

• اولاً، جهت اساسی توسعه شیمی مطالعه ساختار ماده، توسعه نظریه ساختار و خواص مولکول ها و مواد است. ایجاد ارتباط بین ساختار و خواص مختلف مواد و بر این اساس، ساختن نظریه هایی در مورد واکنش پذیری یک ماده، سینتیک و مکانیسم واکنش های شیمیایی و پدیده های کاتالیزوری مهم است. اجرای تبدیل های شیمیایی در یک جهت یا جهت دیگر توسط ترکیب و ساختار مولکول ها، یون ها، رادیکال ها و سایر تشکیلات کوتاه مدت تعیین می شود. دانستن این موضوع به ما این امکان را می دهد که راه هایی را برای به دست آوردن محصولات جدید که از نظر کیفی یا کمی دارای خواص متفاوت با محصولات موجود هستند، پیدا کنیم.
• دوم، اجرای سنتز هدفمند مواد جدید با خواص مشخص. در اینجا همچنین یافتن واکنش‌ها و کاتالیزورهای جدید برای سنتز مؤثرتر ترکیبات شناخته شده و مهم صنعتی مهم است.
• سوم - تجزیه و تحلیل. این وظیفه سنتی شیمی اهمیت ویژه ای پیدا کرده است. هم با افزایش تعداد اجسام و خواص شیمیایی مورد مطالعه و هم با نیاز به تعیین و کاهش پیامدهای تأثیر انسان بر طبیعت همراه است.

خواص شیمیایی مواد عمدتاً با وضعیت پوسته های الکترونیکی بیرونی اتم ها و مولکول هایی که ماده را تشکیل می دهند تعیین می شود. حالات هسته ها و الکترون های داخلی به سختی در فرآیندهای شیمیایی تغییر می کند. موضوع تحقیق شیمیایی عناصر شیمیایی و ترکیبات آنهاست. اتم‌ها، ترکیبات شیمیایی ساده (تک عنصری) و پیچیده (مولکول‌ها، یون‌ها، یون‌های رادیکال، کربوهیدرات‌ها، رادیکال‌های آزاد)، ترکیبات شیمیایی آن‌ها (همبستگان، خوشه‌ها، حل‌شده‌ها، clathrates و غیره)، مواد و غیره.

شیمی مدرن به حدی از پیشرفت رسیده است که تعدادی از بخش های خاص آن که علوم مستقل هستند وجود دارد. بسته به ماهیت اتمی ماده مورد مطالعه و انواع پیوندهای شیمیایی بین اتم ها، شیمی معدنی، آلی و عنصر آلی متمایز می شود. موضوع شیمی معدنی همه عناصر شیمیایی و ترکیبات آنها و سایر مواد مبتنی بر آنهاست. شیمی آلی خواص دسته وسیعی از ترکیبات تشکیل شده از طریق پیوندهای شیمیایی کربن با کربن و سایر عناصر آلی را مطالعه می کند: هیدروژن، نیتروژن، اکسیژن، گوگرد، کلر، برم و ید. شیمی عنصر آلی در تقاطع شیمی معدنی و آلی قرار دارد. این شیمی "سوم" به ترکیباتی اشاره دارد که شامل پیوندهای شیمیایی کربن با سایر عناصر جدول تناوبی است که ارگانوژن نیستند. ساختار مولکولی، درجه تجمع (یکسان سازی) اتم ها در مولکول ها و مولکول های بزرگ - ماکرومولکول ها، ویژگی های مشخصه آنها را به شکل شیمیایی حرکت ماده وارد می کند. بنابراین، شیمی ترکیبات مولکولی بالا، شیمی کریستال، ژئوشیمی، بیوشیمی و سایر علوم وجود دارد. آنها انجمن های بزرگ اتم ها و تشکیلات پلیمری غول پیکر با طبیعت های مختلف را مطالعه می کنند. در همه جا سوال اصلی شیمی، مسئله خواص شیمیایی است. موضوع مطالعه نیز خواص فیزیکی، فیزیکوشیمیایی و بیوشیمیایی مواد است. بنابراین، نه تنها روش های خود ما به شدت در حال توسعه هستند، بلکه سایر علوم نیز در مطالعه مواد دخالت دارند. بنابراین مولفه های مهم شیمی شیمی فیزیک و فیزیک شیمیایی هستند که با استفاده از دستگاه محاسباتی فیزیک و روش های تجربی فیزیکی به مطالعه اشیاء شیمیایی، فرآیندها و پدیده های همراه می پردازند. امروزه این علوم تعدادی دیگر را با هم ترکیب می کنند: شیمی کوانتومی، ترمودینامیک شیمیایی (ترموشیمی)، سینتیک شیمیایی، الکتروشیمی، فتوشیمی، شیمی پرانرژی، شیمی کامپیوتر، و غیره. تنوع استثنایی مظاهر شکل شیمیایی حرکت ماده و تأثیر آن بر زندگی روزمره ما. زمینه های زیادی برای توسعه شیمی کاربردی وجود دارد که برای حل مسائل خاص فعالیت عملی انسان طراحی شده است. علم شیمی به حدی از پیشرفت رسیده است که شروع به تولید صنایع و فناوری های جدید کرده است.

شیمی به عنوان یک سیستم دانش

شیمی به عنوان یک سیستم دانش در مورد مواد و تبدیل آنها در انباری از حقایق موجود است - اطلاعات قابل اعتمادی در مورد عناصر و ترکیبات شیمیایی، واکنش ها و رفتار آنها در محیط های طبیعی و مصنوعی ایجاد و تأیید شده است. معیارهای قابل اعتماد بودن حقایق و روش‌های نظام‌بندی آنها دائماً در حال تغییر است. تعمیم های بزرگی که به طور قابل اعتماد مجموعه های بزرگی از حقایق را به هم متصل می کنند، به قوانین علمی تبدیل می شوند، که فرمول بندی آنها مراحل جدیدی از شیمی را باز می کند (به عنوان مثال، قوانین بقای جرم و انرژی، قوانین دالتون، قانون تناوبی مندلیف). نظریه ها با استفاده از مفاهیم خاص، حقایق یک حوزه موضوعی خاص تر را توضیح و پیش بینی می کنند. در واقع، دانش تجربی تنها زمانی به واقعیت تبدیل می شود که تفسیر نظری دریافت کند. بنابراین، اولین نظریه شیمیایی - نظریه فلوژیستون، اگرچه نادرست است، اما به توسعه شیمی کمک کرد، زیرا حقایق را به یک سیستم متصل کرد و امکان فرموله کردن سؤالات جدید را فراهم کرد. نظریه ساختاری (Butlerov, Kekule) مواد وسیع شیمی آلی را سازماندهی و توضیح داد و منجر به توسعه سریع سنتز شیمیایی و تحقیق در مورد ساختار ترکیبات آلی شد.

شیمی به عنوان دانش یک سیستم بسیار پویا است. انباشت تکاملی دانش توسط انقلاب ها قطع می شود - بازسازی عمیق سیستم حقایق، نظریه ها و روش ها، با ظهور مجموعه جدیدی از مفاهیم یا حتی سبک جدیدی از تفکر. بنابراین، انقلاب در اثر کارهای لاووازیه (نظریه ماتریالیستی اکسیداسیون، معرفی کمیت ها، روش های تجربی، توسعه نامگذاری شیمیایی)، کشف قانون تناوبی مندلیف و ایجاد روش های تحلیلی جدید (ریزتحلیل، کروماتوگرافی) در آغاز قرن بیستم. ظهور نواحی جدیدی که دید جدیدی از موضوع شیمی ایجاد می‌کنند و بر همه حوزه‌های آن تأثیر می‌گذارند (مثلاً پیدایش شیمی فیزیک بر اساس ترمودینامیک شیمیایی و سینتیک شیمیایی) را نیز می‌توان انقلابی دانست.

شیمی به عنوان یک رشته دانشگاهی

شیمی یک رشته نظری عمومی است. این طراحی شده است به دانش آموزان یک درک علمی مدرن از ماده به عنوان یکی از انواع مواد متحرک، در مورد راه ها، مکانیسم ها و روش های تبدیل برخی از مواد به مواد دیگر. آگاهی از قوانین اساسی شیمی، تسلط بر تکنیک های محاسبات شیمیایی، درک فرصت های ارائه شده توسط شیمی با کمک سایر متخصصان شاغل در زمینه های فردی و محدود آن، دستیابی به نتیجه مطلوب را در زمینه های مختلف مهندسی و فعالیت علمی به میزان قابل توجهی سرعت می بخشد. شیمی متخصص آینده را با تظاهرات خاصی از یک ماده آشنا می کند، این امکان را به کمک یک آزمایش آزمایشگاهی می دهد که یک ماده را "احساس" کند، انواع و خواص جدید آن را بیاموزد. ویژگی شیمی به عنوان یک رشته برای دانشجویان رشته های غیر شیمی این است که در یک درس کوچک باید اطلاعاتی از تقریباً همه شاخه های شیمی که به عنوان علوم مستقل شکل گرفته اند و توسط شیمیدانان و فناوران شیمی در موارد خاص مورد مطالعه قرار می گیرند، در اختیار داشته باشند. رشته ها علاوه بر این، تنوع علایق تخصص های مختلف اغلب منجر به ایجاد دوره های تخصصی شیمی می شود. با تمام جنبه های مثبت این جهت گیری، یک اشکال جدی نیز وجود دارد - جهان بینی متخصص محدود می شود، آزادی جهت گیری او در خواص ماده و روش های تولید و استفاده از آن کاهش می یابد. بنابراین، یک دوره شیمی برای متخصصان آینده که در زمینه شیمی و فناوری شیمی نیستند باید به اندازه کافی گسترده و تا حد لازم کامل باشد تا بتواند ایده ای جامع از قابلیت های شیمی به عنوان یک علم، به عنوان شاخه ای از صنعت ارائه دهد. و به عنوان پایه ای برای پیشرفت علمی و فناوری. شیمی عمومی پایه های نظری را برای درک تصویر متنوع و پیچیده از پدیده های شیمیایی ایجاد می کند. شیمی عناصر مواد تشکیل شده توسط عناصر شیمیایی را وارد دنیای بتن می کند. یک مهندس مدرن که آموزش شیمیایی خاصی ندارد، نیاز به درک خواص انواع مختلف مواد، ترکیبات و ترکیبات دارد. اغلب، تا حدی یا دیگری، او مجبور است با سوخت، روغن، روان کننده ها، مواد شوینده، چسباننده، سرامیک، سازه، مواد الکتریکی، الیاف، پارچه ها، اشیاء بیولوژیکی، کودهای معدنی و موارد دیگر سر و کار داشته باشد. دوره های دیگر ممکن است همیشه درک اولیه ای از این موضوع ارائه نکنند. این شکاف باید پر شود. این بخش متعلق به پویاترین بخش شیمی در حال تغییر است و البته به سرعت منسوخ می شود. بنابراین، انتخاب به موقع و دقیق مطالب در اینجا برای به روز رسانی منظم این رشته بسیار ضروری است. همه اینها باعث می شود که برای دانشجویان رشته های غیر شیمی، یک بخش جداگانه از شیمی کاربردی در درس شیمی معرفی شود.

شیمی به عنوان یک سیستم اجتماعی

شیمی به عنوان یک سیستم اجتماعی بزرگترین بخش از کل جامعه دانشمندان است. شکل گیری یک شیمیدان به عنوان یک نوع دانشمند تحت تأثیر ویژگی های موضوع علم او و روش فعالیت (آزمایش شیمیایی) بود. دشواری های رسمی سازی ریاضی یک شی (در مقایسه با فیزیک) و در عین حال تنوع تظاهرات حسی (بو، رنگ، فعالیت های بیولوژیکی و غیره) از همان ابتدا تسلط مکانیسم را در تفکر یک شیمیدان محدود کرد و بنابراین میدانی برای شهود و هنر باقی گذاشت. علاوه بر این، شیمیدان همیشه از یک ابزار غیر مکانیکی طبیعت - آتش استفاده می کرد. از سوی دیگر، برخلاف اشیاء پایدار و طبیعت داده شده یک زیست شناس، دنیای یک شیمیدان دارای تنوعی پایان ناپذیر و به سرعت در حال رشد است. رمز و راز تقلیل ناپذیر ماده جدید به شیمیدان مسئولیت و احتیاط می بخشد (به عنوان یک نوع اجتماعی، شیمیدان محافظه کار است). آزمایشگاه شیمی مکانیزم سختگیرانه "انتخاب طبیعی" را ایجاد کرده است که افراد متکبر و مستعد خطا را طرد می کند. این نه تنها به سبک تفکر، بلکه به سازمان معنوی و اخلاقی شیمیدان نیز اصالت می بخشد.

جامعه شیمیدانان متشکل از افرادی است که به صورت حرفه ای در رشته شیمی فعالیت دارند و خود را در این زمینه می دانند. تقریباً نیمی از آنها در زمینه های دیگر کار می کنند و دانش شیمیایی را به آنها ارائه می دهند. علاوه بر این، بسیاری از دانشمندان و فناوران - تا حد زیادی شیمیدان - به آنها می پیوندند، اگرچه آنها دیگر خود را شیمیدان نمی دانند (تسلط بر مهارت ها و توانایی های یک شیمیدان توسط دانشمندان در سایر زمینه ها به دلیل ویژگی های ذکر شده در بالا دشوار است. موضوع).

مانند هر جامعه نزدیک دیگری، شیمیدانان زبان حرفه ای، سیستم تولید مثل پرسنل، سیستم ارتباطات [مجلات، کنگره ها، و غیره]، تاریخچه، هنجارهای فرهنگی و سبک رفتار خود را دارند.

شیمی به عنوان یک صنعت

استاندارد زندگی مدرن بشر بدون محصولات و روش های شیمیایی به سادگی غیرممکن است. آنها قاطعانه چهره مدرن دنیای اطراف ما را تعیین می کنند. به قدری محصولات شیمیایی مورد نیاز است که صنایع شیمیایی در کشورهای توسعه یافته وجود دارد. صنایع شیمیایی یکی از صنایع مهم کشور ما می باشد. ترکیبات شیمیایی، ترکیبات و مواد مختلفی که تولید می کند در همه جا استفاده می شود: در مهندسی مکانیک، متالورژی، کشاورزی، ساخت و ساز، صنایع برق و الکترونیک، ارتباطات، حمل و نقل، فناوری فضایی، پزشکی، زندگی روزمره و غیره. حدود هزار محصول مختلف استفاده می شود. فقط برای ساخت محصولات غذایی ترکیبات شیمیایی و در مجموع بیش از یک میلیون ماده توسط صنعت برای نیازهای عملی تولید می شود. رفاه اقتصادی و توان دفاعی کشور تا حد زیادی به شیمی بستگی دارد. بنابراین، برای اینکه مانع توسعه سایر صنایع نشود و ترکیبات و مواد جدید با مجموعه خواص مورد نیاز به موقع در اختیار آنها قرار گیرد، علم شیمی و صنایع شیمیایی باید با سرعتی سریع توسعه یافته و دامنه محصولات را گسترش دهند. ، بهبود کیفیت آنها و افزایش حجم تولید. در کشور ما وجود دارد:

• تولید غیر آلی شیمی پایه، تولید اسیدها، قلیایی ها، نمک ها و سایر ترکیبات، کودها.
• تولیدات پتروشیمی: تولید سوخت، روغن، حلال ها، مونومرهای شیمی آلی (هیدروکربن ها، الکل ها، آلدئیدها، اسیدها)، انواع پلیمرها و مواد مبتنی بر آنها، لاستیک مصنوعی، الیاف شیمیایی، محصولات حفاظت نباتات، افزودنی های خوراک و خوراک، کالاهای خانگی. علم شیمی؛
• شیمی کوچک، زمانی که حجم محصولات تولید شده کم است، اما دامنه آن بسیار گسترده است. چنین محصولاتی شامل مواد کمکی برای تولید مواد پلیمری (کاتالیزورها، تثبیت کننده ها، نرم کننده ها، بازدارنده آتش)، رنگ ها، داروها، ضدعفونی کننده ها و سایر محصولات بهداشتی و بهداشتی، مواد شیمیایی کشاورزی - علف کش ها، حشره کش ها، قارچ کش ها، پاک کننده ها و غیره است.

مسیرهای اصلی توسعه صنایع شیمیایی مدرن عبارتند از: تولید ترکیبات و مواد جدید و افزایش کارایی تولید موجود. برای انجام این کار، یافتن واکنش‌ها و کاتالیزورهای جدید، برای یافتن مکانیسم‌های فرآیندهای رخ‌داده مهم است. این رویکرد شیمیایی را برای حل مشکلات مهندسی افزایش کارایی تولید تعیین می کند. یکی از ویژگی های معمول صنایع شیمیایی تعداد نسبتاً کم کارگران و الزامات بالا برای صلاحیت آنها است و تعداد نسبی متخصصان شیمی کم است و نمایندگان بیشتری از سایر تخصص ها (مکانیک، مهندسین برق حرارتی، متخصصان اتوماسیون تولید، و غیره.). مشخصه آن مقادیر زیاد انرژی و مصرف آب، الزامات زیست محیطی بالا برای تولید است. در صنایع غیر شیمیایی، بسیاری از عملیات تکنولوژیکی با تهیه و خالص سازی مواد خام، رنگ آمیزی، چسباندن و سایر فرآیندهای شیمیایی مرتبط است.

شیمی اساس پیشرفت علمی و فناوری است

ترکیبات، ترکیبات و مواد ایجاد شده توسط شیمی نقش حیاتی در افزایش بهره وری نیروی کار، کاهش هزینه های انرژی برای تولید محصولات لازم و تسلط بر فناوری ها و تجهیزات جدید دارند. نمونه‌های زیادی از تأثیر موفقیت‌آمیز شیمی بر روش‌های فناوری مهندسی مکانیک، روش‌های کارکرد ماشین‌ها و دستگاه‌ها، توسعه صنعت الکترونیک، فناوری فضایی و هوانوردی جت و بسیاری دیگر از زمینه‌های پیشرفت علمی و فناوری وجود دارد:

• معرفی روش های شیمیایی و الکتروشیمیایی فرآوری فلزات، مقدار ضایعاتی را که هنگام پردازش فلزات با برش اجتناب ناپذیر است، به شدت کاهش می دهد. ضمناً محدودیت های استحکام و سختی فلزات و آلیاژها و شکل قطعه برداشته شده و تمیزی سطح و دقت ابعادی بالای قطعات حاصل می شود.
• موادی مانند گرافیت مصنوعی (که در دماهای بالا از فلزات قوی تر است)، سرامیک کوراندوم (بر اساس اکسید آلومینیوم) و کوارتز (بر اساس دی اکسید سیلیکون)، مواد پلیمری مصنوعی و شیشه ها می توانند خواص منحصر به فردی از خود نشان دهند.
• شیشه های کریستالیزه (سرامیک) با وارد کردن موادی به شیشه مذاب به دست می آیند که باعث ظهور مراکز تبلور و متعاقب آن رشد کریستال می شوند. شیشه هایی مانند "پیروکرام" نه برابر قوی تر از شیشه های چند لایه، سخت تر از فولاد پر کربن، سبک تر از آلومینیوم و از نظر مقاومت در برابر حرارت به کوارتز مشابه است.
• روان کننده های مدرن می توانند به میزان قابل توجهی ضریب اصطکاک را کاهش دهند و مقاومت در برابر سایش مواد را افزایش دهند. استفاده از روغن ها و روان کننده های حاوی دی سولفید مولیبدن، عمر مفید اجزا و قطعات خودرو را 1.5 برابر، تک تک قطعات را تا دو برابر افزایش می دهد و ضریب اصطکاک را می توان بیش از 5 برابر کاهش داد.
• مواد ارگانو المان - پلی ارگانوسیلوکسان ها - با انعطاف پذیری و ساختار مارپیچی شکل مولکول هایی که با کاهش دما گلوله هایی را تشکیل می دهند متمایز می شوند. بنابراین، آنها ویسکوزیته کمی متفاوت را در یک محدوده دمایی گسترده حفظ می کنند. این به آنها اجازه می دهد تا به عنوان یک سیال هیدرولیک در شرایط مختلف استفاده شوند.
• حفاظت از فلزات در برابر خوردگی پس از ایجاد نظریه الکتروشیمیایی خوردگی مورد هدف قرار گرفته است و به فرد اجازه می دهد تا از هزینه های اقتصادی قابل توجهی برای تجدید محصولات فلزی جلوگیری کند.

در حال حاضر، شیمی، همراه با سایر علوم، فناوری و صنعت، با چالش‌های مبرم و پیچیده بسیاری مواجه است. سنتز و کاربرد عملی ابررساناهای مناسب با دمای بالا و به‌علاوه داغ، روش‌های ذخیره و انتقال انرژی را به‌طور چشمگیری تغییر می‌دهد. مواد جدید مورد نیاز است، از جمله مواد مبتنی بر فلز، پلیمرها، سرامیک ها و کامپوزیت ها. بنابراین مشکل ایجاد یک موتور دوستدار محیط زیست، که بر اساس واکنش احتراق هیدروژن در اکسیژن است، در ایجاد مواد یا فرآیندهایی نهفته است که از نفوذ هیدروژن از دیواره های مخازن ذخیره هیدروژن جلوگیری می کند. ایجاد فناوری های جدید شیمیایی نیز یکی از زمینه های مهم پیشرفت علمی و فناوری است. بنابراین، وظیفه ارائه انواع جدیدی از سوخت های مایع و گازی است که از فرآوری زغال سنگ، شیل، ذغال سنگ نارس و چوب به دست می آیند. این بر اساس فرآیندهای کاتالیزوری جدید امکان پذیر است.

تمام دنیای متنوع اطراف ما وجود دارد موضوع، که خود را به دو صورت نشان می دهد: مواد و زمینه ها. مادهمتشکل از ذراتی است که جرم خاص خود را دارند. رشته- شکلی از وجود ماده که با انرژی مشخص می شود.

خاصیت ماده است جنبش. اشکال حرکت ماده توسط علوم طبیعی مختلف مورد مطالعه قرار می گیرد: فیزیک، شیمی، زیست شناسی و غیره.

نباید تصور کرد که بین علوم از یک سو و اشکال حرکت ماده از سوی دیگر مطابقت منحصر به فرد و دقیقی وجود دارد. باید در نظر داشت که به طور کلی هیچ شکلی از حرکت ماده وجود ندارد که به صورت خالص و جدا از سایر اشکال وجود داشته باشد. همه اینها بر دشواری طبقه بندی علوم تأکید می کند.

ایکس نامرا می توان به عنوان علمی که شکل شیمیایی حرکت ماده را مطالعه می کند، که به عنوان یک تغییر کیفی در مواد درک می شود: شیمی ساختار، خواص و تبدیل مواد را مطالعه می کند.

به پدیده های شیمیاییبه چنین پدیده هایی اطلاق می شود که در آنها برخی از مواد به مواد دیگر تبدیل می شوند. به پدیده های شیمیایی واکنش های شیمیایی نیز گفته می شود. پدیده های فیزیکی با تبدیل برخی از مواد به مواد دیگر همراه نیستند.

در قلب هر علمی مجموعه معینی از باورهای اولیه، نگرش های اساسی فلسفی و پاسخ به پرسش ماهیت واقعیت و دانش بشری نهفته است. این مجموعه از باورها و ارزش های مشترک توسط اعضای یک جامعه علمی معین، پارادایم نامیده می شود.

پارادایم های اصلی شیمی مدرن:

1. ساختار اتمی و مولکولی ماده

2. قانون بقای ماده

3. ماهیت الکترونیکی پیوند شیمیایی

4. ارتباط بدون ابهام بین ساختار یک ماده و خواص شیمیایی آن (قانون تناوبی)

شیمی، فیزیک، زیست شناسی تنها در نگاه اول ممکن است علومی دور از یکدیگر به نظر برسند. اگرچه آزمایشگاه های یک فیزیکدان، یک شیمیدان و یک زیست شناس بسیار متفاوت است، اما همه این محققان با اشیاء طبیعی سروکار دارند. این امر علوم طبیعی را از ریاضیات، تاریخ، اقتصاد و بسیاری از علوم دیگر متمایز می کند که آنچه را نه طبیعت، بلکه در درجه اول توسط خود انسان ایجاد می کند، مطالعه می کنند.

اکولوژی ارتباط نزدیکی با علوم طبیعی دارد. ما نباید فکر کنیم که اکولوژی یک شیمی "خوب" است، در مقابل شیمی "بد" کلاسیک که محیط زیست را آلوده می کند. هیچ شیمی "بد" یا فیزیک هسته ای "بد" وجود ندارد - پیشرفت علمی و فناوری یا کمبود آن در هر زمینه ای از فعالیت وجود دارد. وظیفه یک بوم شناس استفاده از دستاوردهای جدید علوم طبیعی به منظور به حداقل رساندن خطر اختلال در زیستگاه موجودات زنده با حداکثر سود است. تعادل ریسک و فایده موضوع مطالعه بوم شناسان است.

هیچ مرز دقیقی بین علوم طبیعی وجود ندارد. به عنوان مثال، کشف و مطالعه خواص انواع جدید اتم ها زمانی وظیفه شیمیدانان تلقی می شد. با این حال، مشخص شد که از میان انواع شناخته شده اتم ها، برخی توسط شیمیدانان و برخی توسط فیزیکدانان کشف شده اند. این تنها یکی از نمونه های متعدد "مرزهای باز" بین فیزیک و شیمی است.

زندگی زنجیره پیچیده ای از دگرگونی های شیمیایی است. همه موجودات زنده برخی از مواد را از محیط جذب می کنند و برخی دیگر را آزاد می کنند. این بدان معنی است که یک زیست شناس جدی (گیاه شناس، جانورشناس، پزشک) نمی تواند بدون دانش شیمی انجام دهد.

بعداً خواهیم دید که هیچ مرز کاملاً دقیقی بین تبدیل‌های فیزیکی و شیمیایی وجود ندارد. طبیعت یکی است، بنابراین باید همیشه به یاد داشته باشیم که تنها با کنکاش در یکی از حوزه های دانش بشری، نمی توان ساختار جهان پیرامون خود را درک کرد.

رشته "شیمی" با سایر رشته های علوم طبیعی با ارتباطات بین رشته ای مرتبط است: رشته های قبلی - با ریاضیات، فیزیک، زیست شناسی، زمین شناسی و سایر رشته ها.

شیمی مدرن یک سیستم شاخه ای از بسیاری از علوم است: شیمی معدنی، آلی، فیزیکی، شیمی تجزیه، الکتروشیمی، بیوشیمی، که توسط دانش آموزان در دوره های بعدی تسلط می یابد.

دانستن درس شیمی برای مطالعه موفق سایر رشته های علمی عمومی و خاص ضروری است.

شکل 1.2.1 – جایگاه شیمی در نظام علوم طبیعی

بهبود روش های تحقیق، در درجه اول تکنیک های تجربی، منجر به تقسیم علم به حوزه های باریک فزاینده ای شده است. در نتیجه، کمیت و «کیفیت»، یعنی. قابلیت اطمینان اطلاعات افزایش یافته است. با این حال، عدم امکان دانش کامل یک نفر حتی در زمینه های علمی مرتبط، مشکلات جدیدی را به وجود آورد. همانطور که در استراتژی نظامی ضعیف ترین نقاط دفاعی و تهاجمی در نقطه اتصال جبهه ها قرار دارد، در علم نیز کمتر توسعه یافته ترین مناطق باقی می مانند که نمی توان به طور واضح طبقه بندی کرد. از جمله دلایل دیگر، می توان به دشواری در دستیابی به سطح صلاحیت مناسب (مدرک تحصیلی) برای دانشمندان شاغل در حوزه های "تقاطع علوم" اشاره کرد. اما اکتشافات اصلی زمان ما نیز در آنجا انجام می شود.

شیمی یک علم طبیعی است. شیمی در دنیای اطراف اطلاعات مختصری از تاریخ شیمی

شیمی متعلق به علوم طبیعی است. شیمی علم مواد، خواص و تبدیل آنهاست. موضوع شیمی عناصر شیمیایی و ترکیبات آنها و همچنین الگوهایی است که توسط آنها واکنش های شیمیایی رخ می دهد. شیمی مدرن هم در اشیاء و هم در روش تحقیق آنها بسیار متنوع است، بنابراین بسیاری از بخش های آن علوم مستقلی هستند. امروزه شاخه های اصلی شیمی عبارتند از شیمی معدنی، شیمی آلی و شیمی فیزیک. در همان زمان، بخش های قابل توجهی از شیمی در مرز با سایر علوم پدید آمد. بنابراین، تعامل شیمی و فیزیک علاوه بر شیمی فیزیک، فیزیک شیمیایی را نیز به ارمغان آورد. یکی از حوزه های پیشرفته شیمی، بیوشیمی است - علمی که پایه های شیمیایی حیات را مطالعه می کند. تقریباً هر مطالعه علمی مستلزم استفاده از روش های فیزیکی برای تعیین ساختار ماده و روش های ریاضی برای تجزیه و تحلیل نتایج است.

شیمی نقش مهمی در پیشرفت علمی و فناوری دارد. در تمامی شاخه های علم، فناوری و تولید کاربرد پیدا کرده است. شیمی پردازش مواد معدنی را به محصولات با ارزش تضمین می کند. شیمی تأثیر بسزایی بر بهره وری کشاورزی دارد. نقش شیمی در تولید پلاستیک، رنگ، مصالح ساختمانی، پارچه‌های مصنوعی، شوینده‌های مصنوعی، عطرها و عطرها و داروها کم‌رنگ نیست. مطالعه شیمی به فرد کمک می کند نه تنها دانش عمومی خود را افزایش دهد، بلکه خود و دنیای اطرافش را نیز درک کند.

واژه شیمی اولین بار در سال 400 پس از میلاد در رساله ای توسط زوسیموس یونانی مصری ظاهر شد که در آن زوسیموس می گوید که شیمی توسط شیاطینی که از آسمان به زمین فرود آمده بودند به مردم آموزش داده می شد. نام "شیمی" از کلمه "همی" یا "هومانا" گرفته شده است که مصریان باستان آن را کشور خود و همچنین خاک سیاه نیل نامیده اند.

اولین شیمیدانان، کشیشان مصری بودند. در قرن سوم قبل از میلاد، مواد تجربی قابل توجهی قبلاً جمع آوری و شرح داده شده بود. کتابخانه معروف اسکندریه حاوی حدود هفتصد کتاب دست نویس بود که شامل آثار زیادی در زمینه شیمی بود. فیلسوف یونانی دموکریتوس، که در قرن پنجم قبل از میلاد می زیست، برای اولین بار پیشنهاد کرد که همه اجسام از ذرات کوچک، نامرئی و غیر قابل تقسیم از ماده جامد تشکیل شده اند که حرکت می کنند. او این ذرات را «اتم» نامید. از قرن سوم پس از میلاد در تاریخ شیمی، دوره کیمیاگری آغاز شد که هدف آن جستجوی راه هایی برای تبدیل فلزات اساسی به فلزات نجیب (نقره و طلا) با کمک سنگ فیلسوف بود. در روسیه، کیمیاگری گسترده نبود، اگرچه رساله های کیمیاگران شناخته شده بود. در آغاز قرن ششم، کیمیاگران شروع به استفاده از دانش خود برای نیازهای تولید و شفا کردند. در طول قرن هفدهم و هجدهم، روش‌های تجربی در تحقیقات شیمیایی مورد استفاده قرار گرفتند.

اولین تئوری شیمی علمی نظریه فلوژیستون (ماده بی وزنی که هنگام سوختن مواد از ماده آزاد می شود) بود که توسط G. Stahl در قرن هجدهم ارائه شد. این نظریه اشتباه بود، اگرچه تقریباً یک قرن وجود داشت. شیمی‌دان فرانسوی A. Lavoisier و شیمی‌دان روسی M.V. Lomonosov از اندازه‌گیری‌های دقیقی در مطالعه واکنش‌های شیمیایی استفاده کردند، نظریه فلوژیستون را رد کردند و قانون بقای جرم را تدوین کردند. از سال 1789 تا 1860 دوره قوانین کمی شیمیایی (علم اتمی-مولکولی) ادامه یافت. مرحله مدرن توسعه علم شیمی که از قرن بیستم آغاز شد تا به امروز ادامه دارد. امروزه هر موفقیتی در شیمی عملی مبتنی بر دستاوردهای علوم بنیادی است.