Однією з наук, що поєднують у собі зміст природничих та суспільних наукових дисциплін, є Геронтологія.Ця наука вивчає старіння живих організмів, зокрема людини.
З одного боку, об'єкт її вивчення ширший за об'єкт багатьох наукових дисциплін, які вивчають людину, а з іншого - він збігається з їх об'єктами.
У той самий час геронтологія акцентує увагу передусім процесі старіння живих організмів загалом і людини зокрема, що її предметом. Саме облік об'єкта та предмета вивчення дозволяє бачити як загальне, так і специфічне наукових дисциплін, які вивчають людину.
Оскільки об'єкт вивчення геронтології - живі організми у процесі їхнього старіння, можна сказати, що ця наука є і природничо-науковою та суспільствознавчою дисципліною. У першому випадку її зміст визначається біологічною природою організмів, у другому - біопсихосоціальними властивостями людини, що перебувають у діалектичній єдності, взаємодії та взаємопроникненні.
Однією з основних природничо-наукових дисциплін, які мають прямий зв'язок із соціальною роботою (а також, звичайно, з геронтологією), є медицини.Ця галузь науки (і водночас практичної діяльності) спрямована на збереження та зміцнення здоров'я людей, попередження та лікування хвороб. Маючи розгалужену систему галузей, медицина у своїй науковій та практичній діяльності вирішує проблеми збереження здоров'я та лікування людей похилого віку. Вклад її у цю святу справу величезний, про що свідчить практичний досвід людства.
Слід, мабуть, відзначити і особливе значення геріатріїяк розділу клінічної медицини, що вивчає особливості захворювань у людей похилого та старечого віку та розробляє методи їх лікування та профілактики.
І геронтологія, і медицина базуються на знанні біологіїяк сукупності наук про живу природу (велике різноманіття вимерлих і нині населяючих Землю живих істот), про їх будову і функції, походження, поширення та розвиток, зв'язки один з одним і з неживою природою. Дані біології є природничо-науковою основою пізнання природи та місця людини в ній.
Безперечний інтерес представляє питання про співвідношення соціальної роботи та реабілітології,яка відіграє все більшу роль у теоретичних дослідженнях та практичній діяльності. У найзагальнішому вигляді реабілітологію можна визначити як вчення, науку про реабілітацію як про досить ємний і складний процес.
Реабілітація (від пізньолатинського rehabilitatio -відновлення) означає: по-перше, відновлення доброго імені, колишньої репутації; відновлення в колишніх правах, у тому числі в адміністративному та судовому порядку (наприклад, реабілітація репресованих); по-друге, застосування до підсудних (насамперед до неповнолітніх) заходів виховного характеру чи покарань, які пов'язані з позбавленням волі, з метою їх виправлення; по-третє, комплекс медичних, юридичних та інших заходів, спрямованих на відновлення чи компенсацію порушених функцій організму та працездатності хворих та інвалідів.
На жаль, представники галузевих, конкретних наукових дисциплін не завжди вказують (і враховують) останній вид реабілітації. У той час як соціальна реабілітація має найважливіше значення у життєдіяльності людей (відновлення основних соціальних функцій особистості, громадського інституту, соціальної групи, їхньої соціальної ролі як суб'єктів основних сфер життя суспільства). У змістовному плані соціальна реабілітація, по суті, концентровано включає всі аспекти реабілітації. І в цьому випадку вона може розглядатися як соціальна реабілітація в широкому значенні, тобто включає всі види життєдіяльності людей. Деякі дослідники виділяють так звану професійну реабілітацію, яка входить до соціальної реабілітації. Точніше можна було назвати цей вид соціально-трудової реабілітацією.
Таким чином, реабілітація є одним із найважливіших напрямів, технологій у соціальній роботі.
Для з'ясування співвідношення соціальної роботи та реабілітології як наукових напрямів важливо усвідомити об'єкт та предмет останньої.
Об'єкт реабілітології - певні групи населення, окремі особи та верстви, які потребують відновлення своїх прав, репутації, соціалізації та ресоціалізації, відновлення здоров'я в цілому або порушених окремих функцій організму. Предметом реабілітології виступають конкретні сторони реабілітації названих груп, вивчення закономірностей реабілітаційних процесів. Таке розуміння об'єкта та предмета реабілітології показує її тісний зв'язок із соціальною роботою і як з наукою, і як зі специфічним видом практичної діяльності.
Соціальна робота є методологічною основою реабілітології. Виконуючи функцію вироблення та теоретичної систематизації знань про соціальну сферу (спільно з соціологією), аналізу існуючих форм та методів соціальної роботи, розробки оптимальних технологій вирішення соціальних проблем різних об'єктів (індивідів, сімей, груп, верств, спільностей людей), соціальна робота як наука сприяє - прямо чи опосередковано - вирішення питань, що є суттю, змістом реабілітології.
Тісний зв'язок між соціальною роботою та реабілітологією як науками визначається і тим, що вони є, по суті, міждисциплінарними, універсальними за змістом. Цей зв'язок, до речі, в МДУ сервісу було обумовлено й організаційно: у рамках факультету соціальної роботи у 1999 р. відкрито нову кафедру – медико-психологічну реабілітологію. Медико-психологічна реабілітація і зараз (після перетворення кафедри) залишається найважливішим структурним підрозділом кафедри психології.
Говорячи про методологічну роль соціальної роботи у становленні та функціонуванні реабілітології, слід враховувати і вплив знань у галузі реабілітології на соціальну роботу. Ці знання сприяють як конкретизації понятійного апарату соціальної роботи, а й збагаченню розуміння тих закономірностей, які вивчають і виявляють соціономи.
Що стосується технічних наук, то соціальна робота пов'язана з ними завдяки процесу інформатизації, адже збір, узагальнення та аналіз інформації в галузі соціальної роботи здійснюються за допомогою комп'ютерної техніки, а розповсюдження, засвоєння та застосування знань та умінь - інших технічних засобів, наочної агітації, демонстрації різних приладів та пристроїв , спеціального одягу та взуття і т.д., покликаних полегшити самообслуговування, пересування по вулиці, ведення домашнього господарства тощо певним категоріям населення - пенсіонерам, інвалідам та ін.
Технічні науки мають важливе значення для створення відповідної інфраструктури, що забезпечує можливість підвищення ефективності всіх видів та напрямів соціальної роботи, включаючи інфраструктуру різних сфер життєдіяльності як специфічних об'єктів соціальної роботи.
Хімія - Наука про перетворення речовин, пов'язаних зі зміною електронного оточення атомних ядер. У цьому визначенні необхідно додатково уточнити терміни «речовина» та «наука».
Відповідно до Хімічної енциклопедії:
Речовина – вид матерії, яка має масу спокою. Складається з елементарних частинок: електронів, протонів, нейтронів, мезонів та ін. Хімія вивчає головним чином речовину, організовану в атоми, молекули, іони та радикали. Такі речовини прийнято поділяти на прості та складні (хімічні сполуки). Прості речовини утворені атомами одного хімічного. елемента і тому є формою його існування у вільному стані, наприклад сірка, залізо, озон, алмаз. Складні речовини утворені різними елементами і можуть мати постійний склад.
У трактуванні терміна "наука" існує безліч розбіжностей. Тут цілком докладно висловлювання Рене Декарта (1596-1650): "Визначте значення слів, і ви позбавите людство від половини його помилок". Наукоюприйнято називати сферу людської діяльності, функцією якої є вироблення та теоретична схематизація об'єктивних знань про дійсність; галузь культури, яка існувала не за всіх часів і не у всіх народів. Канадський філософ Вільям Хетчер визначає сучасну науку, як «спосіб пізнання реального світу, що включає в себе як реальність, що відчувається органами почуттів людини, так і реальність невидиму, спосіб пізнання, заснований на побудові перевірених моделей цієї реальності». Таке визначення близьке до розуміння науки академіком В. І. Вернадським, англійським математиком А. Уайтхедом, іншими відомими вченими.
У наукових моделях світу зазвичай виділяються три рівні, які у конкретній дисципліні можуть бути представлені у різному співвідношенні:
* емпіричний матеріал (експериментальні дані);
* Ідеалізовані образи (фізичні моделі);
*математичний опис (формули та рівняння).
Наочно-модельний розгляд світу неминуче веде до приблизності будь-якої моделі. А.Ейнштейн (1879-1955) говорив «Поки математичні закони описують дійсність, вони невизначені, а коли вони перестають бути невизначеними, вони втрачають зв'язок із дійсністю».
Хімія належить до природничих наук, що вивчають навколишній світ з усім багатством його форм і різноманіттям явищ, що відбуваються в ньому. Специфіку природничо знання можна визначити трьома ознаками: істинність, інтерсуб'єктивність і системність. Істинність наукових істин визначається принципом достатньої основи: будь-яка істинна думка має бути обґрунтована іншими думками, істинність яких доведена. Інтерсуб'єктивність означає, що кожен дослідник повинен отримувати однакові результати щодо одного й того ж об'єкта в одних і тих же умовах. Системність наукового знання має на увазі його сувору індуктивно-дедуктивну структуру.
Хімія - це наука про перетворення речовин. Вона вивчає склад та будову речовин, залежність властивостей речовин від їх складу та будови, умови та шляхи перетворення одних речовин на інші. Хімічні зміни завжди пов'язані із змінами фізичними. Тому хімія тісно пов'язана із фізикою. Хімія також пов'язана з біологією, оскільки біологічні процеси супроводжуються безперервними хімічними перетвореннями.
Удосконалення методів дослідження, передусім експериментальної техніки, призвело до поділу науки на дедалі вужчі напрями. Через війну кількість і «якість», тобто. надійність інформації зросла. Однак неможливість для однієї людини мати повні знання навіть для суміжних наукових областей породила нові проблеми. Як у військовій стратегії найслабші місця оборони та наступи опиняються на стиках фронтів, у науці найменш розробленими залишаються області, які не піддаються однозначній класифікації. Серед інших причин можна відзначити і складність з отриманням відповідного кваліфікаційного ступеня (наукового ступеня) для вчених, які працюють в галузях «стику наук». Але там робляться і основні відкриття сучасності.
У сучасному житті, особливо у виробничій діяльності людини, хімія відіграє винятково важливу роль. Немає майже жодної галузі виробництва, не пов'язаної із застосуванням хімії. Природа дає лише вихідне сировину – дерево, руду, нафту та інших. Піддаючи природні матеріали хімічної переробці, отримують різні речовини, необхідні сільського господарства, промислового виробництва, медицини, побуту – добрива, метали, пластичні маси, лаки, фарби, лікарські речовини , мило і т.д. Для переробки природної сировини потрібно знати закони перетворення речовин, а ці знання дає хімія. Розвиток хімічної промисловості – одне з найважливіших умов технічного прогресу.
Хімічні системи
Об'єкт вивчення у хімії – хімічна система . Хімічна система – це сукупність речовин, що у взаємодії і подумки чи фактично відокремлено від довкілля. Прикладами системи можуть бути різні об'єкти.
Найпростішим носієм хімічних властивостей служить атом - система, що складається з ядра і електронів, що рухаються навколо нього. Через війну хімічної взаємодії атомів утворюються молекули (радикали, іони, атомні кристали) –системы, які з кількох ядер, у полі яких рухаються електрони. Макросистеми складаються із сукупності великої кількості молекул – розчини різних солей, суміш газів над поверхнею каталізатора у хімічній реакції тощо.
Залежно від характеру взаємодії системи з довкіллям розрізняють відкриті, закриті та ізольовані системи. Відкритою системою називається система, здатна обмінюватися з навколишнім середовищем енергією та масою. Наприклад, при змішуванні у відкритій посудині соди з розчином соляної кислоти протікає реакція:
Na 2 CO 3 + 2HCl → 2NaCl + CO 2 + H 2 O.
Маса цієї системи зменшується (випаровується вуглекислий газ і частково пари води), частина теплоти, що виділилася, витрачається на нагрівання навколишнього повітря.
Закритою називається система, яка може обмінюватися з навколишнім середовищем лише енергією. Розглянута вище система, що у закритому посудині, буде прикладом закритої системи. В цьому випадку обмін масою неможливий і маса системи залишається постійною, але теплота реакції через стінки пробірки передається довкіллю.
Ізольована Система називається система постійного обсягу, в якій не відбувається обміну з навколишнім середовищем ні масою, ні енергією. Поняття ізольованої системи є абстрактним, т.к. практично абсолютно ізольованої системи немає.
Окрема частина системи, обмежена від інших хоча б однією поверхнею розділу, називається фазою . Наприклад, система, що складається з води, льоду та пари, включає три фази та дві поверхні розділу (рис. 1.1). Фаза може бути механічно відокремлена з інших фаз системи.Рис.1.1 - Багатофазна система.
Не завжди фаза протягом усього однакові фізичні властивості і однорідний хімічний склад. Прикладом може бути атмосфера землі. У нижніх шарах атмосфера концентрація газів вище, вище і температура повітря, у верхніх шарах відбувається розрідження повітря і зниження температури. Тобто. однорідність хімічного складу та фізичних властивостей протягом усієї фази в даному випадку не дотримується. Також фаза може бути перервною, наприклад, шматочки льоду, що плавають на поверхні води, туман, дим, піна – двофазні системи, в яких одна фаза є перервною.
Система, що складається з речовин, що знаходяться в одній фазі, називається гомогенної . Система, що складається з речовин у різних фазах і має хоча б одну межу розділу, називається гетерогенної .
Речовини, у тому числі складається хімічна система – компоненти. Компонент може бути виділений із системи та існувати поза нею. Наприклад, відомо, що з розчиненні хлориду натрію у питній воді він розпадається на іони Na + і Cl – , проте ці іони що неспроможні вважатися компонентами системи – розчину солі у питній воді, т.к. вони не можуть бути виділені з даного розчину та існувати окремо. Компонентами будуть вода та хлорид натрію.
Стан системи визначається її параметрами. Параметри можуть бути задані як на молекулярному рівні (координати, кількість руху кожної молекули, валентні кути тощо), так і на макрорівні (наприклад, тиск, температура).
Будова атома.
Подібна інформація.
Однією із закономірностей розвитку природознавства є взаємодія природничих наук, взаємозв'язок усіх галузей природознавства. Наука, отже, єдине ціле.
Головними шляхами взаємодії є:
Вивчення одного предмета одночасно декількома науками (наприклад, вивчення людини);
Використання однією наукою знань, здобутих іншими науками, наприклад, досягнення фізики тісно пов'язані з розвитком астрономії, хімії, мінералогії, математики та використовують знання, здобуті цими науками;
Використання методів однієї науки вивчення об'єктів і процесів інший. Чисто фізичний метод – метод «мічених атомів» – широко застосовується у біології, ботаніці, медицині тощо. буд. Електронний мікроскоп використовується у фізиці: необхідний й у вивчення вірусів. Явище парамагнітного резонансу знаходить застосування у багатьох галузях науки. У багатьох живих об'єктах природою закладено суто фізичні інструментарії, наприклад, гримуча змія має орган, здатний сприймати інфрачервоне випромінювання та вловлювати зміни температури на тисячну частку градуса; у кажана є ультразвуковий локатор, що дозволяє їй орієнтуватися в просторі і не натикатися на стіни печер, де вона зазвичай мешкає і т.д.;
Взаємодія через техніку та виробництво, що здійснюється там, де використовуються дані кількох наук, наприклад, у приладобудуванні, кораблебудуванні, космосі, автоматизації, військовій промисловості тощо;
Взаємодія через вивчення загальних властивостей різних видів матерії, яскравим прикладом чого служить кібернетика – наука про управління у складних динамічних системах будь-якої природи (технічних, біологічних, економічних, соціальних, адміністративних тощо), які використовують зворотний зв'язок. Процес управління в них здійснюється відповідно до поставленого завдання і відбувається доти, поки мета управління не виявиться досягнутою.
У процесі розвитку людського пізнання наука дедалі більше диференціюється деякі галузі, вивчають приватні питання багатогранної дійсності. З іншого боку, наука виробляє єдину картину світу, що відбиває загальні закономірності його розвитку, що зумовлює ширшому синтезу наук, тобто. дедалі більше поглибленого пізнання природи. Єдність світу є основою єдності наук, якого зрештою спрямовано розвиток знання кожному окремому витку людського пізнання. Шлях до єдності наук лежить через інтеграцію її окремих галузей, що передбачає інтеграцію різних теорій та методів дослідження. Таким чином, у процесі розвитку сучасних наук процеси диференціації переплітаються з процесами інтеграції наук: фізика поділяється на механіку, а та, у свою чергу, на кінематику, динаміку та статику; молекулярну, атомну, ядерну фізику, термодинаміку, електрику, магнетизм, оптику тощо; медичні інститути готують лікарів різних спеціальностей: терапевтів, хірургів, психіатрів, кардіологів, окулістів, урологів і т.д. - Спектр спеціалізацій дуже широкий, але будь-який випускник медичного інституту - лікар.
Диференціація наукового знання окремі області спонукає виявляти необхідні зв'язку з-поміж них. Виникає багато прикордонних наук, наприклад, на кордоні між фізикою та хімією виникли нові галузі науки: фізхімія та хімфізика (у Москві при Російській академії наук (РАН) є інститути фізичної хімії та хімічної фізики); на кордоні між біологією та хімією – біохімія; біологією та фізикою – біофізика. Через єдність науки інтеграція принципів у одній з її областей обов'язково пов'язані з інтеграцією до іншого. Узагальнюючи сказане вище, можна констатувати той факт, що диференціація та інтеграція природознавства – процес незавершений, відкритий. Природознавство перестав бути замкнутої системою, і питання сутності природознавства з кожним новим відкриттям стає зрозуміліше.
Відповідно до загальної теорії систем (ОТС), найважливішою властивістю систем зі складною структурою є їхня ієрархічність (від грецького hierarchia – сходи підпорядкування), що характеризується наявністю субординації або підпорядкування її підсистем або структурних рівнів. Ієрархічність є й у науках. Вперше на неї вказав французький фізик Андре Ампер (1775-1836), який намагався знайти принцип природної класифікації всіх відомих у його час природничих наук. Фізику він помістив перше місце як науку фундаментальнішу.
Ідеї субординації природничих наук широко обговорюються і сьогодні. При цьому виділяють два напрями в науці: редукціонізм(від латинського reduction – повернення), за яким все «вище» зводиться до простішого – «нижчого», тобто. всі біологічні явища до хімічних, а хімічні – до фізичних, та інтегратизм(все навпаки).
Відмінність між редукціонізмом та інтегратизмом полягає лише у напрямку руху думки вченого. Крім того, ієрархія основних природничих наук має циклічно замкнутий характер. Циклічність- Це властивість, властиве самій Природі. Наведемо приклади: кругообіг речовин у Природі, зміна дня і ночі, зміна пір року, рослина, помираючи, залишає на Землі насіння, з яких потім з'являється нове життя. Тому й природознавство, що має єдиний об'єкт дослідження – Природу, якій властива ця властивість, те саме має ним.
ПРИРОДНО НАУКОВА ТА ГУМАНІТАРНА КУЛЬТУРИ
Культура-одна з найважливіших характеристик людської життєдіяльності. Кожен індивід є складною біосоціальною системою, що існує за рахунок взаємодії з навколишнім середовищем. Необхідні закономірні зв'язки із довкіллям визначають його потреби, які важливі щодо його нормального функціонування, життєдіяльності та розвитку. Більшість потреб людина задовольняє у вигляді праці.
Таким чином, під системою людської культури можна розуміти світ речей, предметів, створених людиною (його діяльністю, працею) на вході його історичного розвитку. Залишаючи осторонь питання про складність та неоднозначність поняття культури, можна зупинитися на одному з найпростіших його визначень. Культура-це сукупність створених людиною матеріальних і духовних цінностей, а також сама людська здатність ці цінності виробляти та використовувати.
Як бачимо, поняття культури дуже широке. Воно, по суті, охоплює нескінченну безліч найрізноманітніших речей і процесів, пов'язаних з діяльністю людини та її результатами. .
Предметна область першої - суто природні явища та властивості, зв'язки та відносини речей, що «працюють» у світі людської культури у вигляді природничих наук, технічних винаходів і пристосувань, виробничих відносин і т. д. Другий тип культури (гуманітарний) охоплює область явищ, яких представлені властивості, зв'язки та відносини самих людей, як соціальні, так і духовні (релігія, мораль, право тощо).
Стор. 7
Явлення людської свідомості, психіки (мислення, знання, оцінка, воля, почуття, переживання тощо) належать до світу ідеального, духовного. Свідомість, духовне- це дуже важливе, але лише одне з властивостей складної системи, якою є людина. Однак людина має матеріально існувати для того, щоб виявилася її здатність до виробництва ідеальних, духовних речей. Матеріальне життя людей- це область людської діяльності, яка пов'язана з виробництвом предметів, речей, що забезпечують саме існування, життєдіяльність людини і задовольняють її потреби (їжа, одяг, житло тощо).
Протягом людської історії багатьма поколіннями створено колосальний світ матеріальної культури. Будинки, вулиці, заводи, фабрики, транспорт, комунікаційна інфраструктура, установи побуту, постачання продуктами харчування, одягом та ін. – все це найважливіші показники характеру та рівня розвитку суспільства. За рештками матеріальної культури археологам вдається досить точно визначити етапи історичного розвитку, особливості суспільств, держав, народів, етносів, цивілізацій.
Духовна культура пов'язана з діяльністю, спрямованою на задоволення не матеріальних, а духовних потреб особистості, тобто потреб у розвитку, вдосконаленні внутрішнього світу людини, її свідомості, психології, мислення, знань, емоцій, переживань і т. д. Існування духовних потреб і відрізняє людину від тварини. Ці потреби задовольняються у ході не матеріального, а духовного виробництва, у процесі духовної діяльності.
p align="justify"> Продуктами духовного виробництва є ідеї, поняття, уявлення, наукові гіпотези, теорії, художні образи, моральні норми та правові закони, релігійні погляди та ін, які втілюються у своїх особливих матеріальних носіях. Такими носіями виступають мова, книги, витвори мистецтва, графіки, креслення тощо.
Аналіз системи духовної культури як цілого дозволяє виділити такі основні компоненти: політичну свідомість, мораль, мистецтво, релігію, філософію, правосвідомість, науку. Кожен з цих компонентів має певний предмет, свій спосіб відображення, виконує у житті суспільства конкретні соціальні функції, містить пізнавальні та оціночні моменти – систему знань та систему оцінок.
Стор. 8
Наука є одним із найважливіших компонентів матеріальної та духовної культури. Її особливе місце у духовній культурі визначається значенням пізнання у способі буття людини у світі, у практиці, матеріально-предметному перетворенні світу.
Наука є історично сформованою системою пізнання об'єктивних законів світу. Наукове знання, отримане з урахуванням перевірених практикою методів пізнання, виявляється у різних формах: у поняттях, категоріях, законах, гіпотезах, теоріях, наукову картину світу та інших. Воно дає можливість передбачення і перетворення дійсності у сфері суспільства та людини.
Сучасна наука-складна та різноманітна система окремих наукових дисциплін, яких налічується кілька тисяч і які можна об'єднати у дві сфери: фундаментальні та прикладні науки.
Фундаментальні науки мають на меті пізнання об'єктивних законів світу, що існують безвідносно до інтересів та потреб людини. До них належать математичні науки, природничі (механіка, астрономія, фізика, хімія, геологія, географія тощо), гуманітарні (психологія, логіка, лінгвістика, філологія та ін.). Фундаментальні науки тому й називають фундаментальними, що своїми висновками, результатами, теоріями визначають зміст наукової картини світу.
Прикладні науки спрямовані на розробку способів застосування отриманих фундаментальними науками знань про об'єктивні закони світу для задоволення потреб та інтересів людей. До прикладних наук належать кібернетика, технічні науки (прикладна механіка, технологія машин та механізмів, сопромат, металургія, гірнича справа, електротехніка, ядерна енергетика, космонавтика та ін.), Сільськогосподарські, медичні, педагогічні науки. У прикладних науках фундаментальні знання набувають практичного значення, використовуються для розвитку продуктивних сил суспільства, удосконалення предметної сфери людського буття, матеріальної культури.
Широко поширені уявлення про «дві культури» в науці-природничо-науковій і гуманітарній. На думку англійського історика та письменника Ч. Сноу, між цими культурами існує величезна прірва, а вчені, які вивчають гуманітарні та точні галузі знання, все більше не розуміють один одного (диспути між «фізиками» та «ліриками»).
У зазначеній проблемі виділяються два аспекти. Перший пов'язаний із закономірностями взаємодії науки та мистецтва, другий – з проблемою єдності науки.
Стор. 9
У системі духовної культури наука і мистецтво не виключають, а припускають і доповнюють один одного там, де йдеться про формування цілісної, гармонійної особистості, повноту людського світовідчуття.
Природознавство, будучи основою будь-якого знання, завжди впливало на розвиток гуманітарних наук (через методологію, загальносвітоглядні уявлення, образи, ідеї тощо). Без застосування методів математично-природничої грамотності були б немислимі видатні досягнення сучасної науки про походження людини і суспільства, історії, психології і т. д. Нові перспективи взаємозбагачення природничо і гуманітарного знання відкриваються зі створенням теорії самоорганізації - синергетики.
Отже, не конфронтація різних «культур у науці», які тісна єдність, взаємодія, взаємопроникнення є закономірною тенденцією сучасного наукового пізнання.
Якість підготовки інженерів істотно залежить від рівня їхньої освіти в галузі фундаментальних наук: математики, фізики та хімії. Роль і місце хімії в системі природничих дисциплін визначається тим, що в галузі матеріального виробництва людині завжди доводиться мати справу з речовиною.
У повсякденному житті ми спостерігаємо, що речовини зазнають різних змін: сталевий предмет у вологому повітрі покривається іржею; дрова в печі згоряють, залишаючи лише невелику купу золи; бензин у двигуні автомобіля згоряє, при цьому в довкілля надходить близько двохсот різних речовин, у тому числі токсичних та канцерогенних; опале листя дерев поступово зтліє, перетворюючись на перегній, і т.д.
p align="justify"> Пізнання властивостей речовини, будови, хімічної природи його частинок, механізмів їх взаємодії, можливих шляхів перетворення однієї речовини в іншу, - ці проблеми становлять предмет хімії.
Хімія – це наука про речовини та закони їх перетворень.
Як із галузей природознавства, хімія пов'язані з іншими природничими науками. Хімічні зміни завжди супроводжуються фізичними змінами. Широке застосування фізичних методів дослідження та математичного апарату в хімії зблизило її з фізикою та математикою. Хімія також пов'язана з біологією, оскільки біологічні процеси супроводжуються безперервними хімічними перетвореннями. Хімічні методи використовують із вирішення проблем геології. Зв'язок між різними природничими науками дуже тісний, на стиках наук виникають нові науки, наприклад, ядерна хімія, біохімія, геохімія, космохімія і т.д.
Вивчення хімічними методами низки технічних проблем пов'язує хімію з інженерно – технічними та спеціальними дисциплінами, необхідними практичної діяльності інженера. Так, виробництво сталі та інших сплавів, чистих металів та напівпровідників, вироблення з них виробів та їх подальше використання, експлуатація різних механізмів у відповідних газових та рідких середовищах – все це вимагає конкретних хімічних знань та вміння застосувати їх на практиці.
Немає майже жодної галузі виробництва, не пов'язаної із застосуванням хімії. Природа дає нам вихідну сировину: дерево, руду, нафту, газ та ін. Піддаючи природні матеріали хімічній переробці, людина отримує різноманітні речовини, необхідні для сільського господарства, промисловості, домашнього вжитку: добрива, метали, пластичні маси, фарби, лікарські речовини, мило , соду і т.д. Хімія потрібна людству для того, щоб отримати з природних речовин все необхідне - метали, цемент і бетон, кераміку, фарфор і скло, каучук, пластмаси, штучні волокна, фармацевтичні засоби. Для хімічної переробки природної сировини необхідно знати загальні закони перетворення речовин, а знання дає хімія.
У сучасних умовах, коли стало ясно, що запаси багатьох природних ресурсів обмежені і не відновлюються, коли навантаження на навколишнє середовище з боку людини стало настільки великим, а здатність природи до самоочищення обмежена, на перший план висувається низка принципово нових проблем, вирішення яких неможливе без хімічні знання. До них насамперед належать питання охорони навколишнього середовища та дотримання екологічних вимог у нових технологічних процесах, створення замкнутих виробничих циклів та безвідходних технологій, теоретичне обґрунтування та розробка енерго- та ресурсозберігаючих технологій. p align="justify"> Реалізація вимог до високої якості продукції та її довговічності немислима без розуміння того, що контроль за хімічним складом є найважливішим етапом технологічного циклу. Боротьба з корозією матеріалів, виробів їх, нові методи обробки поверхонь вимагають від інженера глибокого розуміння сутності хімічних процесів.
Вказані вище проблеми під силу вирішити всебічно грамотним інженерам, здатним поряд з іншими завданнями розбиратися та самостійно орієнтуватися у хімічних питаннях.
Основні поняття хімії
Об'єктом вивчення хімії є хімічні елементи та його сполуки.
Хімічним елементом називають вид атомів із однаковим зарядом ядер. Атом - найменша частка елемента, що має його хімічні властивості.
Молекулою називають найменшу частинку індивідуальної речовини, здатну до самостійного існування, що володіє її основними хімічними властивостями і складається з однакових чи різних атомів.
Якщо молекули складаються з однакових атомів, то речовину називають простою або елементарноюнаприклад He, Ar, H 2 , O 2 , S 4 . Проста речовина є формою існування хімічного елемента у вільному стані. Якщо молекула речовини складається з різних атомів, то речовину називають складною (або хімічною сполукою)наприклад CO, H 2 O , H 3 PO 4 .
Хімічні властивості речовини характеризують його здатність брати участь у хімічних реакціях, тобто у процесах перетворення одних речовин на інші.
Маси атомів молекул дуже малі. Наприклад, маси окремих атомів становлять 10 -24 - 10 -22 р. Маси атомів, молекул виражають або у відносних одиницях (через масу якогось одного певного виду атома), або в атомних одиницях маси (а.е.м.).
1а.е.м.-це 1/12 частина маси атома ізотопу вуглецю З. 1а.е.м. = 1.66053 * 10 -24 р.
Значення відносної атомної (A r) або молекулярної маси (M r) показує, у скільки разів маса атома або молекули більша ніж 1/12 частина маси атома ізотопу вуглецю С (вуглецева шкала атомних мас). A r та М r – безрозмірні. Значення А r наводяться у періодичній системі елементів Д.І. Менделєєва під символом елемент. Чисельно Ар і А (а.е.м.) збігаються. Знаючи відносну атомну масу, можна знайти і масу атома, виражену в грамах. Так, маса атома вуглецю-12 г дорівнює: 12* 1.66053*10 -24 = 1.992636*10 -23 г . Маса молекули дорівнює сумі мас атомів, що входять до її складу.
Кількість речовини (n;n) – це кількість структурних одиниць (атомів, молекул, іонів, еквівалентів, електронів тощо.) у системі. Одиницею виміру кількості речовини є моль. Міль – кількість речовини, яка містить стільки певних структурних одиниць, скільки атомів міститься в 12 г ізотопу вуглецю 12 С. моль-1.
Кількість речовини (n) дорівнює відношенню числа структурних одиниць (атомів, молекул, іонів, еквівалентів, електронів тощо) у системі (N) до їх числа в 1 молі речовини (N А):
Молярна маса (М) – це маса 1 моль речовини, що дорівнює відношенню маси речовини (m) до її кількості (n):
Основною одиницею виміру молярної маси є г/моль (кг/моль). Молярна маса речовини, виражена в грамах, чисельно дорівнює відносної молекулярної маси цієї речовини.
Молярний об'єм (V м) – це об'єм, що займає 1 моль газоподібної речовини, що дорівнює відношенню об'єму газоподібної речовини (V) до її кількості():
За н.у. (273,15 К та 101,325 кПа) для будь-якої речовини в газоподібному стані V м = 22,4 л/моль.
Еквівалент (Е) – це реальна або умовна частка речовини, яка може замінювати, приєднувати, вивільняти або бути якимось іншим чином еквівалентна (рівноцінна) одному іону водню в кислотно-основних або іонно-обмінних реакціях або одному електрону в окисно-відновних реакціях(ЗВР). Еквівалент безрозмірний, його склад виражають за допомогою знаків і формул так само, як у молекулах, атомах або іонах.
Для того щоб визначити формули еквівалента речовини та правильно записати її хімічну формулу, треба виходити з конкретної реакції, в якій бере участь дана речовина.
Розглянемо кілька прикладів визначення формули еквівалента:
А. 2NaOH+H 2 SO 4 =2H 2 O+Na 2 SO 4 .
Коротке іонно-молекулярне рівняння процесу:
2OH - +2H + = 2H2O.
У цій іонообмінної реакції беруть участь два іони водню. На один іон водню доводиться:
NaOH+1/2H 2 SO 4 =H 2 O+1/2Na 2 SO 4 ,
тобто. одному іону водню відповідає: одна молекула NaOH, 1/2 молекули H 2 SO 4 одна молекула H 2 O, 1/2 молекули Na 2 SO 4 тому Е(NaOH)=NaOH; Е(H 2 SO 4)=1/2H 2 SO 4; Е(H 2 O)=H 2 O; Е(Na 2 SO 4)=1/2Na 2 SO 4 .
Б. Zn+2HCl=ZnCl 2 +H 2
Іонно-електронні рівняння процесів окислення, відновлення:
У цій ОВР беруть участь два електрони. На один електрон доводиться:
1/2Zn+HCl=1/2ZnCl 2 +1/2H 2 ,
тобто. одному електрону відповідає 1/2 атома Zn, одна молекула HСl,1/2 молекули ZnCl 2 і 1/2 молекули Н 2 тому Е(Zn) = 1/2Zn; Е(HCl) = HCl; Е(ZnCl 2) = 1/2ZnCl 2; Е(H2) = 1/2H2.
Число, що означає, яка частка від реальної частки еквівалентна одному іону водню або одному електрону, отримало назву фактора еквівалентності f е. Наприклад, у реакціях f е (Zn) = 1/2, f е (NaOH) = 1.
Для окисно-відновних реакцій використовують поняття "еквівалентне число" (Z), яке дорівнює числу електронів, приєднаних однією молекулою окислювача або відданих однією молекулою відновника.
Моль еквівалента – кількість речовини, що містить 6,02*10 23 еквівалентів. Масу одного моля еквівалента речовини називають молярною масою еквівалента речовини (Ме),вимірюють у г/моль і розраховують за формулами:
М е = m/n е; Ме =f е *М,
де М – молярна маса речовини, г/моль; ν е – кількість еквівалента речовини, моль.
Для розрахунку молярної маси еквівалента речовини можна використовувати такі формули:
1. Для простої речовини:
М е = МА/В, f е = 1/В,
де М А – молярна маса атомів цієї речовини; В – валентність атома, наприклад, Ме (Al) = 27/3 = 9 г/моль.
2. Для складної речовини:
М е = М / В * n, f е = 1 / В * n,
де В – валентність функціональної групи; n – кількість функціональних груп у формулі молекули речовини.
Для кислот функціональною групою є іон водню, для основ – іон гідроксилу, для солей – іон металу, для оксидів – оксидоутворюючий елемент.
Ме кислоти = М кислоти / основність кислоти.
Основність кислоти визначається числом протонів, що віддає молекула кислоти, реагуючи з основою.
Наприклад, Ме (H 2 SO 4)=98/2=49 г/моль.
М е основи = М основи / кислотність основи.
Кислотність основи визначається числом протонів, що приєднуються молекулою основи при взаємодії його з кислотою.
Наприклад, Ме (NaOH)=40/1=40 г/моль.
М е солі = М солі / (число атомів металу * валентність металу).
Наприклад, Ме (Al 2 (SO 4) 3)=342/(2*3)=57 г/моль.
М е оксиду = М оксиду / (кількість атомів оксидоутворюючого елемента * валентність елемента).
Наприклад, Ме (Al 2 O 3)=102/(2*3)=17 г/моль.
У загальному випадку молярна маса еквівалента хімічної сполуки дорівнює сумі молярних мас еквівалентів складових його частин.
3. Для окислювача, відновника:
де Z - Еквівалентне число (Z = 1 / f е).
Як відомо, моль будь-якого газу за нормальних умов (Т=273,15 К, Р=101,325 кПа або 760 мм рт. ст.) займає об'єм, що дорівнює 22,4 л; цей обсяг називається молярним об'ємом V м. Виходячи з цієї величини, можна розрахувати обсяг одного моля еквівалента газу (V е, л/моль) за нормальних умов. Наприклад, для водню Е(Н 2)=1/2Н 2 , моль еквівалента водню вдвічі менше його моля молекул і тому обсяг одного моля еквівалента водню також вдвічі менше його молярного об'єму: 22,4 л/2=11, 2 л. Для кисню Е(О 2)=1/4 Про 2 звідси об'єм одного моля еквівалента кисню в чотири рази менше його молярного об'єму: 22,4 л/4=5,6 л.
У випадку: V е =f э *V м; V е = V/.
Основні закони хімії
1. Закон збереження маси речовин(М.В. Ломоносов; 1756 р.):
маса речовин, що вступили в реакцію, дорівнює масі речовин, що утворилися в результаті реакції.
2. Закон сталості складу.
Має різні формулювання:
Склад сполук молекулярної структури є постійним незалежно від способу отримання (точніше сучасне формулювання);
- будь-яка складна речовина незалежно від способу її одержання має постійний якісний та кількісний склад.;
Співвідношення між масами елементів, що входять до складу цієї сполуки, постійні і не залежать від способу отримання цієї сполуки.
3. Закон кратних відносин(Дальтон, 1803 р.):
якщо два елементи утворюють один з одним кілька хімічних сполук, то маси одного з елементів, що припадають у цих сполуках на ту саму масу іншого, відносяться між собою як невеликі цілі числа.
Закон свідчив, що елементи входять до складу сполук лише певними порціями, підтвердив атомістичні уявлення. Найменша кількість елемента, що входить у з'єднання, - це атом. Отже, з'єднання може вступати тільки ціле число атомів, а не дробове. Наприклад, масові співвідношення З:О в оксидах 2 і СО рівні 12:32 і 12:16. Отже, масове відношення кисню, пов'язане з постійною масою вуглецю в 2 і СО, дорівнює 2:1.
4. Закон об'ємних відносин(Закон Гей-Люссака):
обсяги вступають у реакцію газів відносяться один до одного і до обсягів газоподібних продуктів, що утворюються реакції як невеликі цілі числа.
5.Закон Авогадро( 1811 р.) :
в рівних обсягах будь-яких газів, взятих при одній і тій же температурі і при однаковому тиску, міститься одне й те число молекул.Постійна Авогадро N A = 6,02*10 23 моль -1 – кількість структурних одиниць щодо одного моле речовини.
Наслідки із закону Авогадро:
а) при певних температурі та тиску 1 моль будь-якої речовини в газоподібному стані займає один і той же обсяг;
б) за н.у. (273,15 К та 101,325 кПа) молярний об'єм (V м) будь-якого газу дорівнює 22,4 л моль.
6. Рівняння стану ідеального газу – Менделєєва-Клапейрона:
де Р - тиск газу, Па; V - обсяг газу, м 3; m – маса речовини, г; М – його молярна маса, г/моль; Т - абсолютна температура, К; R – універсальна постійна газова, рівна 8,314 Дж/моль*К.
7. Закон парціальних тисків(Закон Дальтона):
Тиск суміші газів, що хімічно не взаємодіють один з одним, дорівнює сумі парціальних тисків газів, що становлять суміш..
8. Закон еквівалентів.
Має кілька формулювань:
1) маси речовин, що беруть участь у реакції, пропорційні їх молярним масам еквівалента.:
m 1 / m 2 = M Е1 / M Е2 = ...;
2) всі речовини реагують між собою в еквівалентних кількостях,тобто. кількості молей еквівалента речовин, що у реакції, рівні між собою:
ν е1 = е2 = …;
m 1 / M Е1 = m 2 / M Е2 = .... .
3) для реагуючих речовин, що знаходяться в розчині, закон еквівалентівзаписують наступним чином:
З Е 1 * V 1 = C Е 2 * V 2
де СЕ 1 , СЕ 2 – нормальні концентрації або молярні концентрації еквівалента першого та другого розчинів, моль/л; V 1 і V 2 - обсяги реагуючих розчинів, л.
